SANTA CRUZ, CA – Körülbelül 23 millió évvel ezelőtt hatalmas jégtakaró terült el az Antarktisz felett, átmenetileg megfordítva a globális felmelegedés és a jégtérfogat csökkenésének általános tendenciáját. Most egy kutatócsoport felfedezte, hogy az oligocén és a miocén korszak határán bekövetkezett éghajlati elmozdulás a Föld Nap körüli keringési mintázatának ritka eseménykombinációjának felel meg.
A Science folyóirat április 13-i számában megjelent cikkben a kutatók kimutatták, hogy az átmeneti eljegesedés és más éghajlati változások körülbelül 20 és 25 közötti időszakban.Az 5 millió évvel ezelőtti idők a Föld pályájának Milankovitch-ciklusként ismert változásainak felelnek meg. Noha az ilyen kapcsolatok fogalma nem új, néhány eredmény meglepő volt – mondta James Zachos, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem földtudományi professzora és a tanulmány vezető szerzője.
"Amikor elkezdtük vizsgálni az orbitális oszcillációk és az éghajlati rekord oszcillációihoz viszonyított időbeli kapcsolatát, soha nem sejtettük, hogy a 23 millió évvel ezelőtti átmeneti eljegesedésnek bármi köze lenne a pálya anomáliáihoz" - mondta Zachos.
Milutin Milankovitch asztrofizikus először javasolta, hogy a Föld-Nap geometria egyes elemeinek ciklikus változásai jelentős változásokat okozhatnak a Föld éghajlatában. A fő változók az excentricitás, a ferdeség és a precesszió. Az excentricitás a Föld Nap körüli pályájának változó alakjára utal, amely körülbelül 100 000 éves ciklus alatt közel körköröstől elliptikusig változik.A ferdeség azt a szöget jelenti, amelyben a Föld tengelye a keringési síkjához képest meg van döntve, és 22,1 fok és 24,5 fok között változik egy 41 000 éves ciklus alatt. A precesszió pedig a Föld tengelyének irányának fokozatos változása, amely 21 000 évente befejez egy ciklust.
"Mivel az orbitális variabilitásnak több összetevője van, amelyek mindegyike alacsonyabb frekvenciájú amplitúdómodulációval rendelkezik, fennáll a szokatlan kölcsönhatások lehetősége közöttük hosszú, több tízmillió éves időtávon" - mondta Zachos. "Amit 23 millió évvel ezelőtt találtunk, az a Föld excentricitásának mélypontja és a ferdeség minimális ingadozási periódusának ritka egybeesése."
Ennek a ritka egyezésnek az eredménye egy körülbelül 200 000 éves időszak volt, amikor a bolygó klímája szokatlanul alacsony volt, az évszakos meleg és hideg szélsőségei mellett. A Föld keringési pályája közel kör alakú volt, így a Naptól való távolsága nagyjából változatlan maradt egész évben.Ráadásul a Föld tengelyének dőlése, amely az évszakokat eredményezi, a szokásosnál kisebb mértékben változott. Más szóval, a dőlésszög nem mindig ugyanazon szélsőségek között változik 41 000 éves ciklusaiban; maga a ferde ciklus amplitúdója hosszabb, körülbelül 1,25 millió éves periódusban változik. Hasonlóképpen, az excentricitási ciklus 400 000 évente tetőzik.
A ferdeségi ciklus alacsony amplitúdójú "csomópontja" és az excentricitás minimuma kombinációja csak néhány fokos különbséget okozott volna a nyári hőmérsékletek között a sarkokon, de valószínűleg ez is elegendő volt ahhoz, hogy lehetővé tegye az antarktiszi jégtakaró számára bővítsd ki mondta Zachos.
Zachos munkatársai az újságban Nicholas Shackleton és Heiko Pälike voltak a Cambridge-i Egyetemről, Justin Revenaugh a Santa Cruz-i Egyetemről és Benjamin Flower a Dél-Floridai Egyetemről.
A kutatók az óceán fenekéből kifúrt üledékmagok elemzésével részletes éghajlati feljegyzéseket szereztek a késő oligocén és a korai miocén időszakra vonatkozóan.Az évmilliók alatt lerakódott üledékrétegeken átvágva az ilyen magok a múlt éghajlatainak kronologikus feljegyzéseit tartalmazzák az apró tengeri élőlények által hátrahagyott megkövesedett kagylók kémiájában. A héjakban található oxigénizotópok például az óceánvíz hőmérsékletét és a gleccserekben rekedt jég mennyiségét tükrözik.
Az 1970-es években az ezeket a technikákat használó tudósok megszerezték az első jó bizonyítékot Milankovitch elméletének alátámasztására, csaknem 50 évvel azután, hogy ő javasolta. Zachos szerint a kutatók még mindig próbálnak fogást találni az éghajlati ciklusok és a pályaváltozások közötti összefüggésekben. Mivel a legtöbb kutatás az elmúlt 5 millió évre összpontosított, az új papír azért értékes, mert egy távolabbi időablakot néz, amikor a bolygón eltérőek voltak a körülmények.
Az általuk vizsgált időszakban, a késő oligocénben és a korai miocénben Zachos és munkatársai több éghajlati ciklusra találtak bizonyítékot, amelyek gyakorisága megfelel a Milankovitch-ciklusoknak.De különösen érdekes az orbitális anomália és a tranziens eljegesedés összefüggése a két korszak határán, mondta Zachos. Úgy tűnik, hogy az éghajlati rendszer alapvető eltolódáson ment keresztül ezen a határon, ami egyben jelentős törést jelent a paleontológiai rekordban.
"Nem biztos, hogy mindenki meg lesz győződve arról, hogy egyedül az orbitális anomália a felelős" - mondta Zachos. "De a keringési ciklusok egybeesése nagyon ritka esemény, és az a tény, hogy pontosan megfelel ennek a ritka éghajlati eseménynek, meggyőző."
