GaiaÎncălzirea globală ar avea loc şi mai repede dacă pădurile nu şi-ar face simţită prezenţa chiar şi la nivelul norilor. Este oare posibil ca Gaia (zeiţa Pământului la grecii antici) să nu fie chiar atât de neajutorată? Iată ce dezvăluie studiile noi în acest domeniu.

 

 

 

Aţi făcut acest lucru de zeci de ori astăzi fără să meditaţi asupra lui. Dacă era răcoare dimineaţa aţi dat drumul la căldură sau v-aţi pus o jachetă. Pe măsură ce ziua a devenit mai caldă poate că aţi deschis o fereastră să vă răcoriţi. Dorim să controlăm mediul în care trăim.

Dar ce putem spune la scară globală? Poate oare biosfera să regleze mediul aşa cum îi convine pentru a preveni o îngheţare sau o fierbere a planetei? Aceasta este esenţa ipotezei Gaia propusă în 1960 de James Lovelock, numai că specialiştii în schimbări climatice nu au prea luat-o în serios. Ei semnalează doar că au fost nişte variaţii mari de climă cauzate chiar de viaţa de pe Pământ.


Acum am descoperit că planeta s-ar fi încălzit şi mai mult dacă nu ar fi existat cocktailul aromat de substanţe chimice emise de plante. Se pare că acesta poate influenţa vremea - şi tot ceea ce produce schimbări ale vremii zi după zi şi an după an, modifică, de asemenea, şi clima. Deşi acest mecanism nu este nici pe departe atât de puternic încât să ne salveze de încălzirea globală, s-ar fi putut să fi funcţionat mult mai bine în trecut, când aerul era mai curat. Deci s-ar putea oare ca  la urma urmei Gaia să nu fie chiar lipsită de putere?

Nu există nicio îndoială cu privire la faptul că viaţa joacă un rol hotărâtor în sistemul climatic. Aerul pe care îl respirăm, bogat în oxigen, cu ceva urme de dioxid de carbon, este creat de plante. Copacii absorb cantităţi uriaşe de apă de ploaie care altfel ar cădea înapoi în mare şi o eliberează în aer. O mare parte din cantităţile de ploaie din Amazon poate proveni chiar de la copaci.

Mai există şi o mulţime de alte efecte. S-au descoperit bacterii care se dezvoltă în nori şi care pot contribui la anumite formaţiuni noroase. Planctonul care înfloreşte în mare absoarbe căldura Soarelui, încălzind suprafaţa apei. Şi lista poate continua la nesfârşit.

Întrebarea este: cât de importante sunt aceste procese? Şi mai ales dacă viaţa se află la discreţia totală a influenţelor externe cum ar fi Soarele sau poate controla clima într-o anumită măsură? Lovelock sugera că organismele vii lucrează împreună cu procesele non-biologice pentru a reglementa condiţiile de mediu. El a subliniat că de 4 miliarde de ani încoace Soarele a devenit din ce în ce mai strălucitor şi cu toate acestea temperatura pe termen lung a Pământului a rămas propice vieţii. ”Viaţa pe Pământ ar putea funcţiona ca un termostat planetar, care menţine, de asemenea, salinitatea oceanelor precum şi alte echilibre chimice".

Până în prezent, Lovelock consideră că influenţa Gaiei, zeiţa Pământ, este de necontestat. ”Atmosfera Pământului se află atât de masiv în dezechilibru chimic, încât pentru a rămâne stabilă în orice moment necesită un sistem de reglare foarte puternic”, a spus el. Dar chiar dacă viaţa pe Pământ ajută la controlul compoziţiei aerului şi al mărilor, capacitatea sa de a regla temperatura este mult mai îndoielnică.

Ştim cu toţii că au avut loc schimbări climatice violente, inclusiv ipostaze ale ”Pământului ca bulgăre de zăpadă” – perioade în care cea mai mare parte a planetei a fost îngheţată, ameninţând să şteargă viaţa de pe faţa Pământului. Aceste epoci glaciare s-ar fi putut să fi fost declanşate de organisme vii care au absorbit bioxidul de carbon din atmosferă, răcind planeta.

În prezent se crede că Pământul a fost salvat de la moartea prin îngheţ de către un termostat geologic. Atunci când Pământul se înfierbântă, stâncile crapă mai repede, reacţionând cu CO2 şi îndepărtându-l din atmosferă. Atunci când Pământul se răceşte,  procesul intemperiilor încetineşte şi CO2 emis de vulcani începe să se acumuleze în aer.



Gaia revizitată


Această reacţie negativă menţine temperaturile planetei la nivelul ”tocmai potrivit” în zona de confort pentru existenţa vieţii, dar este nevoie de multe milioane de ani pentru o posibilă nouă lovitură climatică, ceea ce ar mai permite totuşi părţii rămase vie a Gaiei să se refacă. Probabil că viaţa de obicei ajută la prevenirea unor schimbări bruşte pe un interval de timp mai scurt, chiar dacă mai apar ocazional şi catastrofe. Doar existenţa unui mecanism mai clar ar putea face ca această idee să devină mai convingătoare. Atunci când temperatura începe să fie prea mare sau prea mică, organismele vii ar trebui să reacţioneze în aşa fel încât să influenţeze o evoluţie a climei în direcţia opusă, pentru refacerea unui mediu propice vieţii.

În 1987, Lovelock şi alţi oameni de ştiinţă au propus un astfel de mecanism. Ei au arătat că algele marine emit un gaz numit sulfură de dimetil, care poate reacţiona cu aerul formând un vapor de acid sulfuric condensat în mici particule, sau aerosoli. Astfel de aerosoli pot răcori planeta reflectând Soarele direct, dar şi indirect, făcând norii mai albi.

Pentru formarea norilor este nevoie de mai mult decât o simplă răcire a aerului. Picăturile de apă nu se formează şi nu cresc dacă aerul nu conţine particulele sau nucleele potrivite în care să se condenseze apa. Aceste nuclee trebuie să aibă dimensiuni de mai mult de 100 de nanometri. Aerosolii de acid sulfuric din sulfura de dimetil ar putea fi unda verde pentru formarea acestor picături la dimensiuni îndeajuns de mari. Atunci când temperatura creşte, grupul motivat al algelor ar trebui să facă un efort şi să emită mai multă sulfură de dimetil, creând astfel mai multe picături în componenţa norilor. Mai multe picături înseamnă nori mai albi, care reflectă mai mult lumina Soarelui departe de Pământ, răcorind atmosfera, restabilind echilibrul şi finalizând bucla de reacţie negativă.

Această idee, supranumită ipoteza CLAW (Ghiara), după iniţialele celor patru autori ai studiului, a inspirat multe cercetări, dar nu pare a fi destul de viabilă. Observaţiile arată că nucleele de condensare a norilor de deasupra oceanelor sunt furnizate în proporţie de 60% de pulverizarea sării, iar restul de compuşi organici solizi, de asemenea pulverizaţi direct de pe suprafaţa apei mării. Această teorie nu prea mai lasă loc rolului sulfatului de aerosoli, după cum precizează într-o recenzie din 2011 Patricia Quinn şi Timothy Bates de la Laboratorul Mediului Marin al Pacificului, din Seattle.

O altă fază în această propunere de abordare a buclei de reacţie este, de asemenea, discutabilă. ”Oamenii navighează cu navele lor pe mare şi incubează alge pentru a studia reacţia acestora la creşterile de temperatură sau de radiaţii,” a spus Quinn. Algele emit mai multă sulfură de dimetil atunci când apa mării se încălzeşte, dar în cantitate destul de mică, care nu este de ajuns pentru albirea norilor de pe cer.

Astfel că efectul CLAW pare să fie prea slab pentru a putea manevra pârghiile climatice. Poate că acest rol ar putea fi îndeplinit în schimb de suprafeţele acoperite de iarbă şi de curpenul verde. În 2004, Markku Kulmala de la Universitatea din Helsinki a propus o altă buclă de reacţie. Într-o pădure de pin din sudul Finlandei, el a măsurat împreună cu echipa sa concentraţia unui grup de chimicale numite terpene. Acestea sunt produse de multe plante şi se evaporă imediat în aer – cu alte cuvinte sunt volatile. Noi le percepem ca făcând parte din mirosul plăcut al pădurii de pin şi ele sunt constituenţii principali ai terpentinei autentice, obţinută prin distilarea răşinii de pin.

Pe măsură ce plutesc în aer, moleculele terpenice şi alţi compuşi organici volatili se oxidează şi devin mai puţin volatili. Apoi condensează în orice particule minuscule de aerosoli aflate deja în aer şi astfel le măresc. Ceea ce înseamnă că mai mulţi aerosoli pot creşte până la o anumită mărime. De-a lungul anilor, grupul lui Kulmala a monitorizat terpenele şi numărul particulelor de aerosoli în dimensiuni de aproximativ 3 nanometri aflate deasupra unei păduri de pin scoţian din Finlanda. Ei au descoperit o corelare puternică între terpene şi aerosoli, ambele ajungând la cote maxime vara, când plantele cresc cel mai viguros. Aceste cercetări l-au condus pe Kumala la concluzia că, pe măsură ce clima se încălzeşte, plantele pot emite mai multe substanţe volatile, contribuind la fabricarea mai multor aerosoli care pot răcori planeta – o reacţie care contracarează încălzirea. 

Dar aceasta era doar o prezumţie intelectuală. Studiile lui Kumala nu au demonstrat că pădurile emit mai multe substanţe volatile proporţional cu creşterea temperaturii. Şi nici nu a demonstrat dacă particulele aerosolilor pot creşte îndeajuns de mari pentru a putea genera picăturile din componenţa unui nor -  deci care să aibă cel puţin 100 de nanometri. Mai mult decât atât, datele studiului au provenit dintr-un sigur loc – ceea ce nu poate constitui o dovadă cu privire la un fenomen global.

Între timp, departe de pădurile Finlandei, Jasper Kirkby şi echipa sa erau ocupaţi să producă nori într-o încăpere de oţel inoxidabil de la laboratorul CERN de fizica particulelor din Geneva, Elveţia. În cadrul unora dintre experimente, echipa a încercat să recreeze primul pas al procesului formării norilor: felul în care condensează gazele pentru a forma embrionii particulelor de aerosoli. ”Dacă privim munţii într-o zi după ce o furtună abia a curăţat atmosfera, există deja o negură albăstruie. Acelea sunt noile particule de aerosoli care s-au format din urmele de gaze şi care provoacă difuzia luminii pentru ochii noştri”, a spus Kirkby. Pentru formarea noilor particule este nevoie de vapori de acid sulfuric. Acesta provine din dioxidul de sulf, care este  produs atât de industria umană, cât şi de algele marine.


Trebuie să le ţinem împreună


S-a crezut că vaporul de acid sulfuric se poate condensa de la sine putere, dar rezultatele studiilor lui Kirkby, publicate în 2011, dovedesc contrariul. Căteva molecule s-ar putea să rămână împreună, dar aceşti aerosoli embrionici sunt instabili. Ei de cele mai multe ori se evaporă în loc să crească în dimensiuni.

Când echipa de cercetători a adăugat urme de amoniac în aer, au stabilizat aglomerarea de acid sulfuric, crescând de aproape 100 de ori numărul de particule de aerosoli viabile. Şi cu toate acestea este vorba doar de 1/1000 din rata de formare de aerosoli de acid sulfuric, văzuţi de fapt în atmosfera noastră, ceea ce înseamnă că altceva le stabilizează creşterea.

"După ce am eliminat ipoteza amoniacului, singura posibilitate rămânea cea a compuşilor organici”, a spus Kirkby. ”Acum am efectuat o serie de măsurători pe diferiţi compuşi organici”. Aceste rezultate sunt încă în curs de cercetare, motiv pentru care Kirkby nu a dorit să comenteze mai mult şi s-a rezumat să le califice drept ”foarte interesante”, precizând că vor fi comunicate oficial anul viitor.

Cu toate acestea, studiile echipei conduse de Kirkby publicate până în momentul de faţă sugerează că compuşii organici volatili ar putea avea o influenţă uriaşă asupra norilor, ajutând în primul rând la formarea aerosolilor de sulfat, pe lângă mărirea particulelor de aerosoli deja existente.

Dar compuşii organici volatili pot influenţa norii şi într-un al treilea mod, potrivit echipei conduse de Gordon McFiggan de la Universitatea Manchester din Marea Britanie. Pe măsură ce nucleele de condensare a norilor colectează apa şi se dezvoltă în picături, substanţele volatile sunt absorbite odată cu apa, modificând compoziţia chimică a picăturii pentru a atrage şi mai multă apă. În luna mai a acestui an, echipa de cercetători a publicat o lucrare în care se arăta cum acest efect poate mări substanţial numărul picăturilor. Iar un nor cu mai multe picături pe metru cub este unul mai alb şi mai pufos, şi reflectă căldura solară mai departe de Pământ.

McFiggans a început derularea unor experimente în Manchester în demersul de a afla mai multe. “Avem o nouă încăpere fotochimică unde putem procesa o supă atmosferică de gaze, o putem încălzi cu o lampă în formă de arc care imită lumina solară, preparăm  o populaţie de aerosoli, şi apoi o stropim în camera norului," a spus el. "După care vom vedea dacă putem obţine nori mai denşi în prezenţa vaporilor organici”. Deci o serie de dovezi arată că compuşii organici ar putea avea un efect important asupra norilor.

Argumentul hotărâtor vine de la un studiu efectuat asupra a 11 staţii meteorologice de pe planetă. O echipă din care au făcut parte şi Kulmala, condusă de Pauli Paasonen, de asemenea din Helsinki, au luat mostre de aerosoli de la aceste staţii meteo şi au numărat particulele îndeajuns de mari pentru a putea forma o picătură din componenţa unui nor. De asemenea, ei au monitorizat şi nivelurile unei game de compuşi organici volatili.

În aprilie, echipa a raportat că a identificat un tipar în locuri precum Finlanda sau Siberia, unde aerul este curat, unde numărul nucleelor de condensare a norilor a crescut notabil odată cu creşterea temperaturii. Paasonen a luat în calcul faptul că deasupra acestor zone nepoluate, efectul de răcire ar putea fi foarte puternic, compensând până la o treime din orice creştere a temperaturii locale. Acest lucru ar putea fi suficient pentru a proteja unele zone împădurite de cele mai rele schimbări climatice.

"Dar în zonele mai poluate, reacţia nu este semnificativă”, a spus Paasonen. Şi este logic să fie aşa, deoarece în acele locuri există deja o negură deasă de aerosoli. Substanţele volatile ar putea contribui ca aceste particule să devină ceva mai mari, dar nu pot influenţa numărul total de particule. În mod curios, despre terpene se crede şi că joacă un rol în protejarea plantelor individuale împotriva stresului cauzat de căldură, datorită faptului că emiterea lor este atât de strâns legată de temperatură. Aşa încât pare o coincidenţă stranie faptul că ele pot acţiona în mod colectiv pentru a răcori o întreagă zonă. "Este ca şi cum am putea răcori vremea doar transpirând. Ceea ce ar putea fi foarte folositor!” a spus Paasonen.

Lovelock este de părere că ar putea fi vorba de o adaptare evolutivă, deoarece organismele care îşi pot regla climatul ar trebui să îşi stimuleze supravieţuirea. ”Iar dacă au succes vor prolifera”, a spus el.

La nivel global, această putere de răcire a plantelor s-ar putea să nu fie chiar atât de profundă. Paasonen estimează că acest tip de reacţie ar trebui să compenseze aproximativ 1% din încălzirea globală, deşi există o incertitudine foarte mare deoarece efectul exact pe care îl are asupra norilor nu este încă înţeles pe deplin şi importanţa sa la nivel mondial nu va fi clară până când nu se vor studia mai multe locuri de pe glob. Cifra reală s-ar putea ridica fie la 5 % sau chiar la 10%, dar există şi posibilitatea să fie şi mult mai mică de 1 %.

"Ceea ce este sigur este însă că nu este vorba de o cifră atât de ridicată încât să ne poată salva de la încălzirea globală”, a mai spus Paasonen. Şi nici nu va fi posibil să ne ”jucăm” cu geoingineria pentru a stimula mai mult acest efect sădind anumite tipuri de plante, deoarece rezultatele arată că el este la fel de puternic atât în ce priveşte terenurile agricole, cât şi în cazul pădurilor virgine. Cândva, demult, înainte ca poluarea produsă de oameni să fi contribuit în mod copleşitor la această reacţie în multe zone de pe glob, este posibil ca acest efect să fi fost mai puternic. ”Dar autorii de specialitate nu studiază preistoria acestui fenomen”, este de părere Tim Lenton de la Universitatea Exeter din Marea Britanie. ”Când plantele de uscat au evoluat pentru prima oară, este posibil ca acestea să fi avut un efect puternic de răcire asupra planetei. Şi este posibil să fi existat şi alte reacţii în acest sens. ”Dacă le luăm în considerare pe toate împreună, acestea încep să conteze,” este de părere Lovelock. De exemplu, substanţele volatile pot avea un rol important atât pe mare, cât şi pe uscat, a spus Quinn. Pulberea de sare pare să fie sursa principală a nucleelor de nori, dar vaporii organici se pot condensa pe mici particule pentru a le stimula să ajungă la o mărime eficientă. Câteva echipe de cercetători au făcut observaţii pe mare, dar este greu de obţinut date pe termen lung, care să îi permită lui Paasonen să localizeze reacţia respectivă pe uscat.

Deci cel puţin într-o mică măsură, Gaia, zeiţa Pământ, poate influenţa temperatura. Din nefericire, nu numai că am otrăvit-o şi i-am secat puterile, dar am dezlănţuit şi puterile ascunse ale răului. Pe măsură ce regiunea arctică se încălzeşte, vegetaţia începe să ia locul zăpezii şi gheţurilor, iar vegetaţia închisă la culoare absoarbe şi mai multă căldură solară – o reacţie pozitivă care accelerează încălzirea Arcticii. Conform unui studiu de la începutul acestui an, această reacţie este mult mai puternică decât s-a crezut iniţial.

Nu este clar care va fi rezultatul tuturor acestor fenomene. Reacţiile pozitive declanşate de organisme le pot contrabalansa pe cele negative, subminând însăşi concepţia de până acum cu privire la viaţa pe Pământ, care îşi asigură un cuib călduţ. Şi chiar dacă se va dovedi că Gaia are mai multă putere decât am crezut noi, nu ne putem bizui pe o mână de ajutor din partea ei – încă trebuie să fim capabili să ne salvăm noi înşine.



Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului gaias-comeback-how-life-shapes-the-weather, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Daniela Albu