Priredio Dragan Tanaskoski
Kada razgovaramo o klimatskim promenama, često se fokusiramo na savremene uzroke poput emisija ugljen-dioksida. Međutim, da bismo istinski razumeli složenu klimatsku istoriju naše planete, moramo da se okrenemo cosmos-u i pogledamo kako astronomske sile oblikuju Zemljinu klimu tokom hiljada i miliona godina.
 Milankovići ciklusi objašnjavaju promenu klime na Zemlji
|
Ova priča počinje sa srpskim naučnikom Milutinom Milankovićem, primenjenim matematičarem i građevinskim inženjerom koji je početkom 20. veka, koristeći precizne astronomske proračune, objasnio kako se celestijalnim mehanizmom pokrevaju ledena doba na Zemlji.
Tri astronomska takta koji diriguju klimom
Milanković je identifikovao tri astronomska ciklusa koja utiču na količinu sunčeve energije koju Zemlja prima i na to kako se ta energija distribuira po planeti:
1. Nagib (Obliquity): Zemlja koja se ljulja
Zemlja nije uspravna tokom svoje putanje oko Sunca - njena osa je nagnuta za oko 23,5°. Upravo ovaj nagib stvara godišnja doba koja poznajemo. Međutim, ovaj ugao nije konstantan. Tokom približno 41.000 godina, Zemljina osa se ljulja između 22,5° i 24,5°.
Milankovićevi ciklusi: Nagib, precesija i ekcentritet oblikuju Zemljinu klimu
Kada je nagib veći, kontrastoviji su sezonski ekstremi - leta su toplija, a zime hladnije. Manji nagib znači blaža godišnja doba, što može da pogoduje akumulaciji snega i leda na polarnim regionima.
2. Precesija: Zemlja kao velki žiroskop
Kao dečiji čigrak koji se kotrlja, Zemlja "klati" svojom osom kroz svemir. Ovaj pokret, poznat kao precesija, ima period od 26.000 godina. Precesija određuje u kom delu godine Zemlja bude najudaljena ili najbliža Suncu.
Trenutno je Zemlja najbliža Suncu tokom severnje zime, što čini zime na severnoj hemisferi blažim. Za 13.000 godina, situacija će biti obrnut: Zemlja će biti najbliža Suncu tokom severnjeg leta, što će učiniti severnja leta još toplija, a zime još hladnije.
3. Ekscentričnost: Orbita koja menja oblik
Zemljina orbita oko Sunca nije savršeni krug, već elipsa. Međutim, i ta elipsa se menja - ponekad je orbita gotovo kružna, a ponekad je izraženije eliptična. Ovaj ciklus traje oko 100.000 godina za kraći ciklus i 400.000 godina za duži.
Kada je orbita više eliptična, razlika u rastojanju između najudaljenije i najbliže tačke od Sunca je veća, što utiče na količinu sunčeve energije koju Zemlja prima tokom godine.
"Pejsmejker" ledenih doba
Milanković je pokazao da ovi ciklusi, koji se mogu precizno izračunati pomoću Newtonove fizike, funkcionišu kao "pejsmejker" ledenih doba. U poslednjeg milion godina dogodilo se oko 10 velikih ledenih doba, sa periodom od približno 100.000 godina između glacijalnih i toplih interglacijalnih perioda.
U poslednjih milion godina zemlja je prošla kroz 10 toplo-hladnih ciklusa.
Trenutno se nalazimo u interglacijalnom periodu - relativno toplom i stabilnom klimatskom stanju koje traje već oko 11.000 godina. Upravo u ovom stabilnom periodu razvila se celokupna ljudska civilizacija.
Zemlja "snežna grudva": Ekstremni klimatski scenario iz prošlosti
Geološki dokazi otkrivaju da je Zemlja u prošlosti proživela ekstremne klimatske scenarios koje naučnici nazivaju "Snowball Earth" ili "Zemlja snežna grudva". Pre oko 600 miliona godina, kao i pre 2,5 milijardi godina, naša planeta je bila potpuno prekrivena ledom od pola do pola.
Zemlja je bila snežan grudva pre 600 miliona godina i 2,2 miliajrde godina
Ovaj ekstremni scenario nastao je zbog pozitivne povratne sprege: što je bilo više leda, to se više sunčeve svetlosti odbijalo nazad u svemir (albedo efekat), što je dovelo do još većeg hlađenja i stvaranja još više leda.
Kako je Zemlja uspela da "pobegne" iz ovog stanja? Vulkani su nastavili da rade čak i kada je planeta bila smrznuta, neprestano ispumpavajući ugljen-dioksid u atmosferu. Pošto su oceani bili smrznuti, ugljen-dioksid se nije mogao rastvoriti u vodi i ukloniti iz atmosfere, već se akumulirao. Na kraju je nastao toliko snažan stakleni ćekat da je otopljeno sav led.
Ljudski uticaj vs. prirodni ciklusi
Ovde dolazimo do ključne razlike između prirodnih klimatskih promena i onih koje danas vidimo. Prirodni Milankovićevi ciklusi rade na vremenskim skalama od hiljada do stotina hiljada godina. Ljudske klimatske promene se dešavaju za decenije.
Dokazi o ljudskom uticaju
Koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi je povećana za oko 50% u odnosu na prirodni nivo zbog ljudskih aktivnosti. Kako znamo da ovaj dodatni ugljen-dioksid potiče od nas, a ne iz prirodnih izvora?
- Izotopski potpis: Ugljenik u fositenim gorivima ima drugačiji izotopski sastav od ugljaenika iz vulkanskih izvora, i upravo taj "potpis" nalazimo u atmosferi.
- Usklađenost računa: Količina ugljen-dioksida koju merimo u atmosferi odgovara našim procenama emisija iz industrije i saobraćaja.
- Brzina promene: Ljudi ispuštaju ugljen-dioksid oko 40 puta brže nego što ga prirodni procesi mogu da uklone.
Posledice za budućnost
Trenutna koncentracija ugljen-dioksida je dovoljno visoka da spreči sledeće ledeno doba koje bi, prema prirodnim ciklusima, trebalo da nastupi za oko 8.000 godina. U tom smislu, "preskoići ćemo sledećih 100.000 godina normalnih klimatskih promena zbog Milankovićevih ciklusa."
Problem je što to zagrevanje daleko premašuje ono što bi bilo potrebno da se spreči ledeno doba. Guramo klimu u stanje koje Zemlja nije videla milionima godina.
Pozitivne povratne sprege
Kao i kod "Zemlje snežne grudve", ali u obrnutom smeru, klima danas doživljava pozitivne povratne sprege koje ubrzavaju zagrevanje:
- -Topljenje leda i glečera smanjuje Zemljinu reflektivnost, što dovodi do dalje apsorpcije toplote
- -Arktik se već sada zagreva duplo brže od ostatka planete zbog topljenja morskog leda
Ako se rastope sve polarne ledene kape (što bi trajalo vekovima), nivo mora bi se podigao za oko 13 metara.
Perspektiva iz univerzuma
Kada posmatramo Zemlju iz kosmičke perspektive, vidimo planetu čija je klima oblikovana složenom interakcijom između astronomskih sila, geologije, atmosfere i živog sveta. Milankovićevi ciklusi su hiljadama godina regularno pokretali smenu ledenih doba i toplijih perioda.
Međutim, po prvi put u istoriji planete, jedna vrsta - Homo sapiens - postala je geološka sila sposobna da utiče na globalni klimatski sistem brzinom koja nadmašuje prirodne procese. Razumevanje i Milankovićevih ciklusa i savremenih klimatskih promena pomaže nam da stavimo u perspektivu naše mesto u kosmičkoj priči naše planete.
Kao što je jednom rekao astronom Carl Sagan: "Zemljma je naš jedini dom u univerzumu - i za sada, naša jedina opcija." Razumevanje kako astronomija utiče na našu klimu ne samo da nas educira o prošlosti, već i pomaže da mudro planiramo budućnost.
Izvor: StarTalk: https://www.youtube.com/watch?v=Mqzs5VSjObE
StarTalk je multimedijalna platforma za naučnu komunikaciju, koja obuhvata popularni podkast, televizijsku emisiju i prisustvo na platformama poput TikTok-a. Televizijska emisija StarTalk, koju vodi astrofizičar Nil Degrasa Tajson, emituje se na National Geographic kanalu. Delimično se snima u Američkom muzeju prirodne istorije. Podkast, koji je nastao pre televizijske emisije, takođe nosi isto ime i dostupan je na različitim platformama kao što su Sirius XM Insight Channel 121, iTunes i Google Play.