과학자들은 지난 4억 8,500만 년 동안 지구의 기후를 포착했습니다. 지금 우리가 서 있는 놀라운 위치는 다음과 같습니다. > 뉴스

목요일에 저널 Science에 게재된 타임라인은 지금까지 만들어진 지구 과거 기온에 대한 가장 엄격한 재구성이라고 저자들은 말한다. 15만 개가 넘는 화석 증거와 최첨단 기후 모델을 결합하여 만들어진 이 타임라인은  이산화탄소  와  지구 기온 사이의 밀접한 연관성을 보여주고  , 복잡한 동물 생명의 역사 대부분 동안 세계가 훨씬 더 따뜻한 상태였음을 보여준다.

연구에 따르면 지구 평균 기온은 가장 더웠을 때 화씨 96.8도(섭씨 36도)에 도달했는데, 이는  작년에 기록된 역대 최고 기온인 화씨 58.96도(섭씨 14.98도)보다 훨씬 높았습니다 .

애리조나 대학교와 스미소니언에서 고대 기후를 전문으로 연구하는 에밀리 저드는 지구의 뜨거운 과거에 대한 폭로가 현대 기후 변화에 대한 우려를 더욱 증폭시킨다고 말했습니다. 이 타임라인은 빠르고 극적인 기온 변화가 전 세계 최악의 순간들 중 많은 부분과 어떻게 연관되어 있는지 보여줍니다. 여기에는  모든 종의 약 90%를 멸종시킨  대량  멸종  과 공룡을 죽인 소행성 충돌이 포함됩니다.

"우리는 이러한 재앙적 사건이 … 삶의 풍경을 바꾼다는 것을 알고 있습니다." 저드가 말했다. "환경이 그렇게 빨리 따뜻해지면 동물과 식물은 그에 맞춰 나아갈 수 없습니다."

Judd와 그녀의 동료들이 분석한 거의 5억 년 동안 지구가 지금처럼 빠르게 변화한 적은 없었다고 그녀는 덧붙였다.

"거대한 소행성이 지구에 충돌하는 것과 마찬가지로, 우리가 지금 하고 있는 일은 전례가 없습니다."

4억 8500만 년의 온도 격변

 이 타임라인은 다세포, 비현미적 유기체의 출현 으로 시작되어 오늘날까지 계속되고 있는 지질시대인 현생대의 거의 대부분을 포괄합니다  .

애리조나 대학의 기후 과학자이자 이 연구의 공동 저자인 제스 티어니는 연구자들이 상상했던 것보다 더 역동적이고 극단적인 지구 기후를 묘사한다고 말했습니다.  온도의 작고 느린 변동을 묘사하는 경향이 있는 기후 모델 에만 기반한 그래프와 비교했을 때 , 새로운 타임라인은 갑작스러운 급증과 급격한 변화로 가득 차 있습니다.

하지만 수십 년간의 과거 기후 연구 결과에 따라 이 차트는  대기 중의 이산화탄소 추정치에 긴밀히 부합하며 , 온도는 열을 가두는 가스의 농도에 비례하여 상승합니다.

티어니는 "이산화탄소는 정말 마스터 다이얼입니다."라고 말했습니다. "그것은 중요한 메시지입니다... 오늘날 화석 연료의 배출이 왜 문제인지 이해하는 측면에서 말입니다."

타임라인이 시작될 때인 약 4억 8,500만 년 전, 지구는 극지방의 빙하가 없고 평균 기온이 화씨 86도(섭씨 30도)를 넘는 소위 온실 기후에 있었습니다   . 바다에는 연체동물과 절지동물이 가득했고, 최초의 식물이 막 땅에 발판을 마련하기 시작했습니다.

기온은 대기 중 이산화탄소가 공기에서 끌려나가면서 3천만 년 동안 천천히 떨어지기 시작했고, 과학자들이 콜드하우스 상태라고 부르는 4억 4천 4백만 년 전으로 급락했습니다. 빙하가 극지방에 퍼져 지구 기온이 화씨 18도(섭씨 10도) 이상 떨어졌습니다. 이 급속한 냉각은 지구의  "빅 5" 대량 멸종 중 첫 번째를 촉발한 것으로 여겨집니다  . 해수면이 떨어지고 해양의 화학 성분이 바뀌면서 해양 종의 약 85%가 사라졌습니다.

훨씬 더 극적인 변화는 약 2억 5천 1백만 년 전  페름기 말 에 일어났습니다 . 거대한 화산 폭발로 수십억 톤의 이산화탄소가 대기 중으로 방출되어 지구의 온도가 약 5만 년 동안 약 18F(10C) 상승했습니다. 산성비가 대륙에 내렸고, 바다가 끓는 듯한 뜨거움과 산소 고갈로 해양 생태계가 붕괴되었습니다.

"우리는 그것이 현생대에서 가장 심각한 멸종이라고 알고 있습니다." 티어니가 말했다. "유추적으로, 우리는 인간의 온난화에 대해 걱정해야 합니다. 왜냐하면 그것이 너무 빠르기 때문입니다. 우리는 우리가 알고 있는 어떤 것보다 빠른 속도로 지구의 온도를 변화시키고 있습니다."

이 연구는 또한 인간이 익숙한 환경이 우리 행성의 역사를 지배했던 환경과 상당히 다르다는 것을 분명히 합니다. 연구에 따르면, 대부분의 현생대 동안 평균 기온은 화씨 71.6도(섭씨 22도)를 넘었고, 극지방에는 얼음이 거의 없거나 전혀 없었습니다. 우리의 현재 기후를 포함한 콜드하우스 기후는  13  %의 시간 동안만 지속되었습니다.

이것은 연구의 더욱 냉정한 폭로 중 하나라고 Judd는 말했습니다. 지구상의 생명체는 사람들이 지구 온난화 배출을 통해 현재 만들고 있는 것 보다 훨씬 더 더운 기후를 견뎌냈습니다  . 하지만 인간은 지구 평균 기온이 51.8F(11C)에 불과했던 현생대의 가장 추운 시기에 진화했습니다. 

과학자들은 온실 가스 배출을 억제하기 위한 신속한 조치가 없다면 지구 온도가 이 세기말에 62.6F(17C)에 도달할 수 있다고 말합니다. 이는 500만 년 전인 중신세 이후로는 볼 수 없었던 수준입니다. 

"우리는 얼음 창고의 지질학적 풍경을 중심으로 문명을 건설했습니다." 저드가 말했다. "그래서 기후가 더 따뜻해졌음에도 불구하고 인간은 더 따뜻한 기후에서 살지 않았고, 이 기간 동안 인간이 직면하는 결과가 많습니다."

고생물학 퍼즐

이 프로젝트는 거의 10년 전에 시작되었는데, 스미소니언 과학자들이 국립 자연사 박물관을 위한 새로운 화석 홀을 개발하고 있을 때였습니다. 공룡과 다른 고대 생물의 이상함에 주목하는 경향이 있는 대부분의 다른 고생물학 전시와는 달리, 새로운 홀은  지구의 과거와 오늘날 일어나고 있는 기후 변화 사이의 유사점을 찾으려고 했습니다 .

하지만 큐레이터들이 현생대 동안 지구 온도 그래프를 설치하기로 결정했을 때, 그들은 단일 타임라인이 존재하지 않는다는 것을 깨달았습니다. 과학자들은 이질적인 데이터 세트에서 추출한 추정치와 더 짧은 시간 간격의 재구성을 조합할 수 있었지만, 이 접근 방식은 불확실성과 오류에 대한 많은 여지를 남겼습니다.

"과학적으로는 그다지 만족스럽지 않았습니다."라고 박물관의 화석 식물 큐레이터이자 새로운 연구의 저자 중 한 명인 스콧 윙이 말했습니다. 그와 그의 동료들은 "통계적으로 엄격한 방식"으로 과거 기후에 대한 추정치를 만들고 싶어했습니다.

첫 번째 과제는 기후 대리자  데이터베이스  를 만드는 것이었습니다  . 기후 대리자는 한때 세상이 어땠는지 암시하는 화석 증거 조각입니다. 예를 들어, 코노돈트라고 알려진 멸종된 뱀장어와 비슷한 생물의 이빨에서 발견되는 다양한 산소  는 그들이 살았던 바다의 수온을 반영합니다. 고대 조류의 지방의 화학적 구성은 그들이 열을 처리하기 위해 세포벽을 어떻게 구성했는지를 나타냅니다.

그러나 데이터베이스는 지구 표면의 70%만 덮고 있는 해양의 증거로 제한되었습니다. 그리고 각 프록시는 특정 지점의 온도만 단일 시점에 보여줄 수 있었습니다. Judd는 150,000개의 데이터 포인트가 있어도 1%의 조각으로 퍼즐을 조립하려는 것과 같다고 말했습니다.

연구자들은 기후 모델을 사용하여 더 좋고 더 큰 그림을 얻을 수 있었습니다. 하지만 이러한  시뮬레이션은  지구의 행동에 대한 가정에 따라 크게 달라질 수 있으며, 과학자들은 어느 결과가 옳은지 알 방법이 없습니다. 그래서 팀은 데이터 동화라는 기술을 사용했는데, 이는 실제 증거와 기후 모델을 결합하여 더 엄격하고 정확한 결과를 산출합니다.

"그것은 소수의 퍼즐 조각과 가능한 그림을 수학적으로 통합하고, 그 조각들이 어떤 그림에 속하는지 알아내는 방법입니다." Judd가 말했습니다.

데이터 동화는 현대의 날씨 예보에 널리 사용되고 있으며 짧은 기간 동안 기온을 재구성하는 데 사용되었지만, 목요일에 발표된 타임라인은 과학자들이 작성한 것 중 가장 길고 자세한 타임라인입니다.

영국 리즈 대학의 고기후 연구자인 벤저민 밀스는 이번 연구가 데이터 동화 접근법을 사용했기 때문에 다른 추정치보다 더 정확하다고 말했습니다. 그는 이 연구에 참여하지 않았습니다.

 밀스는 타임라인과 함께 발표된 분석 에서 "이것은 장기적인 기온 변화의 원동력 과정과 지구 기후를 안정화 또는 불안정화하는 자연적 메커니즘을 평가하는 데 기여할 것입니다."라고 적었습니다  .

'우리가 모르는 모든 것들'

새로운 온도 타임라인은 답하는 것만큼 많은 질문을 던진다고 Wing은 말했다. 섭씨 35도 이상의 지구 평균 기온을 발견한 것은 지구의 일부 지역이 훨씬 더 뜨거웠다는 것을 암시한다. 예를 들어 백악기의 가장 따뜻한 시기에 대륙 내부의 평균 기온은 화씨 122도(섭씨 50도)에 도달했을 수 있다. 가장 강인한 현대 종조차도 그런 무더운 환경에서는 시들어 버릴 것이다.

윙은 "이것은 온실 기후가 어떻게 작동하는지에 대해 우리가 모르는 모든 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.

그는 아마도 온실 시대에 진화한 유기체가 오늘날 사는 식물과 동물보다 극심한 더위에 훨씬 더 잘 적응했을 것이라고 덧붙였다. 아니면 그 기간 동안 지구 온도가 훨씬 더 균일했을 수도 있고, 평균보다 훨씬 더 춥거나 더워진 지역은 거의 없었을 수도 있다.

과거 지구 기온 분석으로 유명한  펜실베이니아 대학의 기후 과학자 마이클 만은  지구가 그토록 더워졌다는 주장에 놀랐다고 말했습니다.

이 발견은 지구 시스템의 피드백 루프가  대부분의 기후 모델이 예측하는 것보다 훨씬 더 높은 온도로 이어질 수 있다는 많은 과학자들의 우려를 뒷받침한다고  그는 이메일에서 썼다. 그러나 데이터 동화가 너무 많은 온난화를 가정하고 폭주하는 온실 효과를 예방할 수 있는 요소를 놓치고 있을 가능성도 있다.