Wenus to bliska siostra Ziemi – jej średnica wynosi 95 procent średnicy Ziemi, powstała z tego samego obłoku materii, z podobnym składem atmosfery. U zarania Układu Słonecznego Słońce świeciło o 30 procent słabiej niż dziś, prawdopodobnie więc na powierzchni Wenus znajdowały się oceany. Jednak nie przetrwały do naszych czasów. W miarę jak jasność Słońca rosła, oceany parowały w coraz wyższej temperaturze. Po przekroczeniu krytycznej koncentracji pary wodnej (będącej gazem cieplarnianym) temperatura zaczęła rosnąć w sposób niekontrolowany, powodując odparowanie jeszcze większej ilości wody. W końcu oceany Wenus wyparowały całkowicie. Wysokoenergetyczne promieniowanie Słońca przez miliony lat, przy braku chroniącego Wenus pola magnetycznego, rozbijało cząsteczki wody. Lekki wodór uciekał w przestrzeń kosmiczną, a tlen połączył się z węglem tworząc istniejącą dzisiaj atmosferę z dwutlenku węgla.
Rozbuchany efekt cieplarniany uczynił z Wenus prawdziwe piekło. Dziś atmosfera Wenus jest 100 razy gęstsza od ziemskiej i w ponad 96% składa się z dwutlenku węgla. Efekt cieplarniany podnosi temperaturę do ponad 460°C. Pierwsze nasze sondy kosmiczne, mające wylądować na planecie, nie docierały do powierzchni planety, lecz były spalane wysoko w atmosferze.
A więc na Wenus doszło do efektu rozbuchanej szklarni. Czy Ziemię mógłby spotkać podobny los? Oczywiście tak. Gdybyśmy magicznie przenieśli Ziemię na orbitę Wenus, naszą planetę spotkałby taki sam los – oceany wyparowałyby, a powierzchnia Ziemi zamieniła się w wypaloną, gorętszą od wnętrza piekarnika pustynię. Ze stanu Ziemi-śnieżki nasza planeta potrafi się wydostać dzięki akumulacji gazów cieplarnianych w atmosferze. Ze stanu Wenus nie ma już ucieczki – to ostateczny mechanizm niszczący życie na planecie.
Oczywiście nie przesuniemy Ziemi na orbitę Wenus. Ale wzrost mocy Słońca miały ten sam skutek. To zresztą nastąpi – za około miliard lat Słońce będzie świecić o 10 procent silniej – będzie to tożsame dodatkowemu wymuszaniu radiacyjnemu mniej więcej 25 W/m2. To w zupełności wystarczy, żeby wywołać stan rozbuchanej szklarni. Prawdopodobnie granica, za którą on się znajduje, wynosi kilkanaście, może 20 W/m2 względem stanu obecnego.
W przeszłości koncentracja dwutlenku węgla sięgała prawdopodobnie nawet kilku tysięcy ppm – nie mamy szans doprowadzić do tego stanu, nawet gdybyśmy spalili wszystkie paliwa kopalne. Jeśli naprawdę się postaramy, może nam się udać co najwyżej zwiększyć ilość atmosferycznego dwutlenku węgla do 2 000 ppm. Oznacza to trzy podwojenia względem epoki przedprzemysłowej (280 → 560 → 1040 →2080 ppm), czyli dodatkowe wymuszanie radiacyjne 12 W/m2. Powinniśmy być więc bezpieczni, prawda?
Niestety niezupełnie. W ciągu ostatnich 250 milionów lat jasność Słońca wzrosła o 2,5%, czyli blisko 6 W/m2. Wprowadzenie obecnie do atmosfery takiej samej ilości dwutlenku węgla, co wtedy, oznaczałoby osiągnięcie przez Ziemię temperatury odpowiadającej wymuszaniu radiacyjnemu o 6 W/m2 wyższemu, niż podczas rekordowego ocieplenia na przełomie Permu i Triasu. Już osiągnięcie o połowę niższej atmosferycznej koncentracji dwutlenku węgla doprowadzi Ziemię do podobnego stanu.
Ponadto nasze zaburzenie jest wyjątkowo szybkie – wyrzucenie do atmosfery tysięcy miliardów ton węgla (czyli kilkunastu miliardów ton dwutlenku węgla) w ciągu stulecia byłoby znacznie szybsze od skali czasowej emisji tego gazu przez trapy syberyjskie czy naturalnie destabilizujące się hydraty metanu. Do naszych emisji dojdzie wyjątkowo szybka destabilizacja bardzo obfitych złóż hydratów metanu. Zachodzące wtedy powoli procesy pozwalały na zadziałanie ujemnych sprzężeń zwrotnych – teraz nie będą miały czasu, żeby efektywnie zadziałać.
Możliwe, że mylimy się w naszych wyliczeniach. Nasza wiedza o odległej przeszłości jest wciąż uboga. Nie wiemy jednak, w którą stronę się mylimy.
Wróćmy na chwilę do PETM. Badania głębokości zakwaszania się oceanów i związanego z nim rozpuszczania głębinowych osadów węglanowych prowadzą do wniosku, że podczas PETM nie mogło wyzwolić się więcej, niż 3 000 mld ton węgla – odpowiada to wzrostowi atmosferycznej koncentracji CO2 o 700 ppm. I tu napotykamy paradoks – jeśli początkowa koncentracja CO2 wynosiła około 1 000 ppm, to nastąpił wzrost do 1 700 ppm – czyli niecałe podwojenie. Powinno to podnieść temperaturę o około 2°C. A temperatura wzrosła o 5-9°C. Czyżby więc czułość klimatu była znacznie wyższa, a więc i Ziemia była znacznie bliżej rozbuchanej szklarni, niż nam się wydaje?
Ale może początkowa koncentracja CO2 była niższa – na poziomie 500 ppm? Wtedy wzrost atmosferycznej koncentracji dwutlenku węgla o 700 ppm oznaczałby zmianę z 500 ppm do 1 200 ppm, czyli więcej niż podwojenie, co przekładałoby się na wzrost temperatury o 4°C. Ale ponieważ wzrost temperatury był wyższy, wciąż by to znaczyło, że czułość klimatu była wtedy wyższa, a ponadto nasze emisje dwutlenku węgla mogłyby wtedy rzeczywiście okazać się rekordowe – przy znacznie jaśniejszym Słońcu.
Gramy w grę nie znając do końca jej zasad, nie wiedząc też, o jaką stawkę – być może jest nią istnienie całego życia na Ziemi, z nami włącznie. W całej przeszłej historii Ziemi nie znajdujemy dobrego precedensu obecnie przeprowadzanego przez nas eksperymentu potężnego i szybkiego zwiększenia wymuszania radiacyjnego. Nie wiemy też, jak bliskie destabilizacji są pokłady hydratów metanu. To jednak pytanie „kiedy”, a nie „czy”. Jeśli spalimy wszystkie paliwa kopalne, bez wątpienia stopimy całe czapy lodowe, a poziom oceanów wzrośnie o 75 metrów, co w większości nastąpi już w najbliższych stuleciach. Pokłady hydratów metanu są dziś bardziej obfite, niż w czasie PETM. Nie ma co też liczyć na to, że pozostaną one stabilne, gdy oceany się nagrzeją. W tym przypadku na nasze emisje i ocieplenie związane ze spalaniem paliw kopalnych nałoży się ocieplenie spowodowane wyzwoleniem się hydratów metanu. Kiedy znikną stabilizujące wzrost temperatury czapy lodowe, nie będziemy w stanie nic zrobić, żeby przeciwdziałać zamianie Ziemi w drugą Wenus.
Niektórzy mówią, że groźne zmiany klimatu już mają miejsce, więc nie ma co myśleć o redukcji emisji, lecz skupić się na adaptacji do zmieniającego się klimatu, poziomu i kwasowości oceanów. To bardzo groźne podejście, bo to, co się zdarzy, zależy od tego, ile spalimy paliw kopalnych. Jakie więc są scenariusze dalszego rozwoju sytuacji?
Następna część cyklu: Scenariusze.
