В истории Земли были периоды, когда содержание CO2 в атмосфере было намного выше, чем сегодня. Интересно, что в некоторые из этих периодов на нашей планете одновременно происходили значительные оледенения. Означает ли это, что диоксид углерода не вызывает глобального потепления? Нет, потому что CO2 - не единственный фактор, определяющий климат. Для того чтобы понять атмосферу прошлых веков, мы должны принимать во внимание все факторы, которые ее формировали. Проводились исследования, анализирующее 490 косвенных данных, которые позволили восстановить концентрации CO2 в атмосфере за последние 540 миллионов лет, известные как фанерозойскими.
В древности уровень концентрации CO2 в атмосфере достигал впечатляющих значений: в Ордовикский период (440 миллионов лет назад) он превышал 5000 ppm. Однако стоит вспомнить, как солнце светило в прошлом. Это звезда среднего размера, которая медленно превращает водород в гелий через механизмы термоядерного синтеза. Солнцу около 4,6 миллиарда лет, и его температура и размер медленно растут. В результате за миллиард лет яркость Солнца увеличивается примерно на 10%. В раннем фанерозое мощность Солнца была примерно на 4% ниже, чем сегодня. Общий эффект накопления CO2 в атмосфере и меньшее по сравнению с сегодняшним днем .
Периоды, в которых концентрации CO2 были низкими, совпадали с периодами повсеместного оледенения (за явным исключением, описанным ниже). Давайте представим концепцию порогового уровня CO2 - достаточно низкого, чтобы начать процесс оледенения. Когда Солнце менее активно, пороговый уровень высок, например, в позднем Ордовике он составлял 3000 ppm. Сегодня (в настоящее время гораздо более высокая мощность Солнца) порог существования полярных ледниковых шапок на Земле оценивается всего в 500 ppm CO2 - ниже этого порога вокруг полюсов лежит лед, а выше этой концентрации полярные шапки исчезнут.
До недавнего времени считалось, что уровни CO2 в позднем Ордовике значительно превышали 3000 ppm, что трудно объяснить в связи с тем, что наша планета в то время переживала ледниковый период. Данные по CO2 позднего Ордовика недостаточны - они включают только одну точку измерения, указывающую на концентрацию 5600 ppm. В то же время, при солнечном выходе примерно на 4% ниже, чем сейчас, для наступления ледникового периода потребовалось содержание CO2 менее 3000 ppm. Когда в Ордовикский период, уровень CO2 мог упасть ниже порога? Трудно было решить эту проблему на основе такого небольшого объема данных.
Последующие изотопные исследования стронция в отложениях прояснили некоторые сомнения. CO2 выводится из атмосферы, в том числе, и за счет выветривания горных пород. В этом процессе реки смывают изотопы стронция в океан. Соотношение изотопов стронция в слоях отложений создает серию данных по эрозии горных пород на континентах. Они показывают, что в середине Ордовикской эпохи усилилось выветривание, что привело к увеличению поглощения CO2 из атмосферы. Однако этот процесс был нивелирован увеличением выбросов двуокиси углерода вулканического происхождения. Около 446 миллионов лет назад вулканическая активность снизилась, но выветривания оставались высокими. Это привело к снижению уровня CO2 ниже 3000 ppm, что, в свою очередь, привело к позднему оледенению Ордовика.
Мы видим, что для сравнения современного климата с климатом сотен миллионов лет назад необходимо учитывать более низкую мощность Солнца.
А что насчет времени ближе к нам?
Подобно сегодняшней концентрации углекислого газа в атмосфере 3 миллиона лет назад, во времена плиоценовой эпохи. Тогда он оставался на уровне 365-410 ppm. Глобальные температуры были на 3-4°C выше, чем до промышленной эры, а в Арктике на 11-16°C теплее. Уровень океана был на 25 м выше, чем сегодня.
Если климатологи считают, что углекислый газ является единственным фактором, влияющим на климат, то высокий уровень углекислого газа в период оледенения будет трудно объяснить. Но любой климатолог скажет, что CO2 - не единственный фактор, определяющий климат.
Тот факт, что в истории нашей планеты были периоды, когда уровни CO2 были выше, чем сегодня, не противоречит тому факту, что нынешнее увеличение концентрации CO2 в атмосфере приводит к глобальному потеплению. Напротив, это подтверждает наличие тесной связи между количеством CO2 в атмосфере и климатическими изменениями.