Hur människor har format jorden

February 19, 2022 paramo Svenska Artiklar 0

Jordens historia är skriven i dess klippor. Med tiden ackumuleras nya lager ovanför de äldre. Liksom sidorna i en dagbok, registrerar dessa klipplager händelserna som har format vår planet under mycket av dess historia. Dessa händelser inkluderar geologin för en plats. Rock registrerar också utvecklingen av växter, djur och andra organismer som levde i närheten. Deras fossila lämningar ger ledtrådar till hur klimatet hade sett ut. En stens minerallager markerar till och med hur klimat, stenar och organismer kunde, och gjorde, förändras – ibland i en handvändning.

Den geologiska posten är inte en fullständig historisk redogörelse. Långt ifrån. Det är mer som en dagbok som har blivit trasig och trasig. Några sidor återstår, men många har förstörts av erosion, kollisionen av tektoniska plattor och bergsrörelsen.

Det överlevande rockrekordet berättar nästan allt vi vet om jorden under större delen av dess 4,54 miljarder år sedan. Geologer kallar det stora spännvidden geologisk tid. De delar upp det i successivt kortare intervall, kallade eoner, perioder, epoker, epoker och åldrar.

Det bleka rockbandet markerar slutet på en geologisk tidsperiod (den Krita) och början av nästa (tertiär). Den bleka stenen är hög i iridium, ett grundämne som är sällsynt på jorden. Eftersom iridium är vanligt i asteroider, markerar detta band när en stor asteroid kan ha kolliderat med jorden för 65 miljoner år sedan, vilket utlöste en massutrotning som utplånade dinosaurierna.
François Gohier/San Diego Natural History Museum Under hela jordens historia har en mängd olika processer format och format planeten. Stenar från rymden störtade vår planets yta. Kontinenter drev. Vulkaner bröt ut. Blandningen av gaser i vår planets atmosfär förändrades, om och om igen. Temperaturerna vid eller nära jordens yta var kalla — sedan varma. Det kemiska receptet för haven förändrades också. Livet dök upp – och började stadigt utvecklas som svar på jordens ständiga och ofta svåra förändringar. Livet i sin tur omformade jorden. Från den minsta bakterien till det högsta trädet, allt liv på jorden bidrar till de kemiska och fysiska förändringar som gör vår planet till vad den är idag. En art har dock kommit att dominera: människor.

Från och med våra tidiga förfäder och deras tämjning av eld, har människor använt teknik för att förändra jorden. Vår användning av vetenskap och teknik skiljer oss från alla andra organismer. Vi modifierar hela tiden landet, haven och atmosfären. Vår påverkan är så stor att vissa forskare tror att vi har blivit den dominerande förändringskraften. Följaktligen föreslår dessa experter att vi har gått in i en ny geologisk epok av vårt eget skapande.

Välkommen till antropocen.

Brytandet av en ny epok

Antropocen (AN-throh-puh-seen) kombinerar de grekiska orden för human och ny. Biologen Eugene Stoermer vid University of Michigan i Ann Arbor myntade termen på 1980-talet. Först senare, 2002, populariserade kemisten Paul Crutzen från Max Planck Institute for Chemistry i Mainz, Tyskland, dess användning. Stoermer och Crutzen resonerade att vår påverkan på planeten har varit särskilt mätbar sedan slutet av 1800-talet. De föreslog termen antropocen för att beskriva hur människor steg till att bli den dominerande förändringskraften på jorden.

Förklarare: Förstå istider

Och de förändringarna är inte triviala. Crutzen uppskattar att mänsklighetens påverkan kommer att pågå i tusentals – om inte miljoner – år.

Om den accepterades som en ny epok skulle antropocen följa holocen. (Holocen kombinerar de grekiska orden för helt och nyligen

.) Holocen började för 11 700 år sedan. Detta markerade slutet på den senaste istiden.

Istider börjar vart 100 000:e år eller så och varar länge. När temperaturen svalnar ökar snöfallet under den arktiska vintern och snösmältningen minskar på sommaren. Den snön reflekterar solens värmande strålar, vilket gör att temperaturen sjunker ännu mer. Med tiden kan ismassor som är mer än tre kilometer (två miles) tjocka täcka stora delar av det norra halvklotet. Det istäcket kan pågå i tiotusentals år innan ett plötsligt klimatskifte åter värmer planeten.

Sedan isen drog sig tillbaka i början av holocen har jordens klimat förblivit ganska stabilt. Kalla det en skön värmeperiod mellan istider. I själva verket borde vi vara på väg mot en annan istid nu, säger Gifford Miller. Han är geolog vid University of Colorado i Boulder.

Historiskt sett har cykler av uppvärmning och avkylning drivits av förändringar i jordens oregelbundna bana runt solen, förklarar Miller. Jorden följer en elliptisk eller långsträckt väg. Samtidigt snurrar vår planet runt sin axel. (Medan en bana är lika med ett år, är en rotation lika med en dag.) Den axeln lutar dock. Under hälften av sin omloppsbana lutar nordpolen mot solen. Det är då det norra halvklotet upplever sommar. Under andra halvan av året lutar nordpolen bort. Det är då sommarens långa dagar kommer till södra halvklotet.

Långtidsförändringar i jordens axiella lutning, eller snedställning, är bara en faktor som påverkar hur mycket solljus som träffar jordens norra halvklot, vilket påverkar istidernas kommande och gång. DNA-webbmaster, NASA/Wikimedia Commons

Exakt där jorden befinner sig i sin elliptiska bana när nordpolen lutar mot solen förändras över tiden. Dessa somrar på norra halvklotet äger ibland rum när jorden är längst bort från solen. När det händer är somrarna inte lika varma. Snö och is smälter inte. Ännu en istid börjar. Det är där jorden är nu, säger Miller. Bara istället för att bli kallare värms vår planet upp. Dess växande feber är svår att förklara, säger Miller, om vi inte tittar på mänskliga aktiviteter. Forskning – av Miller och många andra forskare – visar att människor är ansvariga för mycket av uppvärmningen. Vår påverkan började omkring 1750. Det markerar den ungefärliga starten på den industriella revolutionen. Företag började utvinna resurser i bulk, flytta resurser och färdiga varor över planeten och ibland bokstavligen flytta berg för att föra människor och varor samman. För att driva mycket av denna verksamhet började människor intensivt elda kol, olja, naturgas och andra fossila bränslen.

Dessa bränslen frigör förorenande gaser när de förbränns, inklusive koldioxid, eller CO2. Och under de senaste 250 åren har människor bränt mer fossila bränslen och släppt ut mer CO2, än vid någon annan tidpunkt i vår arts historia.

Koldioxid fångar värme i atmosfären. På lång sikt förändrar den extra värmen jordens klimat. Gasen förändrar också havens kemi, vilket gör deras vatten surare. Tillsammans har dessa förändringar påverkat organismer på land och i vattnet. Miller tror att förändringarna kommer att lämna spår även i rockrekordet. Och det, hävdar han, betyder att vi har gått in i antropocen.

Från den övre stratosfären till havets djup

Vid ett laboratorium i Boulder, Colorado, analyserar forskare luftprover som samlats in från platser runt om i världen. De använder dem för att lära sig hur kemin i jordens atmosfär förändras. Med några dagars mellanrum kommer nya luftflaskor till detta labb, som drivs av National Oceanic and Atmospheric Administration, eller NOAA.

Colm Sweeney leder forskargruppen som analyserar varje luftprov för nästan 50 kemikalier. Som biogeokemist studerar han interaktioner mellan levande varelser och miljön där de vistas. Hans team fokuserar på att mäta mängden CO2 i dessa luftprover. Sedan CO2

fångar värme, det kallas en växthusgas. (Faktiska växthus använder glas för att fånga värme.) Växthusgaser är avgörande för livet på vår planet. Utan dem skulle medeltemperaturen över hela världen vara mycket frostiga -18° Celsius (0° Fahrenheit), istället för de ljumma 15 °C (59 °F) som den är idag.

Förklarare: Global uppvärmning och växthuseffekten

För mycket av det goda kan dock vara ett problem. CO2 nivåerna i jordens atmosfär har skjutit i höjden. Före den industriella revolutionen låg nivån på runt 280 miljondelar. På vissa ställen överstiger den idag 400 delar per miljon. Det är enormt – en ökning med mer än 40 procent. Genomsnittliga lufttemperaturer har stigit som ett resultat. Sedan 1750-talet har de klättrat med nästan 1 °C (1,8 °F).

Men CO2 gör mer än att bara dröja kvar i atmosfären, värmer planeten. Haven suger också upp stora mängder. Där, CO2 leder till förändringar som kan utplåna vissa havsdjur. Och det kommer att lämna ett tydligt tecken i klippregistret – en frånvaro av tidigare vanliga fossiler när dessa arter försvinner.

Foraminifera, såsom “stjärnan sand” som finns i vattnen utanför Japan, är mikroskopiska varelser med kalciumkarbonatskal. Forskare oroar sig för att organismerna kommer att ha svårt att tillverka dessa skal eftersom havsvattnet blir surare. Psammophile/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Nästan en fjärdedel av alla CO2

som kommer in i luften hamnar så småningom i havet. Det är bra, eftersom mindre CO2 i atmosfären betyder att lufttemperaturerna nära jordens yta kommer att stiga långsammare. Men den fördelen har en kostnad. När CO2 löser sig i vatten, det skapar kolsyra. Och för mycket av denna syra kommer att skapa problem för havsdjur, särskilt de med skal.

Kolsyra bryter ner ett mineral som kallas kalciumkarbonat. Mineralet utgör skalen hos många djur, såsom koraller och musslor. Den utgör också skalen av små encelliga organismer som kallas foraminifera (Fo-RAM-in-IF-er-uh). Som protister är dessa små organismer varken växter eller djur. De flesta människor är inte ens medvetna om att de finns. Ändå är dessa organismer enormt viktiga. De lever vid basen av det marina näringsnätet. När havsvattnet börjar bli surare har dessa och andra skalade organismer svårare att hitta det material de behöver för att bygga sina skyddande skal. Det är därför havets försurning utgör ett allvarligt och växande hot, inte bara mot foraminifer utan mot hela havets ekosystem.

Lära av historien

För femtiosex miljoner år sedan, en enorm puls av atmosfärisk CO2 skapade just ett sådant problem för havets liv, konstaterar Ellen Thomas. Hon är paleoceanograf vid Yale University i New Haven, Connecticut. Hon studerar förhållandena i haven ibland under det avlägsna förflutna. Höga nivåer av CO2 i luften – mer än dubbelt så högt som den nuvarande nivån – hjälpte inte bara till att värma upp planeten på den tiden. Bevis från djupt under havsbotten visar att den höga CO2 nivåerna gjorde havsvattnet så surt att det löste upp människans skal y arter av foraminifer.

För att samla in dessa data, samarbetade Thomas med personer som arbetar på International Ocean Discovery Program, eller IODP. Dess paleoceanografer har borrat i havsbotten på många platser runt om i världen. Vid varje tar de bort rörliknande prover av sten, som kallas kärnor. Dessa kärnor är hundratals fot långa. Återigen, precis som sidorna i en dagbok, registrerar lagren av fossiler och sediment som utgör varje kärna områdets historia.

The Chikyu är ett av fartygen som används av International Ocean Discovery Program för att gräva djupt ner i havsbotten.

Gleam/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

De flesta lager i IODP:s kärnor innehåller miljarder och miljarder skal från dessa mikroskopiska foraminifer. Trots att de hade levt på alla nivåer i havet, efter att ha dött, slutade deras kvarlevor på samma plats: staplade, lager på lager, på havsbotten.

Men ett antal av havsbottnens kärnor innehöll ett skikt som var annorlunda. Detta lager avsattes för cirka 56 miljoner år sedan och täckte en period på bara 5 000 till 10 000 år. Den innehöll nästan inga fossil, bara ett lager karg lera. Den leran består av sediment som sköljs in i havet från avlägsna kustlinjer. Forskarna blev förvånade över att se den leran. De flesta lager i dessa kärnor innehåller så många foraminifera skal att några små lerkorn knappt syns.

Under de få tusentals år då detta lerlager avsattes, löstes eventuella skal troligen upp i havets sura vatten. Så bara leran överlevde. Detta var inte bara ett fall av att foraminifererna inte kunde hitta de byggstenar de behövde för att göra sina skal. Under denna period hade det sura vattnet förvandlat sina skal till goo.

Ett mördande syrabad

Sådana djupa havsvatten var helt enkelt för sura för många bottenlevande att överleva, förklarar Thomas. Så många som hälften av alla bottenlevande foraminiferaarter dog ut under den perioden. Även om 5 000 till 10 000 år låter som en lång tid (och det är på en mänsklig tidsskala), är det ett kort ögonblick i geologisk tid. När så många varelser försvinner så snabbt, hänvisar forskare till det som en “utrotningshändelse”.

Kommer: Den sjätte massutrotningen?

Denna utrotningshändelse är så tydligt synlig i klippregistret att forskare använder den för att markera slutet på paleocentiden, för 54,8 miljoner år sedan, och början på den eocena epoken.

Vissa experter fruktar nu att liknande bevis ackumuleras i havsbottensedimentet som en dag kommer att förvandlas till vår tids stenrekord.

De foraminifer som lever nära havets yta dog inte ut vid slutet av paleocen, säger Thomas. Hon misstänker att det beror på att CO2 växte i atmosfären – och havet – något långsamt. Detta gav tid för ytvatten att cirkulera. Mycket av kolsyran flyttade så småningom till djupare vatten, där den dödade dessa bottenlevande.

Men den hastighet med vilken människor förändrar jordens atmosfär idag kommer sannolikt att innebära att även de foraminifer som lever nära havsytan kommer att påverkas.

Mänskliga aktiviteter, särskilt förbränning av fossila bränslen, pumpar CO2 in i atmosfären (och därifrån till haven) snabbare än någonsin tidigare. Dessa aktiviteter har bidragit till att orsaka CO2

nivåer i atmosfären att skjuta i höjden under ett spann på bara ett par hundra år. Jämför det med tusentals år det tog 56 miljoner år sedan. När dagens hav snabbt absorberar gasen hinner inte kolsyran flytta till djupare vatten, förklarar Thomas. Istället samlas det nära havets yta, vilket gör vattnet för fientligt för att foraminifererna där ska överleva.

Människor kan också förändra ekosystem genom att utplåna topprovdjur, som tylacin eller tasmansk tiger (sedd här i National Zoo 1904). Jägare sköt den sista vilda medlemmen av denna art 1930. Den sista tylacinen i fångenskap dog sex år senare. Bagare; EJ Keller/Smithsonian Institution/Wikimedia Commons

Förlusten av ytformanifera kan då krusa genom hela den marina näringsväven. Utrotningar kan följa. “Större områden i havet kommer inte längre att vara gästvänliga för andra liv än bakterier,” oroar Thomas.

Allt om framtiden

Alla forskare är inte överens om huruvida vi officiellt ska förklara vår nuvarande geologiska period som antropocen. En som är orolig för att göra det: Stan Finney från California State University, Long Beach. Finney leder International Commission of Stratigraphy. Stratigrafi är studiet av bergskikt. Och hans organisation är ansvarig för att sätta den geologiska tidsskalan.

“Det råder ingen tvekan om att människor har påverkat jorden”, säger Finney. Men växter har haft en mycket större inverkan, hävdar han. Växter, och syre de genererar, förändrade marken, luften och vattnet. “Men vi nämner inte en geologisk tidsperiod för när växterna gjorde som de gjorde,” säger Finney. Det finns inget “Plantocen.”

Därmed inte sagt att termen antropocen inte är användbar, särskilt när den används slentrianmässigt, säger han. I dagligt tal kommunicerar den vilken inverkan människor har på vår planet. Men Finney tror inte att det finns någon anledning att skapa en specifik geologisk tidsperiod för att återspegla den påverkan. Och det beror delvis på att det inte finns något sätt att veta just nu om det mänskliga “fotavtrycket” på jorden verkligen kommer att synas i bergrekordet om tusentals år. Det är möjligt att jordens processer kommer att radera allt vi har gjort.

Svaret kommer med tiden.

Ordsökning (klicka här för att förstora för utskrift)