זוהי השנייה בסדרה בת חמישה חלקים שנכתבו על ידי מומחים בהשתתפות היכל המאובנים החדש של הסמית'סוניאן - תערוכת השעה העמוקה שנפתחה ב- 8 ביוני במוזיאון הלאומי להיסטוריה של הטבע. ניתן למצוא את הסדרה המלאה על ידי ביקור בדוח המיוחד של Deep Time שלנו
לפני מאות מיליוני שנים, כובעי קרח מאסיביים העטפו את יבשות כדור הארץ מחוף לחוף. רק פסגות הרי כוכב הלכת עמדו מעל הקרח כשקרחונים קרקעיים ומרססים את דרכם בסלע, מתפתלים באטיות לעבר המישורים המכוסים השלג. במקום בו הקרחונים פגשו את האוקיאנוסים, גושי קרח וסלע ענקיים נפלו מהקרחונים ונפלו לים. החיים, בעיקר אצות, ציאנובקטריה וחיידקים אחרים, התמידו איכשהו בכיסים הקטנים נטולי הקרח של מי האוקיאנוס. כמו כוכב לכת קרח במערכת סולארית מרוחקת, כדור הארץ בשנותיו המעצבות, שלב נעורים המכונה כדור הארץ "שלג", היה מקום שונה בהרבה מכוכב הלכת הכחול ברובו של ימינו.
שינויים דרמטיים באקלים של כדור הארץ ריתקו זה מכבר מדענים גיאו-מדעיים. מדענים גאוגרפיים חוקרים תקופות בהן כדור הארץ היה שונה מהותית מהיום כדי ללמוד על קצב ותזמון שינויי האקלים. המיסטיקה של כוכב לכת המכוסה כמעט כולו בקרח, כה בלתי ניתן לזיהוי לנו כיום, ברורה. העמימות הבלתי פוסקת להכיר רק חלק מסיפור כדור הארץ - סיפור שדיו הדיו מתעמעם עם הזמן עם מחזור השכבות הגיאולוגיות המקוריות ליצירת חדשים - יוצר מעגל מתמיד של גילוי חדש כראיה נשזרות באופן איטרטיבי.
בבסיס פתיחת התעלומה של ההיסטוריה של כוכב הלכת שלנו היא השאלה: איך כדור הארץ עובד? רישומי מאובנים מצביעים על אינטראקציות דו כיווניות בין החיים למערכות כדור הארץ. אינטראקציות אלה נשלטות על ידי מחזור הפחמן, מכונה עדינה בקנה מידה פלנטרי שקובעת את האקלים של כדור הארץ. בסופו של דבר, להבין כיצד מחזור הפחמן של כדור הארץ פועל הוא להעריך את ההשפעה האנושית המשפיעת עליו כיום: למרות העמימות של העבר, מסלולנו הנוכחי בטוח באופן ייחודי.
הפעם האחרונה שכדור הארץ כדור שלג התרחשה הייתה לפני 640 מיליון שנה, בתקופה המכונה הקריוגני. באותה תקופה, חיים מורכבים טרם התפתחו, כך שקשה לדעת איזה חלק מהחיים נספו תחת הקרח הבלתי-מרפא. לאחר כעשרה מיליון שנים החל הקרח לסגת, והביא לאוקיינוסים חומרים מזינים בשפע לכל החיים. מזנון האוקיאנוס שלאחר הקרחון עולה בקנה אחד עם העדויות המאובנות הראשונות לספוגים, וכך יתכן שהוא טיפח את הופעתן של בעלי החיים הראשונים. בהתבסס על שכבות מעטות של קרקעית הים העתיקה, מדענים חושבים שכוכב הלכת היה קפוא כמעט כולו, לא רק פעם אחת, אלא פעמים רבות בשנותיו הראשונות.
לעומת זאת, תקופות אחרות בתולדות כדור הארץ היו חמות ביותר. לפני חמישים ושניים מיליון שנה, במהלך האואוקן, יערות מגה-שופעים של ברוש ביצות וג'ינג 'שחר כבשו את מה שכיום הוא המעגל הארקטי, והחיות הראשונות שהיינו מכירים כיונקים הופיעו ברשומת המאובנים. תקופות כמו האואוקן מכונות לעתים קרובות כדור הארץ "חממה", מכיוון שידוע כי הן חופפות לרמות גבוהות של פחמן דו חמצני באטמוספרה.
כמו גולדילוקס שמחפש את הדייסה שהיא בדיוק הטמפרטורה הנכונה, הדגימה שוב ושוב מהאקלים של כדור הארץ מהקצוות.
למרות שהרעיון של מעבר בין כוכבי לכת מכוסים קרח או בביצה עשוי להישמע אימתני, שינויי אקלים גדולים כל כך התרחשו במשך עשרות מיליוני שנים, והעניקו לחיים זמן אבולוציוני רב לפיתוח אסטרטגיות חדשות להצליח. המעברים האיטיים הללו מאקלים של חממה לחממות קרח הם תוצאה של שינויים עדינים במחזור הפחמן הגאולוגי של כדור הארץ.
לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ, הרי הגעש פרצו ברציפות פחמן שנאגר עמוק בפנים כדור הארץ בתגובה ללוחות טקטוניים משתנים. דו תחמוצת הפחמן (CO2) ממערך של הרי געש גועשים מציף לאטמוספרה, שם הוא מתמוסס במי גשם ונופל חזרה לכדור הארץ. כשמים גשמיים מסתובבים באדמה, הם ממסים את הסלע, מרימים סידן לאורך הדרך. מערכות נהרות מסירות את הסידן וה- CO2 לאוקיאנוס, וכאשר סידן פחמתי או אבן גיר יורדת, לעיתים קרובות בזכות אורגניזמים מסולקים כמו אלמוגים ורכיכות, CO2 סוף סוף נעול.
במובנים מסוימים מחזור הפחמן דומה לחימום בית בעזרת תרמוסטט שבור: כאשר הכבשן מוציא יותר מדי חום, או CO2, ניתן לפתוח חלונות כדי לקרר את הבית. לגבי מחזור הפחמן, עלייה בפעילות הרי הגעש מחממת את כדור הארץ, המאוזנת על ידי עלייה במבליט הסלע בתוך קרקעות, ומעבירה יותר סידן ו CO2 לאוקיינוסים ליצירת אבן גיר ויצירת משוב שלילי השומר על רמות ה- CO2 האווירה יציבות. ובאמצעות הרחבה, הטמפרטורה של כדור הארץ, במבחן. משיכת מלחמה זו בין הכבשן, או פליטת CO2 עולמית, והחלונות, או בליה של סלעים, קובעת במידה רבה את מצב האקלים של כדור הארץ. קל לראות את הרי הגעש כשחקנים המצערים במשיכת האקלים הזו; עם זאת, בליה רוקית חסרת תגובה ובלתי מגיבה בקרקע יכולה להיות נבלה באותה מידה.
אדים וגזים אחרים, כמו פחמן דו חמצני, מחלחלים מהאדמה ליד הר געש באיסלנד. אף על פי שצמחים תופסים דו תחמוצת הפחמן הדו-חמצני, יותר ממיליון השנה מחזירים חלק ניכר מפחמן זה לאטמוספרה, כך שהרי געש שימשו כמקור נטו לפחמן דו-חמצני אטמוספרי לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ. (קייט מאהר) באורח פלא, קרקעות כדור הארץ מיומנות לרוב די בפתיחה וסגירה של חלונות, אם ניתנה להם מספיק זמן. בממוצע, אורך חייה של מולקולת פחמן במערכת האטמוספירה של האוקיאנוס הוא כ -300, 000 שנים, וכך על טווחי זמנים של מיליון שנה כדור הארץ מאוזן לרוב על ידי החלונות הפתוחים.
עם זאת, אסונות אקלים התרחשו פעמים רבות בהיסטוריה של כדור הארץ, במקרים רבים במקביל להכחדות המוניות גדולות. קשה לחשוף את האשם מאחורי אירועים קטסטרופלים אלה. לעיתים, פליטות וולקניות מוגזמות חופפות בחשד עם תהפוכות משמעותיות במחזור הפחמן.
בסוף הפרמיאן, לפני 251 מיליון שנה, המלכודות הסיביריות פרצו על ערוגות הפחם של מה שנמצא כיום סיביר, ומשחררות כל כך הרבה פחמן שההתחממות הגלובלית וההתחמצנות באוקיינוס בהחלט מילאו תפקיד בגדול ההכחדות הימיות. בסיום ההכחדה ההמונית של פרומי, 90 אחוז מהמינים הימיים נכחדו, ואז לאט לאט, לאורך מיליוני שנים, מאזן הפחמן הוקם מחדש והחיים התאוששו. החיים נראו שונים מבעבר, עם הופעתם הראשונה של איכיאוזאורים ואלמוגים סקלרקטיניים.
תערוכת "אולם המאובנים - זמן עמוק" של סמית'סוניאן נפתחת 8 ביוני 2019. (Smithsonian.com) מפתה לראות את סיפור כדור הארץ כאחת של תהפוכות קטסטרופליות ואחריה הקמת צורות חיים חדשות ומורכבות יותר ויותר. זה נכון, אבל אולי סיפור פלאי יותר הוא כיצד שני שחקנים שונים לכאורה, הגעש פולטי CO2 ורצף אדמה-נהר-אוקיאנוס המחזיר את ה- CO2 אל פנים כדור הארץ, הצליחו לשמור על האקלים של כדור הארץ למגורים ברובו במשך מיליארדי שנים. הערכות מקרקעות וצמחים מאובנים, כמו גם ממרבצים ימיים, רומזות כי לפחות במשך 600 מיליון השנים האחרונות היו רמות ה- CO2 האטמוספריות ברובן פי חמש רמות לפני התעשייה.
לשם השוואה, התרחיש הפסימי ביותר שהעלה הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) מעלה כי רמות ה- CO2 האטמוספירה עשויות להתקרב לערכים קדם-תעשייתיים פי 3.5 עד שנת 2100, רמות שלא נראו מאז ההכחדה ההמונית בסוף פרומי. בכדי לשים את זה בפרספקטיבה, בני האדם פולטים כעת CO2 בקצב שהוא פי 68 מהקצב בו ניתן להחזיר לכדור הארץ המוצק דרך האוקיינוסים. אין כיום דרך ידועה להגדיל את העברת הפחמן על ידי קרקעות ונהרות בלמעלה מכמה אחוזים, כך שיידרשו מאות אלפי שנים כדי להסיר את עודף CO2 ממערכת האטמוספרה בים. בנוסף, עקב שינויים בשימוש בקרקע וצמיחת האוכלוסייה אנו מקפיצים אט אט את הקרקעות, הנהרות והמערכות האקולוגיות שפועלים באופן קולקטיבי להעברת CO2 מהאטמוספרה לאוקיאנוסים, ובסופו של דבר לאבן גיר.
קל להשקיף על האוקיאנוסים הכחולים העצומים, יערות ירוקים ושופעים, מדבריות עדינות ופסגות מכוסות שלג דרך עדשת תולדות כדור הארץ ולהסיק שהכדור הארץ ידאג לעצמו. המציאות היא שכדור הארץ מעולם לא ראה סוכן גיאולוגי מהיר ובלתי נלאה כמו בני אדם. למרות שכדור הארץ נראה שונה בהרבה מכפי שהיה בעבר, הלקחים מההיסטוריה של כדור הארץ עדיין חלים: אנו מפעילים את החום מהר בהרבה מכפי שכדור הארץ יכול לפתוח את החלונות.
