Mezi vědeckou komunitou, vládami, humanitárními organizacemi a dokonce i vojenskými plánovači je změna klimatu považována za jednu z největších hrozeb, kterým dnes lidstvo čelí. Mezi nárůsty hladomoru, nemocí, záplav, vysídlení, extrémního počasí a chaosu, které jsou výsledkem, je jasné, že způsob, jakým způsobujeme, že naše planeta bude teplejší, má strašné následky.
Existuje však řada scénářů, kde by nyní způsobená újma mohla mít za následek útěkový efekt, který by vedl k hromadnému vyhynutí. Tato možnost byla ilustrována v nedávné studii provedené profesorem MIT Danielem Rothmanem s podporou NASA a National Science Foundation (NSF). Podle Rothmana jsme v nebezpečí překročení „uhlíkového prahu“, který by mohl mít za následek útěk s pozemskými oceány.
Rothman, profesor geofyziky a společný ředitel Lorenzova centra ministerstva Země MIT, Atmosférických a planetárních věd, nás posledních několik let varoval před kritickým prahem, kterému čelíme. V roce 2017 publikoval příspěvek v Vědecké pokroky to varovalo, jak by mohly oceány Země udržet do roku 2100 dostatek oxidu uhličitého k vyvolání hromadného vyhynutí.
Od té doby Rothman tuto predikci zdokonalil studiem způsobu, jakým uhlíkový cyklus reaguje, jakmile se dostane přes kritický práh. Ve svém novém příspěvku, který se objevil v Sborník Národní akademie věd, Rothman použil jednoduchý matematický model, který vyvinul, aby reprezentoval uhlíkový cyklus v horním oceánu Země a jak by se mohl chovat, když bude tento prah překročen.
Tento cyklus spočívá v tom, že se uhlík uvolňuje do zemské atmosféry (převážně sopečnou činností) a je uložen v zemském plášti ve formě uhličitanových minerálů. Naše oceány také slouží jako „uhlíkový jímač“, který odstraňuje atmosférický uhlík ze vzduchu a přeměňuje jej na kyselinu uhličitou. Tento cyklus udržoval teploty planety a hladinu kyselosti oceánu v průběhu času stabilní.
Když se oxid uhličitý z atmosféry rozpustí v mořské vodě, má to také účinek na snížení koncentrací uhličitanových iontů v oceánu. Když klesnou pod určitý práh, skořápky vyrobené z uhličitanu vápenatého se začnou rozpouštět a organismy, které jsou na nich závislé z důvodu ochrany, těžší dobu přežívají.
To je škodlivé ze dvou důvodů. Na jedné straně to znamená, že důležitá část mořského životního cyklu začne umírat. Na druhé straně, skořápky hrají důležitou roli při odstraňování oxidu uhličitého z horního oceánu. K tomu dochází v důsledku toho, že se organismy spoléhají na své skořápky, aby jim pomohly potopit se k mořskému dnu a nesly s sebou detritální organický uhlík.
Proto zvýšení atmosférického oxidu uhličitého (a výsledné okyselení oceánu) bude znamenat méně vápenatých organismů a méně oxidu uhličitého odstraněného. Jak Rothman vysvětlil v nedávném rozhovoru s MIT News:
"Je to pozitivní zpětná vazba." Více oxidu uhličitého vede k většímu obsahu oxidu uhličitého. Otázka z matematického hlediska zní: Je taková zpětná vazba dostačující k tomu, aby byl systém nestabilní? “
Tento proces se stal v průběhu dějin Země mnohokrát. Jak naznačil Rothman ve své studii, důkazy odvozené ze studie sedimentárních vrstev ukazují, že zásoby uhlíku v oceánech se za posledních 540 milionů let rychle a (a poté znovu získaly) změnily. Nejdramatičtější z nich se odehrály přibližně ve stejnou dobu jako čtyři z pěti velkých masových vyhynutí v historii Země.
V každém z těchto případů dospěl Rothman k závěru, že zvýšení oxidu uhličitého (ať už postupného nebo náhleho) nakonec tlačilo za práh, což mělo za následek únikový kaskádový efekt zahrnující chemické zpětné vazby. To vedlo k extrémnímu okyselení oceánu a zesílení účinků původní spouště.
A co víc, pro zhruba polovinu narušení v Rothmanově modelu byla rychlost, při které se uhlík zvýšil, v podstatě stejná, jakmile byly uvedeny do pohybu. Zatímco spouště v minulosti byly s největší pravděpodobností způsobeny zvýšenou sopečnou aktivitou nebo jinými přírodními událostmi, k těmto událostem došlo v průběhu desítek tisíc let. Lidstvo dnes čerpá CO2 do atmosféry rychlostí dříve neslýchanou v geologickém záznamu.
To bylo jedno z hlavních zjištění Rothmanovy studie, která ukázala, že míra, jakou CO2 je zavedena hraje hlavní roli při vyřazování systému z rána. Zatímco skromné poruchy v uhlíkovém cyklu by se časem vyrovnávaly a neovlivňovaly celkovou oceánskou stabilitu, rychlé zavedení CO2 vedlo by to kaskádě pozitivních zpětných vazeb, které tento problém zvětšují.
Dnes Rothman tvrdí, že jsme „na prahu vzrušení“, a pokud k tomu dojde, výsledná zpětná vazba a účinky budou pravděpodobně podobné minulým globálním katastrofám. "Jakmile překročíme práh, na tom, jak jsme se tam dostali, nemusí záležet," řekl. "Jakmile to zvládnete, vypořádáte se s tím, jak Země funguje, a jde to na vlastní cestu."
Na druhou stranu, jeho studie také ukázala, že pozemské oceány (založené na současných úrovních acidifikace) se nakonec vrátí do rovnováhy, ale teprve po desítkách tisíc let. Tento model je v souladu s geologickým záznamem, konkrétně s nejméně třemi hromadnými vyhynutími, o nichž se předpokládá, že souvisejí s trvalým masivním vulkanismem.
Jinými slovy, pokud by antropogenní emise uhlíku překročily práh a pokračovaly za ním, mohly by být důsledky stejně závažné jako u předchozích hromadných vymírání. "Je těžké vědět, jak to skončí vzhledem k tomu, co se dnes děje," řekl Rothman. "Ale pravděpodobně jsme blízko kritického prahu." Jakýkoli bodec by dosáhl svého maxima po asi 10 000 letech. Doufejme, že by nám to poskytlo čas na nalezení řešení. “
Vědecká obec již uznává, že antropogenní CO2 emise mají vliv na životní prostředí Země - účinek, který lze pociťovat po tisíciletí. Tato studie však naznačuje, že tyto důsledky by mohly být mnohem dramatičtější, než se původně očekávalo, a mohly by být nevratné po určitém bodě. Pokud nic jiného, Rothmanova studie zdůrazňuje potřebu řešení, která mají být implementována nyní, zatímco je ještě čas.
