古代线索到我们的气候未来

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今年夏天,与西北部(伊森)的可持续发展和能源倡议,社会科学(SIS)的伙伴关系将在能源和可持续发展领域进行四家创新者 - 研究人员正在利用科学和工程力量以更好地理解和更好地理解和甚至解决我们星球面临的一些挑战。本周,我们采用地球和行星科学助理教授和Isen-奖获得者Francesca Mcinerney。

5500多万年前,地球经历了一个戏剧性的全球变暖时期,被称为古新世-始新世极热时期,导致了植物和动物的广泛迁移。

就像今天一样,这段变暖的时期是由CO含量增加引起的2在大气中。区别?导致宠物的变暖循环花了数千年。现在,我们只看了只有数百人的可比碳增加。

SiS与McInerney谈论了古代化石和沉积物是如何为古代气候提供线索的,科学家们对古始新世第三纪时期对史前环境的影响了解多少,以及过去的全球变暖事件如何告知我们的地球今天面临着什么。

研究生艾丽·巴琴斯基,本科生约翰·卡普尼克,弗朗西丝卡·麦金纳尼教授,研究生罗斯玛丽·布什在怀俄明州大角盆地。研究生艾丽·巴琴斯基,本科生约翰·卡普尼克,弗朗西丝卡·麦金纳尼教授,研究生罗斯玛丽·布什在怀俄明州大角盆地。您对古植物 - 何人热最大(PETM)的工作主要集中在叫做大角盆地的怀俄明区域。为什么这个位置很重要?
怀俄明州的大角盆地保存着全球变暖事件的最佳陆地记录。古新世-始新世极热是一个短的时间内,很久以前,和陆地设置侵蚀,所以你失去了很多记录。这些记录是不连续的。因此,捕捉到这个特定的区间是相对罕见的。这个遗址不仅保存了那个时代的沉积物——土壤和河流沉积物——还保存了植物化石、脊椎动物化石和我们可以进行化学分析的有机物质,这是我研究的重点。

关于PETM如何影响当时的环境,你了解到了什么?
在地质时间尺度上,这一事件是短暂的。气候变暖持续了数千年,然后只持续了20万年。这听起来是一段很长的时间,但是当我们谈论5600万年前时,那只是一眨眼的功夫。

在此期间,植物群落在根本上发生了变化。[在大喇叭盆地],它源于针叶树的混合物 - 这将是用针状树木和高血管植物的针的树木,只有被子植物,它是开花的植物。针叶树消失了。例如,我们看到植物在怀俄明中出现的植物,例如南部的南部,围绕海湾沿海飞机围绕着南方。大量植物迁移暗示。动物[还迁移,所以有全世界的改变是为了应对全球变暖。

有趣的一件事是哺乳动物迁移和留下来,植物迁移然后撤退。所以你最终的最终是一个比以前更新的东西是一个完全新的混合物。(了解有关大喇叭盆地的宠物工作的更多信息。)

古始新世第三纪时期的叶子化石。棕色圆圈是昆虫食物的证据。古始新世第三纪时期的叶子化石。棕色圆圈是昆虫食物的证据。你提到你的研究重点是有机物的化学分析,你在寻找什么?
部分通过地球表面的碳的化学特征的转变部分鉴定[PETM]。变暖是由碳,或co引起的2,在大气中积聚。释放到大气中导致气候变暖的碳与以前的碳有不同的化学特征(碳同位素的不同比例)。

同位素仅仅是元素的形式,其具有与该元件的其他形式不同的中子数量。碳-12具有六个中子和六个质子。Carbon-13具有七个中子和六个质子。

[来自不同来源]的碳将具有不同比例的两种[同位素]。一切都将有一点两者。碳-12更丰富,碳-13在痕量中被发现。您可以改变这种痕量的金额,这就是我们对的内容。

在每项档案中,您可以发现土壤和海洋碳酸盐,土壤有机碳和海洋有机碳,脊椎动物牙釉质,叶化石 - 每一个档案都显示出碳同位素签名的转变[此时]。这种转变与释放导致变暖的碳有关。该碳的来源严重辩论。[我们正在尝试]确定我提到的不同档案中的[班次是]如何,签名如何传播通过所有这些不同的材料,以及它为什么可能是不同的。回答这些问题将有助于我们确定碳来自哪里的东西。

碳的来源有哪些可能性?
有几种假设。第一个假设是,它来自深海沉积物中甲烷水合物的形式,基本上是一种被包裹在水晶格中的甲烷分子。它是一种固体,在一定的压力和温度条件下是稳定的。但是(改变)这些温度和压力条件会导致它被释放。所以如果有一些触发释放甲烷的因素,甲烷就会转化为一氧化碳2

另一个想法是,从岩浆中侵入了富含有机岩石的甲烷。[这将]基本上以甲烷的形式烘烤有机物 - 所谓的热甲烷。

第三个[可能的原因]是野火,或燃烧泥炭和煤炭。第四个想法是南极洲的永久冻土。

除了碳同位素签名外,还研究氢同位素签名。你可以学习什么?
我们也在寻找氢同位素签名,因为我们对全球变暖活动期间的降水模式如何改变。我们有很多困难预测未来全球变暖事件的一件事是有效的2浓度会影响大陆内部的降水模式。很多气候模型实际上不同意这一点。

叶蜡的氢同位素特征告诉你植物所经历的水分和蒸发条件。脊椎动物牙釉质中的氧同位素特征会告诉你它们所饮用的水。因为水的氧和氢同位素比率以可预测的方式共同变化,通过比较这些,我们可以推断出脊椎动物消耗的水和最终用于形成植物组织的水之间发生了多少蒸发。这可以告诉你关于干燥-系统中的相对湿度。是有多干燥,还是有多潮湿。

研究生迷迭香灌木拿着一个白垩纪化石棕榈叶从大雪松山脉化石化石局部叶子在大垫铁盆地,怀俄明。研究生迷迭香灌木拿着一个白垩纪化石棕榈叶从大雪松山脉化石化石局部叶子在大垫铁盆地,怀俄明。你的工作得到了西北可持续发展和能源倡议(ISEN)的部分资助。这笔资金是如何促进你的研究的?
ISEN使我们能够做的一部分是研究白垩纪,这是一个更早的时期,那时有恐龙活着。白垩纪代表的不是快速的全球变暖,而是一个整体的温室世界,[而且]我们可以研究[同位素]特征是如何与树叶化石相联系的。我们正在研究来自大雪松岭的植物群,大雪松岭也在古新世第三纪第三纪盆地附近,我们试图了解这些化合物保存的特殊性质。

在这个网站上,古老的景观被火山灰覆盖着,[哪个]精美保存化石并保存在那些化石下面的土壤。我的研究生迷迭香布什一直在看植物化石争吵,植物社区的特征是古罗兰主义者斯科特·翼和卡罗琳·斯特洛姆伯格。[她]比较叶片蜡,以了解[We],在空间尺度上可以看出与植物社区有关的[同位素签名]的变化。在[我们的PETM学习]中,我们正在考虑一个地区的时间。在这里,我们在大面积中始终处于瞬间。火山灰真的很快地进入,基本上暂停了那里的一切。

(我的实验室小组工作的另一方面)得到了ISEN的支持2叶蜡脂质和土壤碳酸盐浓度[通过分析。这项工作正在由研究生Baczynski和本科Alexa Socianu完成。这个想法是试图获得实际集中的CO2在大气中,这将有助于我们了解CO之间的关系2和变暖。我们有过去的温度记录,但我们没有良好的CO的实际集中记录2在大气中。因此,它不仅可以帮助我们了解温度如何与升高的公司升高2但也有助于我们思考该公司的来源2

你的工作是什么?
在过去的夏天,我们已经成为一个大型群体的一部分 - 大角盆地冠军项目 - 这已经通过宠物钻了第一块大陆核心,并为各种分析恢复了新鲜的岩石(与风化的岩石)。

当岩石坐在地面时,他们基本上天气,[它们]化学,身体和生物学和生物学分解。当我们做我们的采样时,我们总是试图进入新鲜的摇滚 - 我们挖掘有时很深的沟渠,但这仍然相当靠近表面。[为此项目收集的样本]将真正无畏。(了解有关大喇叭盆地取胶项目的更多信息。)

我们可以使用从宠物研究中收集的信息来预测未来全球变暖的影响吗?
是和否。我会说我们不能在两方面做出直接的类比。一个是,与过去的全球变暖活动不同,我们现在有很多障碍迁移:农业,城市,高速公路 - 预防迁移生物的东西。因此,即使我们知道大规模的气候变化导致大规模的植物和动物迁移,我们目前情况的具体情况使它们与PETM不同。另一个[差异]是,我们今天最有可能比以前发生的事情更加迅速。宠物发生了数千年。我们现在拥有的可比变暖可能会发生超过数百年。

我们知道气候系统的一件事是,通过与驾驶的任何行动的比例响应响应响应时,有一件事,其中[系统]通过比例响应[改变],然后突然存在更大,不成比例的反应。我们不知道的是,更改率将是多么重要。如果我们采取相同数量的碳[在PETM期间释放的碳]并更快地介绍它,幅度的变化将与这些阈值效应相似,或者由于这些阈值效应而大多别不同?

然而,我认为了解宠物在预测气候变化的影响方面绝对是至关重要的。地质记录持有我们唯一关于地球气候系统运作的实证信息。PETM尤其为地球如何应对CO的大规模释放提供直接证据2。因此,了解这一事件的所有方面——降水模式、海洋酸化、海洋循环、生物地球化学循环、生态系统变化——对于思考CO大规模释放的未来影响至关重要2。我们仍然需要了解这种地质快速的全球变暖事件以及在我们甚至开始预期人为合作的情况下,自然系统的表现方式是如何表现的2会影响地球上的气候和生活。

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