Röviden

Mielőtt fejest ugranánk ebbe a mítoszba, egy fontos dolgot érdemes kiemelni. A fenti állításban megjelenő magabiztosságot. Az olyan kifejezéseknek, mint a „döntő bizonyíték”, már önmagukban figyelmeztető jelként kellene szolgálniuk arra, hogy az állítás valószínűleg nem hiteles tudós munkája. A tudományos írásmód általában jóval visszafogottabb.

Ezt félretéve, ez a mítosz a Föld légkörének és éghajlatának természetéről szól a mély múltban. A légkörről ma már meglehetősen sokat tudunk – de korántsem mindent. A földtani kutatások révén sokkal többet tudunk arról, hogyan fejlődött a bolygó éghajlata az idő során. De korántsem tudunk mindent. A kutatás még mindig folyamatban van.

Az éghajlat fejlődését a földtörténeti múltban több tényező irányította. A szénkörforgás ingadozásait a CO₂-források és -elnyelők közötti egyensúly változásai okozták. Az ember előtti időkben a legfontosabb CO₂-forrás a vulkanizmus volt, míg a legfontosabb elnyelő – ahogyan ma is – a mállás. A vulkanizmus ma is jelentős CO₂-forrás, de kibocsátása körülbelül százszor kisebb az emberi eredetű kibocsátásoknál.

A mállás olyan kémiai folyamat, amely során a Föld felszínét alkotó kőzetek ásványai lebomlanak. A folyamat fő hatóanyaga az esővízben oldott szén-dioxid, amely gyenge savat képez. Mivel az esővíz szállítja a CO₂-t, a mállás intenzitása részben a csapadék mennyiségétől függ. Ez pedig attól függ, hogy az adott helyen és időben az éghajlat mennyire nedves vagy száraz.

Ezzel eljutunk az ősföldrajzhoz (paleogeográfiához) – ahhoz a tudományághoz, amely azt vizsgálja, hogyan változott a Föld felszínének elrendeződése az idők során. Az elrendeződés lassú változásait a lemeztektonika és a kontinensvándorlás hajtja. A földtani bizonyítékok szerint a Föld kontinensei időnként nagyrészt egyetlen tömbbe rendeződtek, úgynevezett „szuperkontinenseket” alkotva. Más időszakokban viszont szétszórtan helyezkedtek el. Az ilyen, földtörténeti léptékű elrendeződési változások mind az éghajlatra, mind a mállás intenzitására hatással voltak.

Általánosságban elmondható, hogy egy szuperkontinens száraz belső területei csökkentik a mállás mértékét, így a CO₂-szint emelkedhet, mivel az elnyelő nem képes lépést tartani a forrással. A szétszórt kontinenselrendeződés viszont sokkal kedvezőbb a mállás számára, ezért az elnyelő meghaladhatja a forrást, ami lehetővé teszi a CO₂-szint csökkenését.

Földtörténeti időléptékben a Nap fényességének változása is fontos tényező. A jelenlegi tudományos ismeretek szerint a Nap fényessége a Föld története során minden egymilliárd év alatt körülbelül 10%-kal nőtt. A késő ordovíciumban, mintegy 445 millió évvel ezelőtt ezért 4–5%-kal kevesebb napsugárzás érte a Földet. Ez jelentős különbség, és elegendő ahhoz, hogy megváltoztassa az úgynevezett „jégküszöböt” – azt a határértéket, amely felett tartós jégtakarók létezhetnek a Föld felszínén.

A késő ordovíciumban valóban jégkorszak volt. Több, egymástól független bizonyíték támasztja alá ezt az állítást. A szétszórt kontinensek kedveztek a mállásnak és a CO₂ légkörből történő kivonásának. A halványabb Nap miatt a jégküszöb jóval magasabb CO₂-szinten helyezkedett el, mint a későbbi időszakokban. Ráadásul történt még valami. A késő ordovíciumi jégkorszakot a fosszilis leletanyagban ismert második legnagyobb tömeges kihalás kísérte. Sem az idézet, sem annak forrásdokumentuma nem tesz említést erről. Az ember elgondolkodik, vajon miért.

Részletesebb magyarázat

Bár a földtörténeti múlt légköri összetételének megértése még folyamatban lévő munka, ma már eleget tudunk ahhoz, hogy kijelenthessük: az éghajlat és a CO₂-szint mindig együtt változott. A jégkorszakok idején a CO₂-szint alacsony volt, a meleg időszakokban pedig magasabb.

Az eocén korban (56–34 millió évvel ezelőtt) nem léteztek sarki jégsapkák, a hőmérséklet körülbelül 10 °C-kal magasabb volt, mint a 20. században, a CO₂-koncentráció pedig mintegy 1500 ppm-et ért el (Westerhold et al., 2020, Rae et al., 2021). Az utolsó jégkorszak során a CO₂-szint körülbelül 180 és 300 ppm között ingadozott, miközben a jégtakarók a Föld pályájának és tengelyének ciklikus változásai nyomán előretörtek, majd visszahúzódtak (Rae et al.., i. m.). Hasonló, körülbelül ilyen szintű CO₂-koncentráció jellemezte a késő paleozoikumi jégkorszakot is, 340–290 millió évvel ezelőtt (Foster et al., 2017).

A Föld távoli múltjára vonatkozó CO₂-becslések első próbálkozásai meglehetősen durva közelítéseken alapultak, és nagy bizonytalanságokkal terheltek voltak (pl. Royer, 2006), ami a mítoszban említett magas CO₂-becslésekhez vezetett. Azóta az új adatok és a finomított módszerek jelentősen tisztázták a képet. A 2006-os becslések például 10 millió éves időlépések átlagait használták, míg az alábbi ábrában szereplő 2017-es adatok 0,5 millió éves időlépéseken alapultak, az újabb adatösszeállítások pedig már egyáltalán nem alkalmaznak ilyen időlépés-átlagolást. Ezzel párhuzamosan a CO₂- és hőmérséklet-becslések bizonytalanságai is jelentősen csökkentek, így a földtörténeti múlt éghajlati állapotai (pl. az 1. ábra) ma már hasznos valóságtesztként szolgálnak a klímamodellek számára (Tierney et al., 2020; IPCC, 2021; további részletekért lásd a középhaladó szintű változatot angolul).

Az ordovíciumi időszakra vonatkozó adatok kevésbé biztosak, de arra utalnak, hogy a CO₂-koncentráció körülbelül 2400 ppm volt, és csökkenő tendenciát mutatott a késő ordovíciumi eljegesedés előtt (Pancost et al., 2013). Az akkori, a mainál magasabb CO₂-szintek melletti eljegesedés több okból is lehetséges volt, többek között azért, mert a Nap akkoriban kevésbé volt fényes (lásd a középhaladó szintű változatot). A jura és a kréta időszak együtt 134 millió évet ölel fel, amely alatt több rendkívül meleg („hothouse”) és több hűvösebb időszak is előfordult; ennek megfelelően a CO₂-koncentráció körülbelül 600 ppm és 1500 ppm között változott (Witkowski et al., 2018), de ebben az időszakban nem történt eljegesedés. A Föld hosszú távú éghajlatát (millió éves időléptékben) a vulkánok által a légkörbe juttatott CO₂ és a kőzetek mállása révén a légkörből eltávolított CO₂ közötti egyensúly szabályozza. Ez az egyensúly körülbelül 4 milliárd éven keresztül megakadályozta az elszabaduló éghajlati állapotok kialakulását, és általában lakhatóvá tette a Földet, bár ezt időnként felülírhatják hirtelen üvegházhatásúgáz-kibocsátások (például a perm végi tömeges kihalás idején), illetve nagymértékű CO₂-eltávolítások (például a „Hógolyó-Föld” időszakok során).

1. ábra. A CO₂-szintek az elmúlt 420 millió év során, feltüntetve a jégkorszakok időszakait. Fontos megjegyezni, hogy ez a görbe simított, és felbontása túl alacsony ahhoz, hogy megjelenítse a rövid ideig tartó CO₂-csúcsokat, például a perm végi, a kréta végi vagy a PETM (paleocén–eocén termikus maximum) idején bekövetkezett kiugrásokat. Az adatok Foster et al. (2017) munkájából származnak. A késő paleozoikumi jégkorszak határai Rolland et al. (2019) alapján szerepelnek. Az iparosodás előtti CO₂-szint 278 ppm volt, míg 2021-ben 420 ppm (CO2.Earth). Az elmúlt 66 millió évre fókuszáló újabb adatok a középhaladó fülön találhatók.

Mindazonáltal a Föld éghajlati rendszere nagyrészt fenn tudta tartani a bolygó általános lakhatóságához szükséges egyensúlyt. Ez annak ellenére igaz, hogy időnként belső eredetű (például szupervulkáni kitörések) vagy külső eredetű (például óriásbecsapódások) sokkhatások érték a rendszert. Az a tény, hogy az ember előtti idők legfontosabb CO₂-forrása a vulkáni tevékenység volt, és hogy a vulkáni tevékenységet nagyrészt a lemeztektonika hajtja, valószínűleg kulcsszerepet játszik ebben a stabilitásban. A lemeztektonika állandó, folyamatos folyamat, és valószínűleg a Föld történetének nagy részében az is volt. Az, hogy a CO₂-források és -elnyelők általában nem távolodnak el túlságosan egymástól – az emberi kibocsátások egyedülálló kivételével –, nagy valószínűséggel a lemeztektonikának és annak a földtörténeti idő során működő Lassú Szénkörforgásban betöltött létfontosságú szerepének köszönhető.