Геологический температурный рекорд
−4500 — – — – −4000 — – — – −3500 — – — – −3000 — – — – −2500 — – — – −2000 — – — – −1500 — – — – −1000 — – — – −500 — – — – 0 — |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рекорды геологической температуры — это изменения в , Земли окружающей среде определенные геологическими данными, от нескольких миллионов до миллиардов (10 9 ) годовые шкалы времени. Изучение прошлых температур дает важное понимание палеоэкологической ситуации, поскольку оно является компонентом климата и океанографии того времени.
Методы
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( февраль 2008 г. ) |
Доказательства прошлых температур получены в основном из изотопных соображений (особенно δ 18 О ); -тесты на соотношение Mg/Ca Форам и алкеноны также полезны. Часто многие из них используются вместе для получения мультипрокси оценки температуры. Это оказалось решающим в исследованиях ледниковой/межледниковой температуры. [ 1 ]
Описание температурного рекорда
[ редактировать ]Плейстоцен
[ редактировать ]
Последние 3 миллиона лет характеризовались циклами ледников и межледниковий в рамках постепенно углубляющегося ледникового периода . В настоящее время Земля находится в межледниковом периоде, начавшемся около 20 000 лет назад (20 тыс. лет назад).
Циклы оледенения включают рост и отступление континентальных ледяных щитов в Северном полушарии и включают колебания в ряде временных масштабов, особенно в масштабах 21 тысячелетие, 41 тысячелетие и 100 тысячелетие. Такие циклы обычно интерпретируются как вызванные предсказуемыми изменениями на орбите Земли, известными как циклы Миланковича . В начале среднего плейстоцена (0,8 млн лет назад, недалеко от Брюнеса-Матуямы геомагнитной инверсии ) произошел во многом необъяснимый сдвиг доминирующей периодичности оледенений с 41-тысячелетнего на 100-тысячелетний цикл.
Постепенное усиление этого ледникового периода в течение последних 3 миллионов лет было связано со снижением концентрации газа, вызывающего парниковый эффект углекислого , хотя остается неясным, достаточно ли велико это изменение, чтобы вызвать изменения температуры . Понижение температуры может вызвать уменьшение содержания углекислого газа, поскольку, согласно закону Генри , углекислый газ более растворим в более холодных водах, что может составлять 30 ppmv из 100 ppmv снижения концентрации углекислого газа во время последнего ледникового максимума. [1]
Точно так же начало этой фазы углубления также примерно соответствует закрытию Панамского перешейка под действием тектоники плит . Это предотвратило прямое океанское течение между Тихим океаном и Атлантикой, что могло бы оказать существенное влияние на циркуляцию океана и распределение тепла. Однако модельные исследования дали неоднозначные ответы относительно того, может ли это быть прямой причиной интенсификации нынешнего ледникового периода.
Этот недавний период циклического изменения климата является частью более продолжительного ледникового периода, который начался около 40 миллионов лет назад с оледенением Антарктиды .
Начальные термические максимумы эоцена
[ редактировать ]
В самой ранней части эоценового периода наблюдалась серия резких термических всплесков, продолжавшаяся не более нескольких сотен тысяч лет. Наиболее выраженный из них, палеоцен-эоценовый термический максимум (ПЭТМ), виден на рисунке справа. Обычно это интерпретируется как вызванное резким выбросом метана из клатратов (замороженных метановых льдов, которые накапливаются на дне океана), хотя некоторые ученые оспаривают, что метана будет достаточно, чтобы вызвать наблюдаемые изменения. [ нужна ссылка ] Во время этих событий температуры в Северном Ледовитом океане, возможно, достигли уровня, более типичного для современных океанов умеренного пояса (т.е. средних широт). [ нужна ссылка ] Во время PETM средняя глобальная температура, по-видимому, выросла на целых 5–8 ° C (9–14 ° F) до средней температуры 23 ° C (73 ° F), в отличие от среднемирового показателя. Сегодняшняя температура чуть ниже 15 ° C (60 ° F). Геологи и палеонтологи полагают, что на протяжении большей части палеоцена и раннего эоцена полюса были свободны от ледяных шапок, а пальмы и крокодилы жили за Полярным кругом, в то время как на большей части континентальной части Соединенных Штатов была субтропическая среда. [ 5 ]
Меловой термический оптимум
[ редактировать ]В конце мелового периода , от 100 до 66 миллионов лет назад , средние глобальные температуры достигли самого высокого уровня за последние ~ 200 миллионов лет. [ 6 ] Вероятно, это является результатом благоприятной конфигурации континентов в этот период, которая позволила улучшить циркуляцию в океанах и препятствовала образованию крупномасштабного ледникового покрова. [ нужна ссылка ]
Колебания в течение оставшейся части фанерозоя.
[ редактировать ]
Фанерозойский климатическими эон , охватывающий последние 542 миллиона лет и почти все время с момента зарождения сложной многоклеточной жизни, в более общем смысле был периодом колебаний температуры между ледниковыми периодами, такими как нынешний период, и « оптимумами ». аналогично тому, что произошло в меловом периоде. За это время произошло примерно 4 таких цикла с интервалом между климатическими оптимумами примерно в 140 миллионов лет. Помимо настоящего, ледниковые периоды имели место в пермско - каменноугольном интервале и позднем ордовике — начале силура . Существует также «более прохладный» интервал в юрском и раннем меловом периоде, с признаками увеличения количества морского льда, но отсутствие континентов на обоих полюсах в течение этого периода препятствовало образованию континентальных ледяных щитов и, следовательно, это обычно не рассматривается как полный период. - оперившийся ледниковый период. Между этими холодными периодами наблюдались более теплые условия, которые часто называют климатическими оптимумами. Однако было трудно определить, были ли эти более теплые интервалы на самом деле более жаркими или холодными, чем во время оптимума мелового периода.
Позднепротерозойские ледниковые периоды
[ редактировать ]Неопротерозойская от 1000 эра ( до 538,8 миллионов лет назад ) свидетельствует как минимум о двух, а возможно, и о более крупных оледенениях. Более поздний из этих ледниковых периодов, охватывающий маринойский и варяжский ледниковые максимумы (около 560–650 миллионов лет назад ), был предложен как земной снежный ком с непрерывным морским льдом, достигающим почти до экватора. Это значительно серьезнее, чем ледниковые периоды фанерозоя. Поскольку этот ледниковый период закончился лишь незадолго до быстрого разнообразия жизни во время кембрийского взрыва , было высказано предположение, что этот ледниковый период (или, по крайней мере, его конец) создал условия, благоприятные для эволюции. Более ранние ледниковые максимумы Стурта (~ 730 миллионов лет) также могли быть снежным комом на Земле, хотя это не доказано.
Изменения, которые приводят к началу снежного кома на Земле, малоизвестны, но утверждается, что они обязательно привели к своему собственному концу. Широко распространенный морской лед препятствует отложению свежих карбонатов в океанских отложениях . Поскольку такие карбонаты являются частью естественного процесса переработки углекислого газа, короткое замыкание этого процесса позволяет углекислому газу накапливаться в атмосфере. Это усиливает парниковый эффект и в конечном итоге приводит к повышению температуры и отступлению морского льда. [ 8 ]
Общий вид
[ редактировать ]Прямое объединение этих интерпретированных геологических температурных данных не обязательно является действительным, равно как и их сочетание с другими более поздними температурными данными , в которых могут использоваться другие определения. Тем не менее, общая перспектива полезна, даже если она неточна. С этой точки зрения время отображается в обратном направлении от настоящего, взятого за 2015 год нашей эры. масштабируется Он линейно из пяти отдельных сегментов, расширяясь примерно на порядок при каждом вертикальном разрыве. Температуры на левой панели очень приблизительны, и их лучше рассматривать только как качественные показатели. [ 9 ] Дополнительная информация представлена на странице описания графика .
Другие изменения температуры в прошлом Земли
[ редактировать ]Около 800–1800 миллионов лет назад был период климатического застоя, также известный как « Скучный миллиард» . В этот период практически не наблюдалось тектонической активности, не было оледенений, состав атмосферы оставался стабильным. Он граничит с двумя разными оксигенациями и ледниковыми явлениями.
Реконструкция температуры на основе изотопов кислорода и кремния из образцов горных пород предсказала гораздо более высокие температуры моря в докембрии. [ 10 ] [ 11 ] Эти прогнозы предполагают, что температура океана составляла 55–85 °C в период от 2000 до 3500 миллионов лет назад , после чего последовало похолодание до более умеренных температур 10–40 °C 1000 миллионов лет назад . Реконструированные белки докембрийских организмов также предоставили доказательства того, что древний мир был намного теплее, чем сегодня. [ 12 ] [ 13 ]
Однако другие данные свидетельствуют о том, что период от 2000 до 3000 миллионов лет назад в целом был более холодным и покрытым льдом, чем последние 500 миллионов лет. [ нужна ссылка ] Считается, что это результат того, что солнечная радиация примерно на 20% ниже, чем сегодня. Солнечная светимость была на 30% тусклее, когда Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад. [ 14 ] и ожидается, что в будущем светимость будет увеличиваться примерно на 10% на миллиард лет. [ 15 ]
В очень длительных временных масштабах эволюция Солнца также является важным фактором, определяющим климат Земли. Согласно стандартным солнечным теориям, яркость Солнца будет постепенно увеличиваться, что является естественной частью его эволюции, после того как его стартовая яркость составляла примерно 70% от его современного значения. Первоначально низкая солнечная радиация в сочетании с современными показателями парниковых газов была бы недостаточна для образования жидких океанов на поверхности Земли. Однако свидетельства наличия жидкой воды на поверхности были продемонстрированы еще 4400 миллионов лет назад . Это известно как парадокс слабого молодого Солнца и обычно объясняется ссылкой на гораздо большие концентрации парниковых газов в ранней истории Земли, хотя такие предположения плохо подтверждаются существующими экспериментальными данными.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сигман, DM; Э. А. Бойл (октябрь 2000 г.). «Ледниковые/межледниковые изменения содержания углекислого газа в атмосфере» (PDF) . Природа . 407 (6806): 859–869. Бибкод : 2000Natur.407..859S . дои : 10.1038/35038000 . ПМИД 11057657 . S2CID 7136822 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2012 г.
- ^ Лисецки, Лоррейн Э.; Раймо, Морин Э. (январь 2005 г.). «Плиоцен-плейстоценовая стопка из 57 глобально распространенных бентосных d 18 O Records» (PDF) . Палеокеанография . 20 (1): PA1003. Бибкод : 2005PalOc..20.1003L . doi : 10.1029/2004PA001071 . hdl : 2027.42/149224 . S2CID 12788441 .
- Добавка: Лисецкий, LE; Раймо, Мэн (2005). «Плиоцен-плейстоценовая совокупность глобально распространенных записей стабильных изотопов кислорода в бентосе». Пангея . дои : 10.1594/PANGAEA.704257 .
данные: два : 10.1594/PANGAEA.704257 . - ^ Пети, младший; Жузель, Дж.; Рейно, Д.; Барков Н.И.; Барнола, Дж. М.; Базиль, И.; Бендер, М.; Чапеллаз, Дж.; Дэвис, Дж.; Делэйг, Г.; Дельмотт, М.; Котляков В.М.; Легран, М.; Липенков В.; Лориус, К.; Пепен, Л.; Ритц, К.; Зальцман, Э.; Стивенард, М. (1999). «Климатическая и атмосферная история последних 420 000 лет на ледяном ядре Восток, Антарктида» . Природа . 399 (6735): 429–436. Бибкод : 1999Natur.399..429P . дои : 10.1038/20859 . S2CID 204993577 .
- ^ Зачос, Дж.; Пагани, М.; Слоан, Л.; Томас, Э.; Биллапс, К. (2001). «Тенденции, ритмы и отклонения в глобальном климате от 65 млн лет до настоящего времени» (PDF) . Наука . 292 (5517): 686–693. Бибкод : 2001Sci...292..686Z . дои : 10.1126/science.1059412 . ПМИД 11326091 . S2CID 2365991 .
- ^ НОАА. «Какая самая горячая земля когда-либо была?» . Climate.gov . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 19 февраля 2015 г.
- ^ Ренне, Пол Р.; Дейно, Алан Л.; Хильген, Фредерик Дж.; Койпер, Клаудия Ф.; Марк, Даррен Ф.; Митчелл, Уильям С.; Морган, Лия Э.; Мундил, Роланд; Смит, январь (7 февраля 2013 г.). «Временные масштабы критических событий на границе мела и палеогена». Наука . 339 (6120): 684–687. Бибкод : 2013Sci...339..684R . дои : 10.1126/science.1230492 . ПМИД 23393261 . S2CID 6112274 .
- ^ Вейзер, Дж. (1999). " 87 старший/ 86 Ср, δ 13 С и δ 18 О эволюции фанерозойской морской воды» . Химическая геология . 161 (1–3): 59–88. Бибкод : 1999ЧГео.161...59В . doi : 10.1016/S0009-2541(99)00081-9 .
- ^ Эйлс, Н.; Янущак, Н. (2004). « « Разлом-молния »: тектоническая модель неопротерозойских оледенений во время распада Родинии после 750 млн лет назад». Обзоры наук о Земле . 65 (1–2): 1–73. Бибкод : 2004ESRv...65....1E . дои : 10.1016/S0012-8252(03)00080-1 .
- ^ Ройер, Дана (23 марта 2014 г.). «Комментарий Даны Ройер на RealClimate» . Реальный Климат . Проверено 26 марта 2014 г.
- ^ Кнаут, Л. Пол (2005). «История температуры и солености докембрийского океана: значение для хода микробной эволюции». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 219 (1–2): 53–69. Бибкод : 2005PPP...219...53K . дои : 10.1016/j.palaeo.2004.10.014 .
- ^ Шилдс, Грэм А.; Кастинг, Джеймс Ф. (2006). «Кривая палеотемпературы докембрийских океанов на основе изотопов кремния в кремнях». Природа . 443 (7114): 969–972. Бибкод : 2006Natur.443..969R . дои : 10.1038/nature05239 . ПМИД 17066030 . S2CID 4417157 .
- ^ Гоше, Э.А.; Говиндараджан, С; Ганеш, ОК (2008). «Тенденция палеотемпературы докембрийской жизни, выведенная на основе воскресших белков». Природа . 451 (7179): 704–707. Бибкод : 2008Natur.451..704G . дои : 10.1038/nature06510 . ПМИД 18256669 . S2CID 4311053 .
- ^ Риссо, Вирджиния; Гавира, Дж.А.; Мехия-Кармона, ДФ (2013). «Гиперстабильность и беспорядочность субстратов при лабораторных воскрешениях докембрийских b-лактамаз». J Am Chem Soc . 135 (8): 2899–2902. дои : 10.1021/ja311630a . hdl : 11336/22624 . ПМИД 23394108 .
- ^ «Эволюция Солнца» .
- ^ «Каков жизненный цикл Солнца? - Вселенная сегодня» . Universetoday.com . 22 декабря 2015 года . Проверено 7 апреля 2018 г.
