Der Klimawandel zwischen der wissenschaftlichen Gemeinschaft, Regierungen, humanitären Organisationen und sogar Militärplanern gilt heute als die größte Bedrohung für die Menschheit. Zwischen der Zunahme von Hungersnot, Krankheit, Überschwemmungen, Vertreibung, extremem Wetter und dem daraus resultierenden Chaos ist klar, dass die Art und Weise, wie wir unseren Planeten wärmer machen, schlimme Folgen hat.
Es gibt jedoch eine Reihe von Szenarien, in denen der jetzt verursachte Schaden zu einem außer Kontrolle geratenen Effekt führen kann, der zum Massensterben führt. Diese Möglichkeit wurde in einer kürzlich von MIT-Professor Daniel Rothman mit Unterstützung der NASA und der National Science Foundation (NSF) durchgeführten Studie veranschaulicht. Laut Rothman besteht die Gefahr, dass wir eine „Kohlenstoffschwelle“ überschreiten, die zu einem außer Kontrolle geratenen Effekt auf die Ozeane der Erde führen könnte.
Rothman, Professor für Geophysik und Co-Direktor des Lorenz-Zentrums am MIT-Institut für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften, hat uns in den letzten Jahren vor der kritischen Schwelle gewarnt, vor der wir stehen. Bereits 2017 veröffentlichte er einen Artikel in Fortschritte in der Wissenschaft das warnte davor, dass die Ozeane der Erde bis 2100 genug Kohlendioxid enthalten könnten, um ein Massensterben auszulösen.
Seitdem hat Rothman diese Vorhersage verfeinert, indem er untersucht, wie der Kohlenstoffkreislauf reagiert, wenn er eine kritische Schwelle überschreitet. In seiner neuen Arbeit, die in der Verfahren der Nationalen Akademie der WissenschaftenRothman verwendete ein einfaches mathematisches Modell, das er entwickelt hatte, um den Kohlenstoffkreislauf im oberen Ozean der Erde darzustellen und wie er sich verhalten könnte, wenn diese Schwelle überschritten wird.
Dieser Kreislauf besteht darin, dass Kohlenstoff in die Erdatmosphäre freigesetzt wird (hauptsächlich durch vulkanische Aktivität) und im Erdmantel in Form von Karbonatmineralien gespeichert wird. Unsere Ozeane dienen auch als „Kohlenstoffsenke“, die atmosphärischen Kohlenstoff aus der Luft entfernt und in Kohlensäure umwandelt. Dieser Zyklus hat die Temperaturen des Planeten und den Säuregehalt des Ozeans im Laufe der Zeit stabil gehalten.
Wenn sich Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Meerwasser löst, verringert sich auch die Konzentration der Karbonationen im Ozean. Wenn sie eine bestimmte Schwelle unterschreiten, beginnen sich Schalen aus Kalziumkarbonat aufzulösen, und die Organismen, deren Schutz von ihnen abhängt, haben es schwerer, zu überleben.
Dies ist aus zwei Gründen nachteilig. Einerseits bedeutet dies, dass ein wichtiger Teil des marinen Lebenszyklus absterben würde. Andererseits spielen Muscheln eine wichtige Rolle bei der Entfernung von Kohlendioxid aus dem oberen Ozean. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Organismen sich auf ihre Muscheln verlassen, um auf den Meeresboden zu sinken und schädlichen organischen Kohlenstoff mit sich zu führen.
Ein Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids (und die daraus resultierende Versauerung des Ozeans) bedeutet daher, dass weniger verkalkende Organismen und weniger Kohlendioxid entfernt werden. Wie Rothman kürzlich in einem Interview mit MIT News erklärte:
"Es ist ein positives Feedback. Mehr Kohlendioxid führt zu mehr Kohlendioxid. Aus mathematischer Sicht stellt sich die Frage, ob ein solches Feedback ausreicht, um das System instabil zu machen. “
Dieser Prozess hat im Laufe der Erdgeschichte viele Male stattgefunden. Wie Rothman in seiner Studie angedeutet hat, zeigen Beweise aus der Untersuchung von Sedimentschichten, dass sich die Kohlenstoffspeicher der Ozeane in den letzten 540 Millionen Jahren Dutzende Male schnell verändert (und dann wiedergewonnen) haben. Das dramatischste davon ereignete sich ungefähr zur gleichen Zeit wie vier der fünf großen Massensterben in der Geschichte der Erde.
In jedem dieser Fälle kommt Rothman zu dem Schluss, dass der Anstieg des Kohlendioxids (ob allmählich oder plötzlich) schließlich über eine Schwelle hinausgeht, was zu einem außer Kontrolle geratenen Kaskadeneffekt führt, der chemische Rückkopplungen beinhaltet. Dies führte zu einer extremen Versauerung der Ozeane und einer Verstärkung der Auswirkungen des ursprünglichen Auslösers.
Darüber hinaus war bei etwa der Hälfte der Störungen in Rothmans Modell die Rate, mit der der Kohlenstoff zunahm, im Wesentlichen dieselbe, sobald sie in Gang gesetzt wurden. Während die Auslöser in der Vergangenheit höchstwahrscheinlich auf eine erhöhte vulkanische Aktivität oder andere Naturereignisse zurückzuführen waren, traten diese im Laufe von Zehntausenden von Jahren auf. Heute pumpt die Menschheit CO2 in die Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit, die in der geologischen Aufzeichnung bisher unbekannt war.
Dies war eines der wichtigsten Ergebnisse von Rothmans Studie, die zeigte, dass die Rate, mit der CO2 Die Einführung spielt eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, das System aus dem Gleichgewicht zu bringen. Während sich bescheidene Störungen im Kohlenstoffkreislauf im Laufe der Zeit abschwächen und die gesamte ozeanische Stabilität nicht beeinträchtigen würden, würde eine rasche Einführung von CO eintreten2 würde zu einer Kaskade positiver Rückmeldungen führen, die das Problem vergrößern.
Heute behauptet Rothman, wir seien „am Abgrund der Erregung“, und wenn dies auftritt, dürften die daraus resultierenden Rückkopplungen und Auswirkungen den vergangenen globalen Katastrophen ähneln. "Sobald wir die Schwelle überschritten haben, spielt es möglicherweise keine Rolle mehr, wie wir dorthin gekommen sind", sagte er. "Sobald du darüber hinweg bist, beschäftigst du dich mit der Funktionsweise der Erde und sie geht auf eigene Faust."
Auf der positiven Seite zeigte seine Studie auch, dass die Ozeane der Erde (basierend auf dem aktuellen Versauerungsgrad) irgendwann wieder ins Gleichgewicht zurückkehren würden, jedoch erst nach Zehntausenden von Jahren. Dieses Muster steht im Einklang mit der geologischen Aufzeichnung, insbesondere mit mindestens drei Massensterben, von denen angenommen wird, dass sie mit einem anhaltenden massiven Vulkanismus zusammenhängen.
Mit anderen Worten, wenn anthropogene Kohlenstoffemissionen die Schwelle überschreiten und diese überschreiten, können die Folgen genauso schwerwiegend sein wie bei früheren Massensterben. "Es ist schwierig zu wissen, wie die Dinge angesichts der heutigen Ereignisse enden werden", sagte Rothman. "Aber wir sind wahrscheinlich nahe an einer kritischen Schwelle. Jede Spitze würde nach etwa 10.000 Jahren ihr Maximum erreichen. Hoffentlich haben wir dann Zeit, eine Lösung zu finden. “
Die wissenschaftliche Gemeinschaft erkennt bereits an, dass anthropogenes CO2 Emissionen wirken sich auf die Umwelt der Erde aus - ein Effekt, der seit Jahrtausenden spürbar ist. Diese Studie legt jedoch nahe, dass diese Konsequenzen viel dramatischer als bisher erwartet und ab einem bestimmten Punkt irreversibel sein könnten. Nicht zuletzt zeigt Rothmans Studie, dass Lösungen jetzt implementiert werden müssen, solange noch Zeit ist.
