Een snelle temperatuurstijging op de oude aarde veroorzaakte een klimaatreactie die de opwarming mogelijk duizenden jaren heeft verlengd, volgens wetenschappers.

hun studie, online gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , levert nieuw bewijs van klimaatfeedback die de lange duur van het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum (PETM) zou kunnen verklaren, die wordt beschouwd als de beste analoog voor moderne klimaatverandering.

De bevindingen suggereren ook dat de huidige klimaatverandering langdurige gevolgen kan hebben voor de mondiale temperatuur, zelfs als mensen in staat zijn de uitstoot van broeikasgassen te beteugelen.

"We hebben bewijs gevonden voor een feedback die optreedt bij snelle opwarming die nog meer koolstofdioxide in de atmosfeer kan afgeven, " zei Shelby Lyons, een doctoraalstudent in geowetenschappen aan Penn State. "Deze feedback kan de PETM-klimaatgebeurtenis met tien- of honderdduizenden jaren hebben verlengd. We veronderstellen dat dit ook iets is dat in de toekomst zou kunnen gebeuren."

Verhoogde erosie tijdens de PETM, ongeveer 56 miljoen jaar geleden, maakte grote hoeveelheden fossiele koolstof vrij die was opgeslagen in gesteenten en maakte voldoende koolstofdioxide vrij, een broeikasgas, in de atmosfeer om de temperatuur op lange termijn te beïnvloeden, aldus onderzoekers.

Wetenschappers hebben bewijs gevonden voor de massale vrijgave van koolstof in fossiele kernen van kustsedimenten. Ze analyseerden de monsters met behulp van een innovatieve moleculaire techniek die hen in staat stelde te traceren hoe processen zoals erosie koolstof diep in de tijd hebben verplaatst.

"Deze techniek maakt gebruik van moleculen in een echt innovatief, out-of-the-box manier om fossiele koolstof op te sporen, " zei Katherine Freeman, Evan Pugh Universiteitshoogleraar Geowetenschappen aan Penn State. "Dat is ons nog niet eerder gelukt."

De wereldwijde temperatuur steeg met ongeveer 9 tot 14,4 graden Fahrenheit tijdens de PETM, radicaal veranderende omstandigheden op aarde. Zware stormen en overstromingen kwamen vaker voor, en de warme, nat weer leidde tot verhoogde erosie van rotsen.

Terwijl erosie de bergen in de loop van duizenden jaren droeg, koolstof kwam vrij uit rotsen en werd door rivieren naar oceanen getransporteerd, waar sommigen werden herbegraven in kustsedimenten. Onderweg, een deel van de koolstof kwam als broeikasgas in de atmosfeer terecht.

"Wat we in archieven vonden, waren handtekeningen van koolstoftransport die aangaven dat er massale erosieregimes plaatsvonden op het land, Lyons zei. "Carbon was op het land opgesloten en tijdens de PETM werd het verplaatst en herbegraven. We waren geïnteresseerd om te zien hoeveel koolstofdioxide dat zou kunnen vrijgeven."

Lyons bestudeerde PETM-kernmonsters uit Maryland, op een locatie die ooit onder water was, toen ze sporen van oudere koolstof ontdekte die ooit in rotsen op het land moeten zijn opgeslagen. Aanvankelijk dacht ze dat de monsters besmet waren, maar ze vond soortgelijk bewijs in sedimenten van andere Mid-Atlantische locaties en Tanzania.

Koolstof in deze monsters had geen gemeenschappelijke isotopenpatronen van het PETM en leek olieachtig, alsof het gedurende lange tijd op een andere locatie is verwarmd.

"Dat vertelde ons dat waar we naar keken in de records niet alleen materiaal was dat werd gevormd tijdens de PETM, Lyons zei. "Het was niet alleen koolstof die in die tijd was gevormd en afgezet, maar waarschijnlijk vertegenwoordigde iets ouder wordt vervoerd in."

De onderzoekers ontwikkelden een mengmodel om de bronnen van koolstof te onderscheiden. Op basis van de hoeveelheid oudere koolstof in de monsters, wetenschappers konden inschatten hoeveel koolstofdioxide er vrijkwam tijdens de reis van gesteente naar oceaansediment.

Ze schatten dat de klimaatfeedback genoeg koolstofdioxide had kunnen vrijgeven om de ongeveer 200, 000-jarige looptijd van het PETM, iets dat niet goed begrepen wordt.

De onderzoekers zeiden dat de bevindingen een waarschuwing bieden voor moderne klimaatverandering. Als de opwarming bepaalde omslagpunten bereikt, terugkoppelingen kunnen worden geactiveerd die de potentie hebben om nog meer temperatuurverandering te veroorzaken.

"Een les die we uit dit onderzoek kunnen leren, is dat koolstof niet goed wordt opgeslagen op het land als het klimaat nat en heet wordt, " zei Freeman. "Vandaag, we duwen het systeem uit evenwicht en het zal niet terugschieten, zelfs als we de uitstoot van kooldioxide gaan verminderen."

Andere auteurs uit Penn State zijn Timothy Bralower, Elizabeth Hajek en Lee Kump, professoren in de geowetenschappen; en Ellen Polites, een undergraduate hoofdvak in de geowetenschappen. Kump is tevens decaan van het College of Earth and Mineral Sciences.

Onderzoekers van de University of California Santa Cruz, de U.S. Geological Survey, de Universiteit van Delaware en de Universiteit van Louisiana in Lafayette werkten ook mee aan dit project.