Toto je druhá z pěti dílčích seriálů napsaných odborníky z nové Smithsonianovy nové síně fosilií - zahájení výstavy Deep Time 8. června v Národním přírodovědném muzeu. Kompletní řadu najdete na naší zvláštní zprávě Deep Time
Před stovkami milionů let obepínaly zemské kontinenty od pobřeží k pobřeží obrovské ledové čepice. Nad vrcholem ledu stály jen vrcholky hor planety, když se ledovce pohybovaly a drtily jejich cestu přes skalní podloží a pomalu meandrovaly k zasněženým pláňům. Tam, kde se ledovce setkaly s oceány, se z ledovců otřásly obrovské ledové kameny a padaly do moře. Život, většinou řasy, cyanobakterie a další bakterie, nějak přetrvával v malých kapsách oceánu bez ledu. Jako ledová planeta ve vzdálené sluneční soustavě byla Země během jejích formativních let, juvenilní fáze známá jako „Sněhová koule“ Země, daleko odlišným místem než dnes převážně modrá planeta.
Dramatické posuny v zemském klimatu vedly dlouho fascinované geovědce. Geovědci studují období, kdy se Země zásadně lišila od dneška, aby se dozvěděli o míře a načasování změny klimatu. Mystika planety téměř úplně pokrytá ledem, která je dnes pro nás tak nerozpoznatelná, je zřejmá. Neustálá nejednoznačnost poznání pouze části příběhu Země - příběhu, jehož inkoust se s časem postupně ztrácí, protože původní geologické vrstvy jsou recyklovány do nových - vytváří konstantní cyklus nového objevu, protože důkaz je iterativně tkaný dohromady.
Jádrem rozluštění tajemství historie naší planety je otázka: Jak Země funguje? Fosilní záznamy ukazují na obousměrné interakce mezi životem a pozemskými systémy. Tyto interakce jsou řízeny uhlíkovým cyklem, jemným planetárním měřítkem, které určuje klima Země. Abychom pochopili, jak zemský uhlíkový cyklus funguje, je ocenit lidský vliv, který na něj v současnosti působí: Navzdory nejednoznačnosti minulosti je naše současná trajektorie jednoznačně jistá.
Naposledy se sněhová koule objevila před 640 miliony let, v období známém jako kryogenian. V té době se složitý život ještě nevyvinul, takže je těžké vědět, jaká část života zahynula pod nehostinným ledem. Po asi deseti milionech let začal led ustupovat a oceánům dodával po celý život bohaté živiny. Tento postglaciální oceánský bufet se shoduje s prvním fosilním důkazem pro houby, a tak mohl podpořit vznik prvních zvířat. Na základě několika zbývajících vrstev starověkého mořského dna si vědci myslí, že planeta byla téměř úplně zamrzlá, nejen jednou, ale mnohokrát v prvních letech.
Naopak jiná období v dějinách Země byla nesmírně teplá. Před padesáti dvěma miliony let, během Eocene, svěží svěží mega-lesy bažinatého cypřiše a úsvitu sekvoje, co je nyní arktickým kruhem, a ve fosilních záznamech se objevila první zvířata, která bychom rozpoznali jako savce. Období jako Eocene jsou často označovány jako „skleníková“ Země, protože je známo, že se časově shodují s vysokými hladinami oxidu uhličitého v atmosféře.
Podobně jako Goldilocks hledající ovesnou kaši, která je právě tou správnou teplotou, bylo zemské klima opakovaně vzorkováno z extrémů.
Ačkoli představa přechodu mezi ledem pokrytými nebo bažinami zamořenými planetami může znít ohromně, k tak velkým změnám klimatu došlo během desítek milionů let, což dává životu spoustu vývojového času na vývoj nových strategií k úspěchu. Tyto pomalé přechody ze skleníku do ledovcových klimatických podmínek jsou výsledkem jemných změn v geologickém uhlíkovém cyklu Země.
V celé historii Země sopky nepřetržitě vypouštěly uhlík uložený hluboko v zemském vnitřku v reakci na posun tektonických desek. Oxid uhličitý (CO2) z řady říčních sopek zaplavuje atmosféru, kde se rozpustí v dešťové vodě a padá zpět na Zemi. Jak ta dešťová voda proniká skrz půdu, rozpouští skálu a na cestě zachycuje vápník. Říční systémy pak dodávají vápník a CO2 do oceánu, a když se uhličitan vápenatý nebo vápenec vysráží, často díky kalcifikujícím organismům, jako jsou korály a měkkýši, je CO2 konečně uzamčen.
V některých ohledech je uhlíkový cyklus trochu jako vytápění domu rozbitým termostatem: Když pec vydává příliš mnoho tepla nebo CO2, mohou být otevřena okna pro chlazení domu. V případě uhlíkového cyklu zahřívá nárůst aktivity sopek planetu, která je vyvážena zvýšením zvětrávání hornin v půdě, přesunem více vápníku a CO2 do oceánů za účelem vytvoření vápence a vytvoření negativní zpětné vazby, která udržuje stabilní hladiny CO2 v atmosféře a rozšířením, teplota planety, pod kontrolou. Toto přetahování mezi pecí nebo globálními emisemi CO2 a okny nebo zvětralením hornin do značné míry určuje stav zemského klimatu. Je snadné vidět sopky jako hanebné aktéry v této klimatické remorkérce; nicméně nepohlavní a nereagující skalní zvětrávání v půdě může být stejně darebácké.
Pára a další plyny, jako je oxid uhličitý, vytékají ze země poblíž sopky na Islandu. I když rostliny absorbují oxid uhličitý, více než milion let se časová měřítka většiny tohoto uhlíku vrací do atmosféry, takže sopky fungovaly jako čistý zdroj atmosférického oxidu uhličitého v celé historii Země. (Kate Maher) Zázračné je, že půdní planety jsou většinou dost zběhlé při otevírání a zavírání oken, je-li dáno dost času. Životnost molekuly uhlíku v systému oceánské atmosféry je v průměru asi 300 000 let, a tak je v miliónových časových harmonogramech Země většinou vyvážena otevřenými okny.
Nicméně klimatické katastrofy se v dějinách Země mnohokrát vyskytly, často se časově shodovaly s velkými hromadnými zániky. Odhalení viníka za tyto katastrofické události je obtížné. Příležitostně se nadměrné sopečné emise podezřele shodují s velkými otřesy v uhlíkovém cyklu.
Na konci Permu, před 251 miliony let, sibiřské pasti propukly na uhelná ložiska dnešní Sibiře a uvolnily tolik uhlíku, že globální oteplování a okyselení oceánu jistě hrály roli v největším vyhynutí moří. Na konci Permského masového vymírání vyhynulo 90 procent mořských druhů, poté se v průběhu milionů let pomalu obnovila rovnováha uhlíku a obnovil se život. Život vypadal jinak než předtím, s prvním výskytem ichthyosaurů a skleraktinských korálů.
Výstava Smithsonian's Fossil Hall - Deep Time se otevře 8. června 2019. (Smithsonian.com) Je lákavé dívat se na příběh Země jako na jeden z katastrofických otřesů, po kterém následuje vytvoření nových a stále složitějších forem života. To je pravda, ale možná zázračnější příběh je, jak se dvěma zdánlivě různorodým aktérům, sopkám emitujícím CO2 a kontinuu zemina-řeka-oceán, které vrací CO2 do vnitřku Země, podařilo udržet zemské klima většinou obyvatelné po miliardy let. Odhady fosilních půd a rostlin, jakož i mořských ložisek naznačují, že úrovně CO2 v atmosféře byly za posledních 600 milionů let většinou v pětinásobku předindustriální úrovně.
Pro srovnání, nejpesimističtější scénář předložený Mezivládním panelem pro změnu klimatu (IPCC) naznačuje, že úrovně atmosférického CO2 by se mohly do roku 2100 přiblížit 3, 5 až 5násobkům předindustriálních hodnot, což je úroveň, která nebyla pozorována od masového vyhynutí na konci Permu. Abychom to uvedli v perspektivě, lidé nyní emitují CO2 rychlostí, která je asi 68krát vyšší než rychlost, kterou může být prostřednictvím oceánů vrácena na pevnou Zemi. V současné době neexistuje žádný známý způsob, jak zvýšit přenos uhlíku půdou a řekami o více než několik procent, takže odstranění přebytečného CO2 ze systému oceánské atmosféry bude trvat stovky tisíc let. Kromě toho v důsledku změn ve využívání půdy a růstu populace pomalu zkratujeme půdy, řeky a ekosystémy, které společně pracují na přenosu CO2 z atmosféry do oceánů a případně do vápence.
Je snadné se dívat na obrovské modré oceány, svěží zelené lesy, jemné pouště a zasněžené vrcholy skrz objektiv historie Země a dospět k závěru, že Země se o sebe postará. Skutečností je, že Země nikdy neviděla geologického agenta tak rychle a neúprosně jako lidé. Přestože Země nyní vypadá mnohem jinak, než tomu bylo v minulosti, poučení z historie Země stále platí: Teplo zvyšujeme mnohem rychleji, než může Země otevřít okna.
