A klímaváltozás nemcsak a globális felmelegedés egyik következménye, hanem a bolygónk állandó és hosszan tartó működési módja, amely a világ történetében a leghidegebb jégkorszakoktól a legmelegebb forróságokig már mindenen átment. Mégis sokszor szorongással gondolunk a klímaváltozásra, pedig alapos ismerete segíthet abban, hogy a jelenlegi és jövőbeli környezetünket még jobban megismerjük. Reidar Müller Tűz és jég című könyve érdekes és vicces anekdotákon, illetve részletes és mély kutatásokon keresztül vezet végig minket a Föld klímájának történetén.
A szerző hamarosan a Futorotechán, az első magyar nonfiction fesztiválon is látható lesz, ahol a Mit tesz az egónk az ököszisztémával? című beszélgetés résztvevője lesz.
Reidar Müller: Tűz és jég (részlet)
Tevék az Északi-sarkon
Amikor Alan Wanamaker néhány évvel ezelőtt kutatóként belenyomta a kését egy átlagosnak tűnő sellőkagylóba (Arctica islandica) Izland partjainál, nem gondolta, hogy rövidesen a világ újságjainak címlapjain fog szerepelni. Nem a tudományért végzett munkája miatt, és nem is azért, mert lelkesen kutatta az éghajlatnak az utóbbi ezerháromszáz évben bekövetkezett változásait. Nem, Wanamaker megölte a világ legidősebb állatát! Kiderült, hogy a sellőkagyló, melyet a kezében tart, nagyon öreg. Miután kettéhasította, majd megszámlálta a héj növekedési vonalait, arra jutott, hogy a kagyló ötszázhét éves, márpedig ezt az életkort csak rendkívül primitív szivacsok képesek túlszárnyalni. A laboratóriumból kilépve remegett a lába. Barátai a világ minden részéről telefonáltak, hogy gratuláljanak neki. A sellőkagyló a Ming nevet kapta, mivel a 16. században, amikor fogant, ez a kínai dinasztia uralkodott. Ám amikor a média arra hegyezte ki a hírt, hogy Wanamaker megölte a kagylót, a közhangulat megváltozott, és a világsajtó címlapjain immár ez állt: „Tudós ölte meg a világ legöregebb állatát.” Wanamaker számára elkezdődött a „Ming-rémálom”. E-maileket kapott, amelyekben „kagylógyilkosnak” titulálták. A BBC az ügyet „Clam-gate”-nek nevezte el. „Kár, hogy megöltük, de a kagyló rengeteg információval szolgál” – nyilatkozta Wanamaker utólag.
Wanamaker nem csak azért ölte meg a sellőkagylót, hogy megtudja a korát.
A latinul szépen csengő Arctica islandica nevű kagyló ugyanis egyedi bepillantást enged az éghajlat történetébe, és a kutatók ezért keresik a kagylókat a tengerfenéken.
Az elv ugyanaz, mint a fák évgyűrűinek esetében: a növekedési vonalak vastagságát tanulmányozva a kutatók be tudják azonosítani, mely években volt a tenger vize hideg vagy meleg. A módszer neve szklerokronológia. A Ming nevű sellőkagyló is megerősítette azt a feltételezést, hogy az Izland körüli tenger a 15. századtól 1850-ig tartó kis jégkorszakban hűvösebb és változékonyabb volt. Ezt csak nagyon kevesen tudták bizonyítékokkal alátámasztani, Wanamaker mégis „a világ legöregebb állatát megölő emberként” vált híressé.
A sellőkagylók egyéb titkokat is elárulnak a múltbeli éghajlatról. Kanadai kutatók az 1990-es években figyelemre méltó leletre bukkantak a Kanada sarkvidéki részén, majdnem a 80. szélességi fokon található Meighen-szigeten, ahol 3 millió éves, pliocén kori rétegekben találtak sellőkagylókat. A sellőkagylók jó iránymutatással szolgálnak a tenger múltbeli hőmérsékletét illetően. Ha a hőmérséklet fagypont alá csökken, vagy 19 fok fölé emelkedik, a kagylók elpusztulnak. A sellőkagyló ma gyakori állat Nagy-Britannia, Norvégia és Izland partjainál, Észak-Amerikában pedig a Hudson-öböl torkolatáig, nagyjából a 60. szélességi fokig található meg. Ez a Kanada meglehetősen északi részén talált lelet tehát arra utal, hogy 3 millió éve jóval melegebb volt a tenger – és hogy a sellőkagyló akkoriban több ezer kilométerrel északabbra is előfordult, mint ma.
A Meighen-szigettől nem messze, a szomszédos Ellesmere-szigetről egy másik döbbenetes lelet került elő, amely ugyanerre a meleg időszakra derített fényt. Natalia Rybczynski paleontológus 2006-ban folytatott terepmunkát a kopár, fák nélküli tundrán, ahol 3,3 millió éves csonttöredékeket ásott ki a pliocén kori rétegekből.
„Első pillantásra azt hittem, fadarabok, de az állomásra visszatérve rájöttem, hogy egy nagy emlőstől származnak”, idézte fel később Rybczynski.
Azok a kutatások, amelyek végül a média szalagcímeibe kerülnek, rendszerint hosszú történetre nyúlnak vissza. Nem az történt, hogy Rybczynski véletlenül rábukkant egy csontvázra, amelyet rögtön magával vitt és beazonosított. Ennél jóval bonyolultabb a dolog. Kollégáival együtt három idényen át dolgoztak a csontok kiásásán. A csontszilánkok DNS-elemzését egy új módszerrel, az úgynevezett kollagén ujjlenyomattal végezték. A DNS arra utalt, hogy a csontok a tevék egy kihalt csoportjától, a Paracamelustól származnak. Rybczynski szenzációs módon azt fedezte fel, hogy a pliocén korszakban az Északi-sarkvidéken tevék éltek. Ahol ma a tundrán farkasok és rénszarvasok járnak, ott korábban „a sivatag hajója” ringatózott az erdőségekben. A kutatók hódok, borzok és lovak kövületeit is megtalálták. Az Északi-sarkvidék élővilága tehát 3 millió évvel ezelőtt egészen más volt, mint ma.
A tevék jó adottságokkal rendelkeztek a sarkvidéki élethez: a púpjaikban lévő zsírtartalékkal át tudták vészelni a hűvös, táplálékban szegény téli éjszakákat. A lelet révén a teve evolúciós történetének néhány hiányzó darabja is a helyére került. Mivel a teve Észak-Amerikában fejlődött ki, és onnan terjedt át Ázsiába, Rybczynski felvetette, hogy a púp talán nem a száraz, sivatagos éghajlathoz, hanem a hidegebb élőhelyhez való alkalmazkodás jele.
Azt a korszakot tehát, amelyben tevék éltek az Északi-sarkvidéken, pliocénnak nevezzük. Jegyezzük meg ezt a földtörténeti elnevezést, mert ma bizonyos értelemben újra a pliocén felé tartunk. A paleoklimatológusok szerint ez volt az utolsó korszak, amikor a Földön több mint félmillió éven át stabil, globális meleg uralkodott.
A légköri szén-dioxid szintje máris elérte vagy rövidesen eléri az akkori értéket, ami körülbelül 430 ppm. Ezáltal egy 3 millió éves rekord fog megdőlni.
A mai éghajlat-modellező számára a pliocén éghajlata a közeli jövőt jelenti: a felmelegedett világot, amely most már a kibocsátások drasztikus csökkentésével is elkerülhetetlennek tűnik. A globális hőmérséklet 2–3 fokkal, a sarkoknál azonban 14–22 fokkal volt magasabb a mainál.
A pliocént a tengerjég – a jövő éghajlatának egyik kritikus tényezője – teszi a földtörténet egyik legtöbbet vizsgált korává. A jég a földgömb északi részén külön földrésznek tűnhet, de a térkép hazudik. A Föld fehér sapkája, az Északi-sarkvidék csupán a mély tenger vékony jégtakarója. Ez a jégszőnyeg, amely legnagyobb kiterjedése esetén egy Oroszország-méretű területet fed le, annak a jelképévé vált, hogy mennyire ostoba az ember, amiért felmelegíti a bolygót, és eltünteti a tengerjeget. A tengeri jégtakaró visszaszorulására emlékeztetnek bennünket a kissé elcsépelt, de ikonikus képek a jegesmedvékről, amelyek magányosan küzdik fel magukat egy jégtáblára.
A kutatók 1979 óta vizsgálják e fehér pusztaság műholdas felvételeit, és figyelik a tengerjég lassú zsugorodását. A mérések kezdet óta az Északi-sarkvidék jegének nyári kiterjedése csaknem a felére csökkent. A legkisebb méretét 2012-ben érte el. Akkor mindössze 3,4 millió négyzetkilométert borított – és ez a rekord nemrégiben kis híján megdőlt. A téli csökkenés nem ennyire jelentős: a tengerjég negyven évvel ezelőtt még elképesztő méretű volt, 16 millió négyzetkilométerre terjedt ki. Azóta „csupán” néhány millió négyzetkilométerrel csökkent. Ugyanakkor a jégtakaró vékonyodott: a műholdas mérések kezdete óta a legalább ötéves, vastag jég aránya 90 százalékkal esett vissza. Aki rendszeresen jár az Északi-sarkvidéken, ezt a saját szemével láthatja: a jég nem többéves, vastag torlaszokból áll, hanem vékony, mindössze pár éves réteget alkot.
A tengerjég sorsa meg van pecsételve, vélhetőleg teljesen el fog tűnni – legalábbis nyáron. De vajon mikor volt utoljára jégmentes az Északi-sarkvidék?
Kutatók 1998-ban a Spitzbergák mellett fúrási magmintákat hoztak fel az aljzat üledékéből. Később derült ki, hogy ezek fontos információkat hordoznak a pliocén kori tengerjégről. Amikor meghalunk, a testünk lebomlik, mégis marad utánunk egy nyom, egy szerves molekulákból álló, csak az emberre jellemző kémiai jel. A kutatók csupán egy maroknyi föld alapján meg tudják állapítani, hogy itt egy ember bomlott le. Ugyanez igaz a tenger apró mikroorganizmusaira is, és hozzánk hasonlóan ők is egyedi jellemzőkkel bírnak. Az Északi-sarkvidéken a tengerjég közelében él a kovamoszatok, a diatomák egy speciális típusa. Miután elpusztul, lebomlik, és egy titokzatosan IP2-nek nevezett geokémiai anyagot hagy maga után. Mivel ez a mikroorganizmus a tengerjég közelében élt, ez a kémiai anyag az utókor számára azt is jelzi, hogy volt-e az adott helyen tengerjég, vagy sem.
Miután a szakértők minden egyes rétegben vizsgálták a IP25 jelenlétét, megállapították, hogy 3,2 millió évvel ezelőtt – a pliocén korszak utolsó meleg periódusában – a nyári tengerjég eltűnt, nemcsak a Spitzbergák körül, hanem vélhetőleg a teljes Északi-sarkvidékről. Ez is egy olyan régi, pliocén kori rekord, amelyet éppen készülünk megdönteni. Alighanem ez volt az utolsó alkalom, amikor a jégmentes Északi-sarkon át lehetett (volna) hajózni.
Ha a tengerjég újra eltűnik, az drámai következményekkel járhat, billenőponthoz érhetünk.
A komor forgatókönyv így hangzik: ha a tengerjég elolvad, a hősugarak visszaverése mérséklődik. Mint azt már többször említettük, ennek az az oka, hogy a jég és a hó albedója minden másnál magasabb, a sötét tengert is ideértve. Ha a jég eltűnik, a tenger hőmérséklete is megnő, ami szintén melegíti majd az Északi-sarkvidéket.
A Spitzbergákon ezt ma is látjuk. A terület téli hőmérséklete 1961 óta 6 fokkal nőtt. Ez főleg azzal függ össze, hogy a Barents-tengert télen már nem borítja jégtakaró. Korábban hideg borogatásként vette körbe a szigetcsoportot. A tenger szabályozza a szárazföld hőmérsékletét. Jég híján a tenger melegíti a szárazföldet, és a hőmérséklet fagypont körül marad. A tenger jégtakarója nem engedi át a meleget, és a téli hőmérsékletek hamar mínusz 20 fokra csökkennek. Ez az úgynevezett sarkvidéki visszacsatolási mechanizmus: ha a tengerjég zsugorodik, és egy idő után nyaranta jobbára teljesen el is tűnik, a tenger több hőt nyel el, ami ismét azt eredményezi, hogy a felmelegedés gyorsabb, mint az alacsonyabb szélességeken. Az Északi-sarkvidék ezáltal egy pliocén kori állapot felé halad. Ez nemcsak az éghajlat, hanem a jég peremén élő állatok szempontjából is kritikus jelentőségű.
Az éghajlat 3 millió évvel ezelőtti váratlan felmelegedését a „pliocénparadoxonnak” is szokták nevezni.
A légköri szén-dioxid-szint a mainak felelt meg, a földrészek pedig nagyjából a mai helyükön voltak. Akkor hát mi okozta, hogy az éghajlat jóval melegebb volt? Az éghajlati rendszer összetett, sok tényező befolyásolja, nem csak a szén-dioxid. A paradoxon egyik magyarázata az lehet, hogy az El Niño beragadt. Ez az időjárási jelenség kettő-hét évente jelentkezik, és leegyszerűsítve a passzátszelek gyengüléséből ered. Ezáltal a Csendes-óceán keleti részén a felszíni víz meleg marad. Ez globális éghajlatváltozást vált ki, például Dél-Amerika partvidékét erőteljes esőzések érik, Ausztráliában és Indonéziában viszont szárazság alakul ki. Ausztrália legsúlyosabb erdőtüzekkel járó éveiből jó néhány az El Niñóhoz köthető, és nem feltétlenül a globális felmelegedéshez. Az El Niño legszembetűnőbb jellemzője azonban az, hogy ezen események után a bolygó globális középhőmérséklete emelkedik. A 2015/2016 fordulóján bekövetkezett, erős El Niño után a bolygó hőmérséklete 0,2 Celsius-fokkal nőtt. A pliocén meleg időszakának magyarázataként ezért jön szóba a tartós, erős El Niño-jelenség.
Bár a pliocén korszakban a tengerek és a kontinensek nagyjából ugyanott helyezkedtek el, mint ma, egy apró, de jelentős különbség azért volt: Észak-Amerika és Dél-Amerika akkoriban elkülönült egymástól, egy tengerszoros kötötte össze az Atlanti- és a Csendes-óceánt. Majd 3 millió évvel ezelőtt történt valami, ami tartósan megváltoztatta a bolygót. A szoros egy több millió éven át tartó folyamat végén végleg bezárult. A két kontinens a pliocén korszakban összeforrt, és ez váltotta ki az úgynevezett nagy amerikai faunacserét.
Északra vándoroltak olyan állatok, mint a rémisztő kinézetű, nagy fejű és nagy csőrű, a dinoszauruszok és egy óriási strucc keresztezésére hasonlító madárszörnyetegek, délre pedig például a kardfogú macskafélék és elefántfélék.
A szárazföldi lemezek apró elmozdulása valószínűleg az éghajlat szempontjából is hatalmas jelentőséggel bírt.
A korábban a Csendes-óceánba áramló, meleg sós víz most az Atlanti-óceán északi része felé haladt. A Golf-áramlat erősödött, és az Északi-sarkvidék tengerei felmelegedtek. Ha valahová több meleg jut, az másutt lehűlést eredményezhet. Szakértők szerint ez paradox hatásokat váltott ki. Először is, durván fogalmazva, az északi területeken kevesebb tengerjég képződött. Emiatt a páratartalom megnőtt, amitől több csapadék hullott, jobbára hó formájában. Bár Grönlandon már akkor is kanyarogtak gleccserek, meglepő módon az Északi-sarkvidék melegedése azt eredményezte, hogy a sziget nagyarányú eljegesedése fokozódott. A jég megjelenésével pedig az albedó is megnőtt. Több hő verődött vissza a légkörbe, ez pedig hozzájárult a Föld lassú lehűléséhez, ami 2,6 millió évvel ezelőtt újabb „éghajlati összeomlást” okozott. A jég akkor tartósan megvastagodott nemcsak délen, hanem északon is. A jég vastag, fehér kéregként terjedt szét, és a bolygó határozottan a hűtőházállapot felé tartott. Az általunk ismert világ a negyedidőszakban – vagy népszerű nevén a jégkorszakban – borult fagyba.