Zeer hoge atmosferische CO ₂ niveaus kunnen de hoge temperaturen op de nog jonge aarde drie tot vier miljard jaar geleden verklaren. Destijds, onze zon scheen met slechts 70 tot 80 procent van zijn huidige intensiteit. Hoe dan ook, het klimaat op de jonge aarde was blijkbaar behoorlijk warm omdat er nauwelijks gletsjerijs was. Dit fenomeen staat bekend als de 'paradox van de jonge zwakke zon'. de jonge aarde zou zijn bevroren tot een klomp ijs. Of CO ₂ , methaan, of een heel ander broeikasgas dat de planeet Aarde opwarmt, is een kwestie van debat onder wetenschappers.

Nieuw onderzoek door Dr. Daniel Herwartz van de Universiteit van Keulen, Professor Dr. Andreas Pack van de Universiteit van Göttingen, en Professor Dr. Thorsten Nagel van de Universiteit van Aarhus (Denemarken) suggereert nu dat hoge CO ₂ niveaus zijn een plausibele verklaring. Dit zou ook een ander geowetenschappelijk probleem oplossen:de oceaantemperaturen die blijkbaar te hoog waren. Het artikel "Een CO ₂ kas verwarmde de vroege aarde efficiënt en verminderde het zeewater ¹⁸ O/ ¹⁶ O voor het begin van de platentektoniek" verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Een veelbesproken vraag in de aardwetenschappen betreft de temperaturen van de vroege oceanen. Er zijn aanwijzingen dat ze erg heet waren. Metingen van zuurstofisotopen op zeer oude kalksteen of kiezelhoudende gesteenten, die dienen als geothermische meters, geven zeewatertemperaturen boven 70°C aan. Lagere temperaturen zouden alleen mogelijk zijn geweest als het zeewater zijn zuurstofisotoopsamenstelling had veranderd. Echter, dit werd lang als onwaarschijnlijk beschouwd.

Modellen uit de nieuwe studie laten zien dat hoge CO ₂ niveaus in de atmosfeer kunnen een verklaring bieden, omdat ze ook een verandering in de samenstelling van de oceaan zouden hebben veroorzaakt. "Hoge CO ₂ niveaus zouden dus twee fenomenen tegelijk verklaren:ten eerste, het warme klimaat op aarde, en ten tweede, waarom geothermometers heet zeewater lijken te tonen. Rekening houdend met de verschillende zuurstofisotoopverhoudingen van zeewater, we zouden uitkomen op temperaturen dichter bij de 40°C, " zei Daniel Herwartz van de Universiteit van Keulen. Het is denkbaar dat er ook veel methaan in de atmosfeer was. Maar dat zou geen effect hebben gehad op de samenstelling van de oceaan. het zou niet verklaren waarom de zuurstofgeothermometer te hoge temperaturen aangeeft. "Beide fenomenen kunnen alleen worden verklaard door hoge CO .-niveaus ₂ , " voegde Herwartz toe. De auteurs schatten de totale hoeveelheid CO ₂ in totaal ongeveer één bar hebben bedragen. Dat zou zijn alsof de hele atmosfeer van vandaag uit CO . bestaat ₂ .

"Vandaag, CO ₂ is slechts een spoorgas in de atmosfeer. Vergeleken daarmee, één maat klinkt als een absurd groot bedrag. Echter, kijkend naar onze zusterplaneet Venus met zijn ongeveer 90 bar CO ₂ zet de zaken in perspectief, " verklaarde Andreas Pack van de Universiteit van Göttingen. Op aarde, CO ₂ werd uiteindelijk uit de atmosfeer en de oceaan verwijderd en opgeslagen in de vorm van steenkool, olie, gas, en zwarte leisteen evenals in kalksteen. Deze koolstofreservoirs bevinden zich voornamelijk op de continenten. Echter, de jonge aarde was grotendeels bedekt met oceanen en er waren nauwelijks continenten, dus de opslagcapaciteit voor koolstof was beperkt. “Dat verklaart ook de enorme CO ₂ niveaus van de jonge aarde vanuit het perspectief van vandaag. Ten slotte, ongeveer drie miljard jaar geleden, platentektoniek en de ontwikkeling van landmassa's waarin koolstof voor een lange periode kon worden opgeslagen, kwam net in een stroomversnelling, ", legt Thorsten Nagel van de universiteit van Aarhus uit.

Voor de koolstofcyclus is het begin van de platentektoniek veranderde alles. Grote landmassa's met bergen zorgden voor snellere silicaatverwering, die CO . heeft omgezet ₂ in kalksteen. In aanvulling, koolstof werd effectief gevangen in de aardmantel toen oceanische platen werden ondergedompeld. Platentektoniek veroorzaakte dus de CO ₂ inhoud van de atmosfeer sterk dalen. Herhaalde ijstijden tonen aan dat het op aarde aanzienlijk kouder werd. "Eerdere studies hadden al uitgewezen dat het kalksteengehalte in oude basaltsoorten wijst op een scherpe daling van de atmosferische CO ₂ niveaus. Dit past goed bij een gelijktijdige toename van zuurstofisotopen. Alles wijst erop dat de atmosferische CO ₂ de inhoud nam snel af na het begin van de platentektoniek, " concludeerde Daniel Herwartz. Echter, in deze context verwijst 'snel' naar enkele honderden miljoenen jaren.