Pământul s-a răcit timp de 60 de milioane de ani și nimeni nu știa unde a mers CO₂

Timpi de 60 de milioane de ani, atmosfera Pământului a pierdut dioxid de carbon, iar planeta s-a răcit. Știința cunoștea acest fenomen. Dar ce nu puteau explica era unde a ajuns CO₂-ul. „Am avut o înțelegere surprinzător de slab despre locul unde a fost stocată acea cantitate de carbon”, spune Ros Rickaby de la Universitatea Oxford, autorul principal al studiului nou publicat. Răspunsul, l-a găsit echipa, este ascuns sub fundul mării — plasat acolo de o rețea de chimie oceanică care funcționa pe bază de nivelul mării și reciclarea fosforului, și care a servit ca un termostat lent al planetei în era Cenozoică.

Studiul, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, a reconstruit 60 de milioane de ani de dovezi geologice: nivelurile mari antice ale oceanului, concentrațiile de oxigen din apele marine, disponibilitatea fosfaților și vitezele de îngropare a carbonului organic în sedimentele platformelor continentale. Rezultatul a fost un mecanism de feedback necartografiat anterior care leagă patru sisteme studiate separat până acum, dar niciodată integrate într-un singur proces.

Cum funcționează acest lanț

Termostatul începe cu nivelul mării. Când apele stăteau cu 10 la 40 de metri mai sus decât astăzi — intervalul pe care echipa îl numește „zona ideală” a sistemului — se întâmplă ceva specific pe platformele continentale. Concentrațiile de oxigen în aceste ape puțin adânci scad sub un prag critic atunci când materia organică se descompune, creând zone cu lipsă de oxigen exact acolo unde sedimentele bogate în carbon sunt cel mai expuse.

Aceste condiții cu oxigen redus au un efect specific asupra fosforului. Fosfații se leagă obișnuit de particulele sedimentare în prezența oxigenului; dacă oxigenul lipsește, fosfații sunt eliberați din nou în coloana de apă. Acest fosfor reciclat hrănește o creștere a algelelor marine și a altor planktoni, ale căror activitate scoate carbon din apele de suprafață. Când acești organisme mor și se scufundă, își duc cu ei carbonul. Pe fundul mării, sub condițiile cu oxigen redus care au declanșat eliberarea fosforului în primul rând, carbonul organic este îngropat în loc să se descompună — și rămâne acolo milioane de ani.

Rezultatul este un ciclu autoîntărit: nivelul mării creează condițiile, oxigenul scăzut eliberează fosfor, fosforul stimulează productivitatea marină, productivitatea îngropează carbonul, carbonul îngropat reduce CO₂-ul atmosferic. Acest impuls durează cât timp nivelul mării rămâne în condiții favorabile — și poate funcționa milioane de ani înainte ca sistemul să se reechilibreze.

„Coautorul nostru, Christian Bjerrum, a studiat legătura dintre nivelul mării, oxigenul oceanic și fosfații cu un model computerizat acum două decenii”, spune Zunli Lu de la Universitatea Syracuse. „Am reușit să reunim în sfârșit dovezile geologice necesare pentru a testa această ipoteză.”

Când termostatul s-a oprit

Înregistrările echipei arată că mecanismul nu a funcționat continuu. În timpul epocii Eocen, între aproximativ 56 și 34 de milioane de ani în urmă, nivelul mării a crescut atât de mult încât a depășit „zona ideală”. Atunci, zonele cu oxigen minim nu mai coincideau cu sedimentele continentale bogate în materie organică — cele două condiții care fac posibil acest feedback. Impulsul de îngropare a carbonului s-a slăbit. CO₂-ul a rămas în atmosferă în loc să fie absorbit. Eocenul, după standarde geologice, a fost o perioadă caldă: atât de cald încât pădurile tropicale creșteau acolo unde astăzi este Wyoming, iar crocodilienii trăiau peste Cercul Arctic.

Reîntoarcerea sistemului — legată de schimbările nivelului mării asociate cu glaciațiunea Antarcticii — a coincis cu răcirea susținută care definește ultimele 34 de milioane de ani din istoria Pământului.

„Rezultatele noastre sugerează că îngroparea sporită a carbonului organic în sedimentele marine a jucat un rol mult mai important decât se credea până acum”, spune Rickaby.

Ce nu poate face acest termostat

Termostatul funcționează pe scara a milioane de ani. Fiecare ciclu — de la declanșarea nivelului mării până la eliberarea fosforului, îngroparea carbonului și reducerea măsurabilă a CO₂-ului — durează sute de mii de ani pentru a se încheia. CO₂-ul pe care umanitatea l-a adăugat atmosferei din perioada industrializării s-a acumulat în aproximativ 200 de ani. Mecanismul geologic nu poate răspunde la o astfel de viteză.

Există și o neîmperechere structurală: astăzi, zonele cu oxigen minim sunt mai adânci decât în perioada de maximă funcționare a termostatului din era Cenozoică. Platformele continentale moderne sunt mai înguste și marginile lor sărace în oxigen sunt mai puțin bine poziționate pentru a interacționa cu sedimentele bogate în materie organică. Condițiile care au făcut termostatul eficient timp de 60 de milioane de ani nu se aliniază acum.

Cercetătorii sunt explicit în ceea ce privește această limită. Sistemul a stabilizat un climat care a avut mii de ani pentru a se adapta; nu a fost conceput — și nu poate funcționa — ca o sursă rapidă de carbon.

Întrebări frecvente despre termostatul CO₂ al Pământului

Ce este o zonă cu oxigen minim? Este un strat de apă marină, tipic la adâncimi între 100 și 1.000 de metri, unde concentrația de oxigen dizolvat scade brusc. Viața marină care descompune materia organică consumă majoritatea oxigenului disponibil înainte ca circulația apei să îl poată reînnoi. În aceste zone, reacțiile chimice normale se schimbă: fosforul care ar fi rămas legat de sedimente este eliberat din nou în apă.

În ce diferă acest proces de absorbția directă a CO₂-ului de către ocean? Absorbția directă dizolvă CO₂-ul la suprafață și îl menține în soluție — nu îndepărtează carbonul permanent și este reversibilă odată cu schimbările temperaturii apei. Mecanismul descris în acest studiu îngrope carbon organic fizic în sedimentele fundului mării, izoland-o din atmosferă pe scara geologică, nu pe cea umană.

Acest proces a eșuat vreodată? Exemplul Eocenului arată că poate slăbi. Când nivelul mării este prea ridicat — deasupra „zonei ideale” — bucla de feedback se rupe pentru că zonele cu oxigen minim nu mai ajung la cele mai bogate depuneri de sedimente. CO₂-ul rămâne ridicat. Planeta se încălzește. Mecanismul reîncepe doar când nivelul mării revine la intervalul potrivit.

Acest proces poate fi declanșat artificial? Studiul nu abordează ingineria climatică. Feedback-ul depinde de nivelul mării, poziția zonelor cu oxigen minim și distribuția sedimentelor platformelor continentale — variabile care funcționează pe scări pe care tehnologia umană nu le controlează în prezent.

Ce urmează

Cercetarea deschide o linie directă de investigație a unei dintre puzzle-urile mai vechi ale paleoclimatologiei: de ce extracția carbonului din era Cenozoică nu a fost uniformă. Înregistrările geologice arată impulsuri de răcire separate de perioade mai calde — un model pe care modelul termostatului îl explică acum în termeni de niveluri mari ale mării care mută sistemul în și din zona sa eficientă.

Pentru știința climatică de astăzi, rezultatul adaugă și specificitate la ceea ce face diferite perioadele calde din trecut față de cea actuală. Eocenul a fost cald pentru că termostatul era oprit. Încălzirea actuală are loc în ciuda faptului că termostatul este în intervalul său structural — pur și simplu adăugarea CO₂-ului a depășit orice răspuns geologic.

Referință: Rickaby et al., „Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

Etichete: știri, climate, carbon burial, Cenozoic era, ocean chemistry, phosphorus