• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy zwracają uwagę na gaz cieplarniany, który chronił Ziemię

    10.09.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Duńsko-japoński zespół naukowców wyjaśnił zagadkę, dlaczego świat w okresie archaiku nie był całkowicie zamarznięty. Wyniki badań opublikowane w Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS) dostarczają dowodu na to, że gaz cieplarniany utrzymywał wodę na Ziemi w stanie płynnym.

    Chemicy z Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii i z Tokijskiego Instytutu Technologicznego w Japonii odkryli, że kiedy Słońce świeciło o 30% słabiej niż obecnie, gaz cieplarniany zapobiegał przekształceniu się Ziemi w lodową kulę. Brakującym elementem układanki był siarczek karbonylu - efekt wyrzucania siarki przez wiele lat aktywności wulkanicznej.

    "Siarczek karbonylu jest i był doskonałym gazem cieplarnianym. Dużo lepszym od dwutlenku węgla" - wyjaśnia profesor Matthew S. Johnson z Wydziału Chemii Uniwersytetu Kopenhaskiego. "Szacujemy, że pokrywa z siarczanu karbonylu mogła dostarczać powierzchni planety około 30% dodatkowej energii. To skompensowałoby niedostatek energii słonecznej" - dodaje.

    Naukowcy przyjrzeli się proporcji izotopów siarki w starych skałach, aby określić, jakie dodatkowe wsparcie otrzymało Słońce w owych pradawnych czasach, aby utrzymać Ziemię w cieple. Ich zdaniem mieszanka izotopów nie jest wynikiem procesów geologicznych.

    "W skalistym płaszczu Ziemi nie zachodzi tak naprawdę żaden proces, który wyjaśniałby takie rozmieszczenie izotopów" - stwierdza profesor Johnson. "Coś musiało się wydarzyć w atmosferze."

    Chemicy napromieniowali dwutlenek siarki światłem słonecznym o różnej długości fali i odkryli, że światło słoneczne przechodzące przez siarczek karbonylu generowało fale wytwarzające "dziwną" mieszankę izotopów.

    "Osłona z siarczku karbonylu jest w sumie całkiem oczywistym kandydatem, jeżeli się nad tym zastanowić, ale zanim tego nie sprawdziliśmy, nikt jej nie zauważył" - podkreśla naukowiec. "To co odkryliśmy jest w rzeczywistości archaicznym odpowiednikiem dzisiejszej warstwy ozonowej, która chroni nas przed promieniowaniem ultrafioletowym. Niemniej w przeciwieństwie do ozonu, siarczek karbonylu również utrzymywał na planecie ciepło. Jedynym problemem jest to, że nie pozostała ona ciepła."

    Powstanie życia na planecie było wynikiem zwiększającej się ilości tlenu, który następnie pobudzał utlenianie atmosferyczne. W wyniku tego siarka wyrzucana przez wulkany nie była już przekształcana na siarczek karbonylu lecz na aerozole siarczanowe, które wywoływały efekt ochłodzenia na Ziemi.

    Profesor Johnson wraz z kolegami opracował model komputerowy dawnej atmosfery, który wraz z doświadczeniami laboratoryjnymi pokazał, że połączenie spadku poziomu siarczku karbonylu ze wzrostem ilości aerozoli siarczanowych doprowadziłoby do zlodowacenia Ziemi. Naukowcy przypuszczają, że właśnie taka sytuacja miała miejsce pod koniec Archaiku, 2.500 milionów lat temu.

    "Wyniki naszych badań wskazują, że rozmieszczenie i skład gazów atmosferycznych powodowały przez miliony lat wahania planety od stanu sprzyjającego rozwojowi życia po obejmującą całą planetę epokę lodowcową" - mówi profesor Johnson. "Trudno mi podać lepszy powód, aby zachować daleko idącą ostrożność w zakresie bieżących emisji gazów cieplarnianych do atmosfery."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    PNAS:
    http://www.pnas.org/

    Uniwersytet Kopenhaski:
    http://www.ku.dk/

    Źródło danych: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS); Uniwersytet Kopenhaski
    Referencje dokumentu: Ueno Y., et al. (2009) Geological sulfur isotopes indicate elevated OCS in the Archean atmosphere, solving the faint young sun paradox. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI:10.1073/pnas.0903518106.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) – czasopismo naukowe United States National Academy of Sciences publikujące głównie prace biomedyczne, rzadziej z zakresu fizyki, matematyki i nauk społecznych. Wydanie drukowane jest tygodnikiem. Wersja internetowa PNAS-u codziennie zawiera nowe artykuły. Pierwsze wydanie ukazało się w 1915 r. Siarczek karbonylu (tlenosiarczek węgla), OCS – nieorganiczny związek chemiczny, bezbarwny gaz o nieprzyjemnym zapachu. Jego cząsteczka ma budowę liniową, wynikającą z obecności podwójnych wiązań atomu węgla do tlenu i siarki. Atmosfera ziemska – powłoka gazowa otaczająca planetę Ziemię, utrzymywana przy powierzchni przez grawitację planety. Ogrzewa ona powierzchnię Ziemi dzięki efektowi cieplarnianemu i zmniejsza różnice temperatur między stroną dzienną i nocną. Pozwala także na istnienie różnorodnego życia na Ziemi, dostarczając substancji niezbędnych do jego podtrzymania i chroniąc przed promieniowaniem ultrafioletowym.

    Gaz cieplarniany (szklarniowy, z ang. GHG – greenhouse gas) – gazowy składnik atmosfery będący przyczyną efektu cieplarnianego. Gazy cieplarniane zapobiegają wydostawaniu się promieniowania podczerwonego z Ziemi, pochłaniając je i oddając do atmosfery, w wyniku czego następuje zwiększenie temperatury powierzchni Ziemi. W atmosferze występują zarówno w wyniku naturalnych procesów, jak i na skutek działalności człowieka. Katastrofa metanowa – zdarzenie, które mogło doprowadzić do zagłady życia w prekambrze. Katastrofa metanowa wydarzyła się 3,7 miliarda lat temu (prekambr, archaik, eoarchaik). Ziemia była wtedy dość zimna, Słońce wysyłało o 30% energii mniej niż w czasach dzisiejszych. Istniejące już wtedy życie przybierało formy znacznie różniące się od spotykanych obecnie. Tworzyły się wtedy stromatolity, oleiste, warstwowe osady kolonii bakterii. Zbiorowiska te składały się z mikroorganizmów, a ich liczebność rosła i bakterie stały się bardzo liczne. Mogły one produkować metan. W efekcie powstawała metanowa mgła, której chmury zaczęły zatrzymywać docierającą do Ziemi energię słoneczną (metan jest gazem cieplarnianym, o działaniu silniejszym niż dwutlenek węgla). Ziemię otaczała więc metanowa atmosfera, przez co planeta stawała się miejscem nieprzyjaznym życiu. Proces ten powstrzymał nasilony wulkanizm. Jednakże gdyby Ziemia leżała nieco dalej od Słońca, mogłaby ochłodzić się na tyle, by uniemożliwiło to rozwój życia. Rozważa się też możliwość rozwoju innego rodzaju życia, opartego np. na amoniaku, zamiast na wodzie (wskazuje się na możliwość istnienia różnych rodzajów życia w zależności od rozpuszczalnika, z którym są związane; pociąga to za sobą odmienny skład chemiczny powstałego życia poprzez inne wiązania chemiczne powstające w różnych warunkach).

    Alfred George Fischer (ur. 18 listopada 1921, zm. 15 marca 2003) – niemiecko-amerykański naukowiec, profesor Earth Sciences w Uniwersytecie Princeton, specjalista w dziedzinie historii Ziemi i innych nauk o Ziemi (m.in. geofizyka, oceanografia, paleontologia, klimatologia); urodził się w Niemczech, studiował geologię w University of Wisconsin, stopień doktora otrzymał w 1950 roku w Columbia University, był wykładowcą i pracownikiem naukowym Princeton University. W roku 1992 otrzymał Gustav-Steinmann-Medaille, w roku 1993 roku – Penrose Medal, a w 1994 roku został członkiem National Academy of Sciences (Geology). Michael Levitt (ur. 6 maja 1947 w Pretorii) - amerykański naukowiec żydowskiego pochodzenia, profesor Uniwersytetu Stanforda, członek National Academy of Sciences, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2013.

    Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin „ogólna zmiana klimatu”, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych). Richard Siegmund Lindzen (ur. 8 lutego, 1940) jest fizykiem atmosfery i profesorem meteorologii w MIT znanym z prac o dynamice atmosfery i falach atmosferycznych. Jest członkiem Amerykańskiej Akademii Nauk (National Academy of Sciences). Pracował na Harvardzie, Uniwersytecie Chicago i w Massachusetts Institute of Technology.

    Steve Olson – pisarz amerykański specjalizujący się w pisaniu książek o nauce, matematyce i polityce społecznej. Pracował między innymi w National Academy of Sciences i w Institute for Genomic Research.

    Dodano: 10.09.2009. 15:11  


    Najnowsze