地球は気候ゲームで驚くべき新しいプレーヤー、酸素を持っています。 酸素は熱を閉じ込める温室効果ガスではありませんが、大気中の酸素の濃度は、地面に到達する太陽光の量に影響を与える可能性があり、新しいモデルは過去に気候が変化したことを示唆しています。
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酸素は現在、惑星の大気中のガスの約21％を占めていますが、そのレベルは地球の歴史にわたって安定していません。 最初の数十億年間、大気中の酸素はほとんどありませんでした。 その後、約25億年前、光合成シアノバクテリアによって酸素が大気中に追加され始めました。 「酸素は光合成の廃棄物として生成されます。 ミシガン大学の気候科学者クリスポールセン（本日Scienceで発表された研究の主著者）は説明します。
その廃棄物は、大酸素化イベントとして知られる大量絶滅を引き起こしました。 しかし、時間が経つにつれて、呼吸に酸素を使用または排出する新しい生命形態が進化し、大気中の酸素レベルは増加し続けました。 「植物物質の長期にわたる生産と埋没により、酸素レベルが上昇します」とポールセンは説明します。 閉じ込められた古代の有機物が陸地に露出すると、レベルが再び低下し、鉄などの元素が大気からの酸素と反応します。これは酸化風化と呼ばれる反応です。 これらのプロセスの結果、大気酸素レベルは過去5億4千万年かそこらで10パーセントの最低値から35パーセントの最高値まで変化しました。
ポールセンと彼の同僚は、古生代後期の気候と植物を研究していたが、会議中に、過去に酸素レベルが何らかの形で気候に影響を与えたかどうかについて話し始めた。 調査によると、大気中の二酸化炭素は深夜を通じて主要な気候の推進要因であり、酸素の役割はほとんど無視されていると考えられていました。
しかし、炭素データに基づくコンピューターモデルでは、記録内のすべてを説明することはできませんでした。 たとえば、白亜紀後期の年齢であるセノマニアンは、高二酸化炭素と高気温によって特徴付けられていましたが、このモデルは通常、古地質学的記録から得られたデータと比較すると低すぎる極地温度と降水率を吐き出します。 そこで、ポールセンは気候モデルを修正して酸素のアイデアをテストし始め、その結果は一連のフィードバックを通じて酸素濃度の変化が実際に影響を与えることを示しました。
「酸素レベルを下げると大気が薄くなり、より多くの太陽光が地球の表面に届くようになります」とポールセンは説明します。 日光が増えると、惑星の表面からより多くの水分が蒸発し、湿度が増加します。 水蒸気は温室効果ガスであるため、より多くの熱が地球の表面近くに閉じ込められ、温度が上昇します。 湿度と温度の上昇は、降水量の増加にもつながります。 対照的に、酸素濃度が高くなると、大気は厚くなり、より多くの太陽光を散乱します。 その結果、熱を閉じ込める水蒸気が少なくなります。
他の期間中に酸素の影響を追加すると、惑星の過去のより正確なモデルにつながる可能性がある、と研究者は述べています。 しかし、ポールセンは、この研究は地球の現在の気候について知られていることに影響を及ぼさないと警告している。 二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスのレベルが劇的に上昇しているため、地球の気候は今日変化しています。酸素は要因ではありません。
「酸素レベルは今日低下していますが、非常に遅い速度で、年間約数百万分の1です。この速度は非常に遅いため、現代世界の気候に影響を与えません。」 、将来の気候科学者は、全体像を把握するためにモデルに酸素を追加する必要があります。
