По мнению международной группы ученых, изменения на орбите Земли, которые благоприятствовали более жарким условиям, возможно, помогли вызвать быстрое глобальное потепление 56 миллионов лет назад, которое считается аналогом современного изменения климата.

"Палеоцен-эоценовый тепловой максимум - это самое близкое, что мы имеем в геологической летописи, к чему-либо подобному тому, что мы испытываем сейчас и можем испытать в будущем в связи с изменением климата", - сказал Ли Кумп, профессор наук о земле в Пенсильванском университете. "Был большой интерес к лучшему разрешению этой истории, и наша работа затрагивает важные вопросы о том, что вызвало событие и уровень выбросов углекислого газа".

Ученые проанализировали образцы керна из хорошо сохранившейся записи PETM вблизи побережья Мэриленда, используя астрохронологию, метод датирования отложений по орбитальным моделям, которые происходят в течение десятков-сотен тысяч лет, известный как циклы Миланковича.

Они обнаружили, что форма орбиты Земли (эксцентриситет) и колебания в ее вращении (прецессия) благоприятствовали более жарким условиям в начале PETM и что эти орбитальные конфигурации вместе, возможно, сыграли роль в запуске события.

"Орбитальный триггер, возможно, привел к выбросу углерода, который вызвал несколько степеней глобального потепления во время PETM, в отличие от более популярной на данный момент интерпретации, согласно которой массивный вулканизм высвободил углерод и вызвал событие", - сказал Кумп, декан Колледжа наук о земле и минералах имени Джона Леоне..

Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, также указывают на то, что начало PETM длилось около 6000 лет. Предыдущие оценки варьировались от нескольких лет до десятков тысяч лет. По словам ученых, выбор времени важен для понимания скорости, с которой углерод выбрасывался в атмосферу.

"Это исследование позволяет нам усовершенствовать наши модели углеродного цикла, чтобы лучше понять, как планета реагирует на выброс углерода в эти временные рамки, и сузить возможности для источника углерода, который привел к PETM", - сказал Минсон Ли, доцент Школы наук о Земле и космосе в Пекине. Университета и бывший ассистент профессора-исследователя наук о земле в Пенсильванском государственном университете, который является ведущим автором исследования.

Начало в 6000 лет в сочетании с оценками того, что 10 000 гигатонн углерода были выброшены в атмосферу в виде парниковых газов углекислого газа или метана, указывает на то, что в год выбрасывалось около полутора гигатонн углерода.

"Эти показатели почти на порядок ниже, чем уровень выбросов углекислого газа сегодня, так что это вызывает некоторое беспокойство", - сказал Кумп. "Сейчас мы выбрасываем углерод со скоростью, которая в 5-10 раз превышает наши оценки выбросов во время этого геологического события, оставившего неизгладимый отпечаток на планете 56 миллионов лет назад".

Ученые провели анализ временных рядов содержания кальция и магнитной восприимчивости, обнаруженных в ядрах, которые являются индикаторами изменений орбитальных циклов, и использовали эту информацию для оценки ритма PETM.

Орбита Земли изменяется предсказуемым, поддающимся расчету образом из-за гравитационного взаимодействия с Солнцем и другими планетами Солнечной системы. Эти изменения влияют на то, сколько солнечного света достигает Земли и ее географическое распределение, и, следовательно, влияют на климат.

"Причина, по которой в геологической летописи есть отражение этих орбитальных изменений, заключается в том, что они влияют на климат", - сказал Кумп. "И это влияет на то, насколько продуктивны морские и наземные организмы, сколько выпадает осадков, насколько сильна эрозия на континентах и, следовательно, сколько наносов переносится в океанскую среду".

Эрозия рек палео-Потомак и Саскуэханна, которые в начале ПЭТМ, возможно, соперничали со стоком реки Амазонки, унесла отложения в океан, где они отложились на континентальном шельфе. Это образование, называемое глиной Мальборо, в настоящее время находится внутри страны и представляет собой один из наиболее хорошо сохранившихся образцов PETM.

"Мы можем создавать истории, проникая сквозь слои отложений и извлекая конкретные циклы, которые создают эту историю, точно так же, как вы могли бы извлечь каждую ноту из песни", - сказал Кумп. "Конечно, некоторые записи искажены и в них есть пробелы, но мы можем использовать те же статистические методы, которые используются в приложениях, которые могут определить, какую песню вы пытаетесь спеть. Вы можете спеть песню, и если вы забудете половину слов и пропустите припев, он все равно сможет определить песню, и мы можем использовать тот же подход для восстановления этих записей ".