داغ ترین زمینی که تا به حال بوده چیست؟

برداشت هنرمند از زمین هادین. تصویر از طریقعصر هادین

توسط Michon Scott و Rebecca Lindsey، از طریقNOAA Cimate.gov

سیاره ما احتمالاً در اولین روزهای خود، زمانی که هنوز در حال برخورد با دیگر زباله های سنگی بود، داغ ترین دماهای خود را تجربه کرد.سیاره های کوچک) مراقبت در اطراف منظومه شمسی. گرمای این برخوردها زمین را مذاب نگه می‌داشت و دمای بالای جوی آن به 3600 درجه فارنهایت (7538 درجه سانتیگراد) می‌رسید.

با این حال، حتی پس از اولین هزاره های سوزان، این سیاره گاهی بسیار گرمتر از اکنون بوده است. یکی از گرم ترین زمان ها در دوره زمین شناسی معروف به نئوپروتروزوییک بین 600 تا 800 میلیون سال پیش بود. یکی دیگر از 'عصر گرم' دوره ای است که زمین شناسان آن را حداکثر حرارتی پالئوسن-ائوسن می نامند که حدود 56 میلیون سال پیش رخ داده است.

کارتون امیلی گرین هاگ از طریق NOAA Climate.gov.

تاریخچه داغ

رکوردهای دما از دماسنج ها و ایستگاه های هواشناسی فقط برای بخش کوچکی از زندگی 4.54 میلیارد ساله سیاره ما وجود دارد. با این حال، دانشمندان با مطالعه سرنخ‌های غیرمستقیم - نشانه‌های شیمیایی و ساختاری سنگ‌ها، فسیل‌ها و کریستال‌ها، رسوبات اقیانوس‌ها، صخره‌های فسیل‌شده، حلقه‌های درختان و هسته‌های یخی - می‌توانند دمای گذشته را استنتاج کنند.

با این حال، هیچ کدام از اینها به زمین بسیار اولیه کمک نمی کند. در طول زمان معروف به هادین (بله، زیرا مانند هادس بود)، برخورد زمین با دیگر سیاره‌های کوچک بزرگ در منظومه شمسی جوان ما - از جمله سیاره‌ای به اندازه مریخ که تصور می‌شود برخورد آن با زمین باعث ایجاد ماه شده است - ذوب می‌شد. و بیشتر سنگ ها را در سطح تبخیر کرد. از آنجایی که هیچ سنگی روی زمین از مدت‌ها قبل باقی نمانده است، دانشمندان شرایط اولیه زمین را بر اساس مشاهدات ماه و مدل‌های نجومی تخمین زده‌اند. پس از برخوردی که ماه را به وجود آورد، تخمین زده شد که این سیاره حدود 2300 درجه کلوین (3680 فارنهایت) بوده است.

برخوردی که باعث ایجاد قمر زمین شد ممکن است چه شکلی باشد. برخورد بین زمین و بقایای سنگی در منظومه شمسی اولیه، سطح را مذاب نگه می داشت و دمای سطح را تاول می زد. تصویر از طریق ناسا

حتی پس از توقف برخوردها، و سیاره ده ها میلیون سال برای سرد شدن داشت، دمای سطح احتمالاً بیش از 400 درجه فارنهایت بود.کریستال های زیرکوناز استرالیا، که تنها حدود 150 میلیون سال جوانتر از خود زمین است، نشان می دهد که سیاره ما ممکن است سریعتر از آنچه دانشمندان قبلا تصور می کردند سرد شده باشد. با این حال، زمین در مراحل ابتدایی خود دمایی بسیار بالاتر از آنچه که ما انسان ها می توانستیم زنده بمانیم را تجربه می کرد.

اما فرض کنید سال‌های خشونت‌آمیز و سوزان زمانی که زمین برای اولین بار شکل گرفت را حذف کنیم. چه زمانی سطح زمین متورم شده است؟

تشکیل صخره در نامیبیا که نوعی سنگ را نشان می دهد که فقط در آب گرم تشکیل می شود (کلاه دولوستون) که مستقیماً روی یک نوع سنگ رسوبی درهم ریخته قرار دارد که مربوط به 635 میلیون سال پیش است که معمولاً در حاشیه یخچال ها (دیامیکتیت) یافت می شود. تصویر از طریق SnowballEarth.org.

آب کردن فریزر

بین 600 تا 800 میلیون سال پیش - دوره ای از زمانی که زمین شناسان آن را نئوپروتروزوییک می نامند - شواهد نشان می دهد که زمین دستخوش تغییراتی شده است.عصر یخبندانآنقدر سرد که صفحات یخی نه تنها عرض های جغرافیایی قطبی را پوشانده اند، بلکه ممکن است تا سطح دریا در نزدیکی خط استوا امتداد یافته باشند. ورقه های یخی با انعکاس هر چه بیشتر نور خورشید به فضا، آب و هوا را خنک کردند و رشد خود را تقویت کردند. بدیهی است که زمین در فریزر گیر نکرده است، پس چگونه این سیاره ذوب شد؟

حتی در حالی که صفحات یخی بیشتر و بیشتر از سطح زمین را پوشانده بودند، صفحات تکتونیکی به حرکت و برخورد ادامه دادند، بنابراین فعالیت های آتشفشانی نیز ادامه یافت. آتشفشان ها گاز گلخانه ای دی اکسید کربن منتشر می کنند. در دنیای کنونی ما، بدون عصر یخبندان، هوازدگی طبیعی سنگ سیلیکات توسط بارندگی، دی اکسید کربن را در مقیاس های زمانی زمین شناسی مصرف می کند. در طول شرایط سرد نئوپروتروزوییک، بارندگی نادر شد. با وجود آتشفشان‌هایی که دی اکسید کربن را تولید می‌کنند و بارندگی کم یا بدون بارش برای آب‌وهوای صخره‌ها و مصرف گازهای گلخانه‌ای، دما افزایش یافت.

دانشمندان چه شواهدی دارند مبنی بر اینکه همه این اتفاقات واقعاً 700 میلیون سال پیش رخ داده است؟ برخی از بهترین شواهد این است که 'کربنات های کلاهکمستقیماً بر فراز رسوبات یخبندان عصر نئوپروتروزوییک قرار دارد. کربنات های کلاهک - لایه هایی از سنگ های غنی از کلسیم مانند سنگ آهک - فقط در آب گرم تشکیل می شوند.

این واقعیت که این لایه‌های سنگی ضخیم و غنی از کلسیم مستقیماً روی ذخایر سنگی به جا مانده از یخچال‌های طبیعی در حال عقب‌نشینی قرار گرفته‌اند، نشان می‌دهد که دما در نزدیکی پایان نئوپروتروزوییک به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است، شاید به میانگین جهانی بالاتر از 90 درجه فارنهایت برسد. (میانگین جهانی امروز کمتر از 60 درجه فارنهایت است.)

در حوالی زمان ماکزیمم حرارتی پالئوسن-ائوسن، بسیاری از قاره ایالات متحده دارای یک محیط نیمه گرمسیری بودند. این نخل فسیلی از بنای یادبود ملی فسیل بوت، وایومینگ است. تصویر از طریقخدمات پارک ملی ایالات متحده.

قطب شمال استوایی

گستره دیگری از تاریخ زمین که دانشمندان آن را در میان گرم ترین سیاره ها می دانند، حدود 55 تا 56 میلیون سال پیش رخ داده است. این قسمت به عنوان حداکثر حرارتی پالئوسن-ائوسن (PETM) شناخته می شود.

پالئوسن و ائوسن که مربوط به حدود 66 تا 34 میلیون سال پیش است، اولین دوره های زمین شناسی پس از پایان دوره مزوزوئیک بودند. (زمان مزوزوئیک - عصر دایناسورها - خود دورانی بود که با شرایط 'گرمخانه' مشخص شد.) زمین شناسان و دیرینه شناسان فکر می کنند که در طول بیشتر دوره پالئوسن و ائوسن اولیه، قطب ها عاری از کلاهک های یخی بودند و درختان نخل و کروکودیل ها در بالای آن زندگی می کردند. دایره قطب شمال انتقال بین این دو عصر در حدود 56 میلیون سال پیش با افزایش سریع دمای جهانی مشخص شد.

در طول PETM، به نظر می رسد میانگین دمای جهانی تا 5-8 درجه سانتیگراد (9-14 درجه فارنهایت) افزایش یافته و به دمای متوسط ​​73 درجه فارنهایت رسیده است. (دوباره، میانگین جهانی امروز کمتر از 60 درجه فارنهایت است.) تقریباً در همان زمان، داده های دیرینه اقلیم مانند فیتوپلانکتون های فسیل شده و رسوبات اقیانوسی انتشار گسترده دی اکسید کربن در جو را ثبت می کنند که حداقل غلظت پس زمینه را دو برابر یا احتمالاً چهار برابر می کند.

دمای اعماق اقیانوس ها به طور کلی در سراسر پالئوسن و ائوسن بالا بود، با یک سنبله گرم مخصوصاً در مرز بین دو دوره زمین شناسی در حدود 56 میلیون سال پیش. دما در گذشته های دور از پروکسی ها (نسبت ایزوتوپ اکسیژن از روزن داران فسیلی) استنباط می شود. 'Q' مخفف کوارترنری است. نمودار توسط هانتر آلن و میشون اسکات، با استفاده از داده‌های مرکز داده‌های آب و هوایی ملی NOAA، توسط کری موریل.

هنوز مشخص نیست که تمام دی اکسید کربن از کجا آمده و توالی دقیق وقایع چگونه بوده است. دانشمندان خشک شدن دریاهای بزرگ داخلی، فعالیت‌های آتشفشانی، ذوب شدن یخ‌های دائمی، آزاد شدن متان از گرم شدن رسوبات اقیانوس‌ها، آتش‌سوزی‌های عظیم جنگلی و حتی – برای مدت کوتاه – یک دنباله‌دار را در نظر گرفته‌اند.

مثل چیزی که تا به حال ندیده ایم

گرم ترین دوره های زمین - هادین، اواخر نئوپروتروزوییک، PETM - قبل از وجود انسان رخ داده است. آن آب و هوای باستانی شبیه هیچ چیزی بود که گونه ما تا به حال ندیده بود.

تمدن بشری مدرن، با کشاورزی و سکونتگاه های دائمی خود، تنها در حدود 10000 سال گذشته توسعه یافته است. این دوره به طور کلی یکی از دمای پایین و ثبات نسبی جهانی (اگر نه منطقه ای) بوده است.