Izgalmasabbnál izgalmasabb dolgokat találtak 2022-ben a Naprendszerben barangoló szondáink kisebb és nagyobb égitestek környékén, de nem volt hiány az évben földtudományi felfedezésekben sem. Elképesztő dolgok kezdtek körvonalazódni a Föld magjának viselkedéséről és a földköpeny szerkezetéről, megértettük, hogyan alakították a Föld mélyében és felszínén zajló folyamatok bolygónk éghajlatát, és kiderült, hogy a nem madár dinoszauruszok a kréta időszak utolsó tavaszán haltak ki.

De az év leginkább a klímaváltozás egyre jobban észlelhető hatásai miatt marad majd emlékezetes. Az európai hőséghullámok miatt eddig nem látott mértékben olvadtak az alpesi gleccserek, és kiderült, hogy hosszú távon már az 1,5 fok feletti klímaváltozás is a nyugat-antarktiszi és a grönlandi jégtakaró összeomlásával fenyeget. Ahhoz, hogy ezt elkerüljük, valamint a Kárpát-medencét megóvjuk a klímaváltozás további hatásaitól, a párizsi klímaegyezmény betartására és az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére kell koncentrálni.

A belső mag kialakulása menthette meg a földi életet

Úgy tűnhet, hogy a bolygónk szerkezetébe bepillantást engedő globális szeizmográf hálózatokkal, láva formájában felszínre került magmából vett mintákkal és a földkéreg harmadát elérő fúrásokkal a geofizikusok a 20. század végéig szinte mindent kiderítettek arról, hogy mi van a lábunk alatt. Az elmúlt években aztán kiderült, a Föld magjának és köpenyének szerkezete is tartogathat még komoly meglepetéseket.

Bolygónk legmélyebb, földköpeny alatti rétegeiben egy korábban folyékony halmazállapotú, külső magra és különleges halmazállapotú vasötvözetekből álló belső magra osztott régió található. Ez a belső mag elképesztő dolgokat művel – néha lassabban, néha pedig gyorsabban forog, mint a bolygó egésze –, és mindennek köze lehet a köpenyben található, furcsa, kontinens méretű régiókhoz.

Emellett úgy tűnik, hogy bolygónk 4,54 milliárd éves történetéhez képest a belső mag elég fiatal, és valamikor az utóbbi 0,5-1 milliárd évben jöhetett létre. Ez épp egy olyan időszakra esik, amikor jelentősen meggyengült a Föld légkörét a napszél töltött részecskéitől védő mágneses tér. Egyes kutatók szerint a teret létrehozó áramlásokat a külső magban a belső mag fokozatos növekedése turbózhatta fel. Ezzel a hipotézis szerint helyreállt a mag erőssége, ráadásul egy evolúciós szempontból különösen fontos időszakban. Eközben arra is gyűlnek a bizonyítékok, hogy maga a belső mag is két részből áll, így a Földnek lehet egy 300 kilométeres sugarú legbelső magja is.

A földköpeny furcsa képződményei, amik kihathatnak a belső mag forgására, az úgynevezett LLSVP-k. Amint arról májusban írtunk, a nagyjából Afrika és a Csendes-óceán alatt található, több ezer kilométer széles struktúrákat valószínűleg a Föld magjából távozó hő és lemeztektonikai folyamatok együttese alakíthatta ki. Létezik azonban egy ennél radikálisabb hipotézis is, ami szerint az LLSVP-k a Holdat 4,5 milliárd évvel ezelőtt létrehozó, a Földbe csapódó Theia maradványai lehetnek. A vitát a következő években az LLSVP-k korának és sűrűségének precízebb meghatározása, valamint a Hold keletkezésének pontosabb megértése döntheti el.

A mélyben zajló folyamatok kihatnak bolygónk éghajlatára is. A miocén közepén több tízmillió éves globális lehűlési trend fordult meg, ami a mainál jelentősen magasabb globális átlaghőmérséklethez és a nyugat-antarktiszi jégtakaró jelentős részének elolvadásához vezetett. A melegebb időszakért, ahogy azt egy június végén a Science-ben közölt tanulmány feltárta, a légköri szén-dioxid-szint megnövekedése felelt, aminek forrása lemeztektonikai folyamatokban keresendő.

Ezután az elmúlt 15 millió évben a légköri szén-dioxid-szinttel együtt fokozatosan csökkent a bolygó átlaghőmérséklete is, legalábbis millió éves időskálákon. Egy május végén a Nature-ben megjelent kutatás szerint ez annak ellenére alakult így, hogy ebben az időszakban több szén-dioxid szabadult fel a Föld mélyéről, mint a megelőző néhány tízmillió évben bármikor.

Dietmar Müller és kollégái tanulmányukban a kőzetlemezek mozgása és a Föld éghajlatának elmúlt 250 millió évben történő alakulása közötti összefüggést tekintették át. Eredményeik arra utalnak, hogy a kőzetlemezek alábukásával (szubdukció) járó, vulkáni tevékenységgel a légkörbe távozó szén-dioxid mennyisége az elmúlt 16 millió évben 30 százalékkal nőtt. Ezt a folyamatot valaminek ellensúlyoznia kellett, ami szerintük nem volt más, mint a szén-dioxidot megkötő, hegységképződés által hajtott erózió és kémiai mállás fokozódása. Az sem kizárt a kutatók szerint, hogy a lemeztektonikai folyamatok akadályozták meg, hogy az elmúlt néhány millió évben elszabaduljon a bolygón az eljegesedés.

Példátlan mértékben olvadtak 2022-ben az alpesi gleccserek

Ma, az emberi tevékenység által okozott globális felmelegedés korában nem az egész bolygót beborító jégtől, hanem a meglévő jégtakarók és gleccserek olvadásától kell tartani. 2022-ben még egyértelműbb lett, hogy a helyzet a magashegyi gleccserek mellett leginkább Grönlandon és az Antarktisz nyugati részén kritikus.

A svájci gleccsermonitorozó program adatai alapján a 2022 júniusa és augusztusa közötti hőséghullámok miatt példátlan mértékben olvadtak az országban található gleccserek. A maradék térfogatuk 6 százalékának, közel 3 köbkilométernyi jégnek az elvesztése meghaladta a korábbi, 2003-as rekordot is, és a jégvastagság átlagosan 3 méterrel csökkent. Más kutatások arra jutottak, hogy a klímaváltozás 2050-ig számos alpesi gleccserrel együtt Afrika utolsó gleccsereinek sorsát is megpecsételi.

A nyugat-antarktiszi jégtakaró (WAIS) két fontos jégfolyama, a Thwaites és Pine Island gleccser egy nyáron publikált kutatás szerint olyan mértékben olvad, amilyenre 5500 éve nem volt példa. Egy novemberben a Nature-ben megjelent tanulmányból úgy tűnik, hogy a 7 méternyi tengerszintnek megfelelő jeget raktározó grönlandi jégtakaró (GrIS) egyik kulcsfontosságú régiója, az északkelet-grönlandi jégár is gyorsabban olvad, mint eddig feltételezték. A nyugat-antarktiszi gleccsereknél és ennél a grönlandi jégárnál közös pont, hogy tengerszint alatti domborzaton fekszenek, ami a szárazföld belseje felé lejt. A tengeri jégtakarókat érintő instabilitás jelensége miatt fennáll a veszélye, hogy egy idő után visszahúzódásuk megállíthatatlanná válik. A folyamat néhány ezer év alatt az 5 méternyi tengerszinttel egyenértékű jeget tároló nyugat-antarktiszi jégtakaró szinte teljes destabilizációjához vezethet.

A globális felmelegedés a Föld rendszereiben bizonyos átbillenési pontokon túl emberi léptékben visszafordíthatatlan változásokat indíthat be. Armstrong McKay munkatársaival a Science-ben szeptemberben megjelent kutatásukban a legfontosabb éghajlati fordulópontok átlépéséhez rendelt felmelegedési értékeket. Kiderült, hogy már 1,5 fokos melegedés felett veszélybe kerülhet a grönlandi és nyugat-antarktiszi jégtakaró, 2 fok felett pedig valószínűleg a magashegységi gleccserek elolvadásával kell számolni.

Mivel az óceáni áramlások és a jégtakarók lassan reagáló rendszerek, felborulásuk vagy elvesztésük Paul Ritchie, az Exeteri Egyetem Qubitnek nyilatkozó éghajlatkutatója szerint még mindig elkerülhető, ha sikerül gyorsan visszafordítani és a fordulóponti értékek alatt stabilizálni a hőmérséklet-emelkedést. A mostanihoz hasonló kibocsátás mellett a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) októberi jelentése szerint az évszázad végéig 2,5 fokos globális felmelegedés várható. Az elmúlt években zajló megújulóenergia-forradalom reményt ad arra, hogy a net zero kibocsátási vállalások teljesítésével ezt sikerüljön 1,9-2 fok körülire mérsékelni, de a 1,5 fokos klímacél lényegében elérhetetlennek tűnik.

Némileg reményt keltő Chris Stokes, a Durhami Egyetem gleccserkutatójának és kollégáinak átfogó, a Nature-ben augusztusban megjelent kutatása, ami szerint 2 fok körül tartott globális felmelegedés esetén elkerülhető a Föld legnagyobb jégtömegének, az 52 méternyi tengerszinttel egyenértékű jeget tároló kelet-antarktiszi jégtakarónak a jelentős olvadása. Mivel a század végéig közel annyi hó hullik majd rá, mint amennyit olvadással vagy a jég leszakadásával elveszít, a jégtakaró nagyjából tömegegyensúlyban maradhat. Egyes külső gleccserei azonban már most is jelentősen olvadnak, és az is kérdés, hogy a jégtakaró három tengerszint alatti területen fekvő medencéje milyen felmelegedésnél válhat instabilabbá.

Idén arra is fény derült, hogy a klímaváltozás az amazóniai esőerdő nagy részének pusztulásával fenyeget: kutatók bizonyítékokat találtak arra, hogy a globális felmelegedés miatt erősebb és pusztítóbb lett a trópusi ciklonok többsége, és az északi félteke mocsarai 2020-ban a melegebb és nedvesebb időjárás miatt a korábbinál több metánt bocsátottak ki magukból, ami szintén erősíti a klímaváltozást.

A Föld északi féltekéjén tavasz volt, amikor kihaltak a dinoszauruszok

Nem sokszor fordul elő, hogy több tízmillió év távlatából meg tudjuk mondani, milyen évszakban történt egy a földi élővilág sorsát alapvetően meghatározó esemény. Az év elején Melanie During és kollégái a Nature-ben közölt kutatásukban megállapították, hogy a Chicxulub kisbolygó az északi félteke tavaszán találta el bolygónkat 66 millió évvel ezelőtt. A becsapódás által kiváltott kréta végi kihalás elpusztította a fajok háromnegyedét, köztük az összes nem-madár dinoszauruszt és pteroszauruszt.

A 10-15 kilométeres kisbolygó apokaliptikus pusztítást és egy 200 kilométeres átmérőjű krátert hagyott maga után, és a kréta időszak utolsó tavasza hamarosan becsapódási télre váltott. A kutatók áttörő eredményei rávilágítottak arra is, hogy a kataklizma miért érintette súlyosabban a bolygó északi féltekének élővilágát, és miért lehetett állatcsoportonként ennyire eltérő a hatása. Ezt jól érzékelteti, hogy a déli féltekén az ekkor már hibernációra készülődő emlősök vélhetően kevésbé voltak kiszolgáltatottak, mint az érzékeny táplálékgyűjtési és szaporodási periódusban lévő északi társaik.

Duringék az Észak-Dakotában található Tanis lelőhelyről előkerült, a becsapódás napján elpusztult halak fosszíliái alapján jutottak erre a következtetésre. A kutatók szerint a katasztrofális nap eseményeit egy üledékrétegben rögzítő szenzációs lelőhelyet Robert DePalma és kollégái írták le még 2019-ben. DePalma és munkatársai még 2021 végén közöltek egy tanulmányt a Scientific Reportsban, ami tavasz és nyár közé tette a kihalás idejét, amivel látszólag megelőzték a saját tanulmányukat a Nature-nek hamarabb benyújtó Duringékat.

Az elmúlt hetekben a paleontológus közösségben jelentős botrány kerekedett abból, hogy During és Per Ahlberg svéd őslénykutató kollégája meggyanúsították DePalmáékat, hogy a Scientific Reportsban megjelent, ma már szerkesztői figyelmeztetéssel ellátott tanulmányukban hamis adatokat közöltek, hogy alátámasszák meglévő konklúziójukat. DePalma, aki jelenleg a Manchesteri Egyetem PhD-hallgatója, tagadja a vádakat, és azt állítja, sosem hamisítottak meg adatokat, és a nyers adatok egy kutató évekkel korábbi halála miatt elvesztek. A Science által megszólaltatott szakértők szerint ahhoz, hogy DePalmáék tisztázni tudják magukat, ezeknek a nyers adatoknak a közzétételére lenne szükség. Mindez természetesen semmit nem von le Duringék áttörő eredményeiből vagy a Tanis lelőhely jelentőségéből.

Három másik fejlemény is történt idén a kréta végi kihalás kutatásában. Augusztusban geológusok azonosítottak egy a nyugat-afrikai Guinea partjaitól pár száz kilométerre található, 66 millió éves, kráterszerű struktúrát. Ha a mintavételek megerősítik a 8,5 kilométeres átmérőjű Nadir kráter létét és keletkezésének idejét, az akár azt is jelentheti, hogy a kréta végén egy kettős kisbolygó, vagy két, azonos családba tartozó kisbolygó találta el bolygónkat.

Egy októberben közzétett tanulmányban most először mutatták be a Chicxulub kisbolygó által létrehozott globális cunaminak a teljes Földre kiterjedő szimulációját. Ennek energiája 30 ezerszer nagyobb volt, mint a 230 ezer áldozatot követelő indiai-óceáni cunamié, és ma egy ilyen esemény elöntené a legtöbb tengerparti területet. Végül egy decemberben publikált kutatás nem talált bizonyítékot a nem-madár dinoszauruszok hosszú távú hanyatlására a kihalás előtt. Ez esemény hirtelenségét mutatja, ami egybevág a tudományos konszenzussal, miszerint a kihalást a Chicxulub kisbolygó becsapódása okozta.

Bár helyi szinten súlyos károkat okozhat, nem mindig hagy maradandó nyomot az élővilágon, ha egy kisebb égitest eltalálja a Földet. 2022 elején kiderült, hogy a Grönland északi részén, ma jégtakaró alatt található, 31 kilométeres Hiawatha kráter 58 millió évvel ezelőtt keletkezett. A krátert korábbi spekulációk összekötötték az utolsó glaciális periódust 13 ezer éve lezáró, a valószínűleg az Észak-Atlanti-óceán áramlási rendszerének (AMOC) lelassulása által okozott Younger Dryas lehűléssel, de ez az új eredmények tükrében teljesen kizárható. A kráter létrejöttével a jelenlegi adatok szerint sem jelentősebb kihalás, sem súlyosabb éghajlati változás nem esik egybe.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: