See on teine eksperimentide kirjutatud viiest osast koosnevas sarjas, mida tutvustatakse Smithsoniani uues fossiilide saalis - sügaval ajal, mis avatakse 8. juunil Riiklikus Loodusmuuseumis. Terve seeria leiate meie Deep Time Special Reporti külastusest
Sadu miljoneid aastaid tagasi ümbritsesid massiivsed jäämütsid Maa mandreid rannikust rannikuni. Ainult planeedi mägede tipud seisid liustike maapinnal jää kohal ja purustasid end läbi aluspõhja, liikudes aeglaselt lumega kaetud tasandike poole. Seal, kus liustikud kohtusid ookeanidega, poegisid liustikest tohutud jää- ja kiviplokid ning langesid merre. Elu, enamasti vetikad, sinivetikad ja muud bakterid, püsisid kuidagi ookeanivee väikestes jäävabades taskutes. Nagu kauges Päikesesüsteemis olev jäine planeet, oli Maa oma kujunemisaastatel, nn lumepalli Maaks tuntud noorfaas, palju erinev koht kui tänapäeval enamasti sinine planeet.
Dramaatilised nihked Maa kliimas on geoteadlasi juba ammu paelunud. Geoteadlased uurivad perioode, mil Maa oli tänapäevast põhimõtteliselt erinev, et õppida tundma kliimamuutuste määra ja aega. Peaaegu täielikult jääga kaetud planeedi müstika on meile tänapäeval nii tundmatu. Ainult osa Maa jutust - lugu, mille tint tuhmub aja jooksul üha enam, kuna tindid lagunevad uute moodustamiseks ringlusse - lakkamatu mitmetähenduslikkus loob pideva uute avastuste tsükli, kuna tõendid on iteratiivselt kokku kootud.
Meie planeedi ajaloo müsteeriumi lahti mõtestamise keskmes on küsimus: kuidas Maa töötab? Fossiilide andmed osutavad kahesuunalisele koostoimele elu ja Maa süsteemide vahel. Neid koostoimeid juhib süsinikuringlus, õrn planeedimõõduline masin, mis määrab Maa kliima. Maa süsinikuringe toimimise mõistmiseks tuleb lõpuks hinnata seda mõjutavat inimmõju: vaatamata mineviku mitmetähenduslikkusele on meie praegune trajektoor üheselt kindel.
Viimati juhtus lumepall Maaga 640 miljonit aastat tagasi, krüogeensuse ajal tuntud perioodil. Sel ajal polnud keerukas elu veel välja kujunenud, mistõttu on raske teada, milline osa elust hukkus elamiskõlbmatu jää all. Umbes kümne miljoni aasta pärast hakkas jää taanduma, varustades ookeane eluks ajaks rikkalike toitainetega. See jääajajärgne ookeanipuhve langeb kokku esimeste käsnade fossiilsete tõenditega ja seega võis see soodustada esimeste loomade teket. Iidse merepõranda väheste allesjäänud kihtide põhjal arvavad teadlased, et planeet oli oma algusaastatel peaaegu täielikult külmunud, mitte ainult üks kord, vaid mitu korda.
Seevastu on Maa ajaloo muud perioodid olnud eriti soojad. Viiskümmend kaks miljonit aastat tagasi hõivasid eotseeni ajal soine küpress ja koiduline punapuu lopsakad megametsad praeguseks arktiliseks ringiks ning fossiilide registrisse ilmusid esimesed loomad, keda me imetajatena ära tundsime. Perioode, nagu eotseen, nimetatakse sageli „kasvuhooneks“ Maaks, kuna teadaolevalt langevad need atmosfääri kokku suure süsihappegaasi tasemega.
Sarnaselt sellele, kuidas Goldilocks otsis just paraja temperatuuriga putru, on Maa kliima proovinud korduvalt äärmustest.
Ehkki mõte vahetada jääga kaetud või soodega nakatunud planeete vahel võib kõlada hirmuäratavalt, toimusid sellised suured kliimamuutused kümnete miljonite aastate jooksul, andes elule palju arenguaega, et töötada välja uued strateegiad edu saavutamiseks. Need aeglased üleminekud kasvuhoonest Icehouse'i kliimasse on tingitud Maa geoloogilise süsiniku tsükli peenetest muutustest.
Kogu Maa ajaloo vältel on vulkaanid pidevalt reageerinud tektooniliste plaatide nihkega süstinud sügavale Maa sisemusse. Süsinikdioksiid (CO2) hulgast röhitsevate vulkaanide hulgast suubub atmosfääri, kus see lahustub vihmavees ja langeb tagasi Maale. Kuna vihmavesi imbub pinnasesse, lahustab see kivimit, kogudes selle kaudu kaltsiumi. Jõesüsteemid tarnivad kaltsiumi ja süsinikdioksiidi ookeani ning kui kaltsiumkarbonaat või lubjakivi sadestub, tänu kaltsifitseeruvatele organismidele nagu korallid ja molluskid, lukustub CO2 lõpuks.
Mõnes mõttes sarnaneb süsiniku tsükkel veidi katkise termostaadiga kodu kütmiseks: Kui ahi eraldab liiga palju soojust või CO2, saab kodu jahutamiseks aknad avada. Süsinikutsükli jaoks soojendab vulkaanide aktiivsuse suurenemine planeeti, mida tasakaalustab mulla ilmastikuolude suurenemine, liikudes ookeanidesse rohkem kaltsiumi ja süsinikdioksiidi, moodustades lubjakivi ja luues negatiivse tagasiside, mis hoiab atmosfääri CO2 taset ühtlasena ja laiendatult ka planeedi temperatuur. See ahju või globaalsete süsinikdioksiidi heitkoguste ja akende või kivide ilmastiku vaheline sõjakäik määrab suuresti Maa kliima seisundi. Selles kliimasõja pettumuses on vulkaanide nägemine kerge; kuid muldade ilmastikutingimusteta ja reageerimata kivide ilmastik võib olla sama halb.
Aur ja muud gaasid, näiteks süsinikdioksiid, immitsevad Islandi vulkaani lähedal maapinnast. Ehkki taimed võtavad süsinikdioksiidi tagasi, suunatakse suurem osa sellest süsinikust atmosfääri tagasi miljoni aasta jooksul, nii et vulkaanid on kogu Maa ajaloo vältel toiminud atmosfääri süsinikdioksiidi netoallikana. (Kate Maher) Imekombel on planeedi pinnas akende avamisel ja sulgemisel enamasti üsna vilunud, kui neile antakse piisavalt aega. Keskmiselt on süsiniku molekuli eluiga ookeani-atmosfääri süsteemis umbes 300 000 aastat ja seega tasakaalustavad Maad miljoni aasta jooksul enamasti avatud aknad.
Sellegipoolest on Maa ajaloos mitu korda toimunud kliimakatastroofe, mis langevad sageli kokku suurte massiliste väljasuremistega. Nende katastroofiliste sündmuste süüdlase paljastamine on keeruline. Aeg-ajalt langevad ülemäärased vulkaanilised heitmed kahtlaselt kokku süsinikuringe suurte murrangutega.
Permi lõpul, 251 miljonit aastat tagasi, purskasid Siberi püünised praeguse Siberi söepõhjadesse, eraldades nii palju süsinikku, et globaalne soojenemine ja ookeanide hapestumine mängisid kahtlemata rolli suurimas mere väljasuremises. Permi lõpliku massilise väljasuremise ajal suri 90 protsenti mereliikidest, siis miljonite aastate jooksul taastati aeglaselt süsiniku tasakaal ja elu taastus. Elu nägi välja teistsugune kui enne, ilmusid ihtüosaurused ja skleraktiini korallid esmakordselt.
Smithsoniani näitus "Fossiilhall - sügav aeg" avatakse 8. juunil 2019. (Smithsonian.com) On kiusatus vaadata Maa lugu ühe katastroofilise murranguna, millele järgneb uute ja üha keerukamate eluvormide loomine. See on tõsi, kuid võib-olla veelgi imepärasem lugu on see, kuidas kaks pealtnäha lahknevat näitlejat, süsinikdioksiidi eraldavad vulkaanid ja pinnast, jõge-ookeani ühendav kontinuum, mis tagastab Maa sisemusse süsinikdioksiidi, suutsid Maa kliima hoida enamasti miljardeid aastaid elamiskõlblikuks. Fossiilsetest muldadest ja taimedest ning meremaardlatest tehtud hinnangud viitavad sellele, et vähemalt viimase 600 miljoni aasta jooksul on atmosfääri süsinikdioksiidi tase olnud enamasti viis korda suurem kui tööstusele eelnev tase.
Võrdluseks võib öelda, et valitsustevahelise kliimamuutuste paneeli (IPCC) esitatud kõige pessimistlikum stsenaarium näitab, et atmosfääri süsinikdioksiidi tase võib 2100. aastaks läheneda industriaalühiskonna eelsetele väärtustele 3, 5–5-kordselt, tasemele, mida pole nähtud Permi lõpliku massilise väljasuremise järel. Vaadates seda perspektiivi, eraldavad inimesed praegu süsinikdioksiidi kiirusega, mis on umbes 68 korda suurem kui ookeanide kaudu tahkesse Maale tagasi jõudmise kiirus. Praegu pole teada viisi, kuidas suurendada mulla ja jõgede süsiniku ülekandmist rohkem kui mõne protsendi võrra, nii et ülemäärase süsinikdioksiidi eemaldamiseks ookeani-atmosfääri süsteemist kulub sadu tuhandeid aastaid. Lisaks on maakasutuse muutuste ja rahvastiku kasvu tõttu lühike ringkond muldadest, jõgedest ja ökosüsteemidest, mis töötavad ühiselt atmosfääri süsinikdioksiidi ülekandmiseks ookeanidesse ja lõpuks lubjakivi.
Maa ajaloo objektiivi kaudu on lihtne vaadata läbi tohutute siniste ookeanide, lopsakate roheliste metsade, õrnade kõrbete ja lumega kaetud tippude ning järeldada, et Maa hoolitseb enda eest. Reaalsus on see, et Maa pole kunagi varem geoloogilist ainet näinud nii kiiresti ja järeleandmatult kui inimesed. Ehkki Maa paistab nüüd palju teistsugune kui minevikus, kehtivad endiselt Maa ajaloo õppetunnid: Me muudame kuumuse palju kiiremini, kui Maa võib aknaid avada.
