Dünya'nın iklimini milyonlarca yıl boyunca denizler mi kontrol etti?

Dünya Okyanusu'ndaki su seviyesinin yükselip alçalması, son 60 milyon yıllık süreçte atmosferdeki karbondioksit miktarını belirleyen doğal bir mekanizmanın parçası olarak işlev gördü. Oxford Üniversitesi liderliğinde çalışan uluslararası bir bilim insanları grubu, denizlerin ileri çekilmesi ve geri çekilmesiyle birlikte fosfatların açık sulara ulaşma biçiminin değiştiğini, bunun da okyanus canlılarının faaliyetlerini ve dip tortullarında biriken karbon miktarını doğrudan şekillendirdiğini belirledi. Bu keşif, gezegenimizin iklim tarihine dair bilinen tabloyu önemli ölçüde genişletti.

Deniz seviyesi yükseldiğinde karbon döngüsü nasıl değişti?

Su seviyesinin yükseldiği dönemlerde kıtasal kenarların geniş bölümleri suyun altında kaldı. Bu sığ deniz alanlarında tortular hızla birikerek fosfatları kıyı şeridinde hapsetmeye başladı. Fosfatların kıyıda tutulması, açık okyanusun aldığı besin maddesi miktarını ciddi biçimde azalttı. Besin azlığı nedeniyle biyolojik üretkenlik belirgin şekilde düştü ve okyanus tabanında korunan organik karbon miktarı geriledi. Bu zincirleme sürecin doğal sonucu olarak havadaki karbondioksit konsantrasyonu yükselme eğilimine girdi. Dolayısıyla deniz seviyesindeki artış, paradoksal biçimde atmosferdeki sera gazı yoğunluğunu artıran bir tetikleyici olarak devreye girdi.

Denizlerin geri çekilmesi fosfat döngüsünü tersine çevirdi

Deniz seviyesinin düşmesiyle birlikte sistemin işleyişi tamamen farklı bir yöne evrildi. Fosforu bünyesinde tutabilen kıta sahanlığı bölgelerinin yüzölçümü daraldı ve bu elementin bileşikleri çok daha büyük miktarlarda açık okyanusa taşındı. Okyanusa ulaşan bu ek fosfor, plankton popülasyonlarının büyümesini güçlü biçimde destekledi. Planktonların ölümünün ardından gerçekleşen ayrışma süreci, sudaki çözünmüş oksijeni hızla tüketti. Oksijen bakımından fakirleşen sular, organik madde açısından zengin tortulara temas ettiğinde bu tortulardan yeni fosfat porsiyonları serbest kaldı. Ortaya çıkan bu pozitif geri besleme döngüsü, biyolojik üretkenliği daha da güçlendirdi ve karbonun okyanus tabanında gömülme oranını belirgin şekilde artırdı. Böylece atmosferden çekilen karbon miktarı yükseldi ve havadaki karbondioksit seviyeleri düşüş eğilimine girdi.

Kritik eşik: Deniz seviyesinin 10-40 metre yüksek olduğu dönemler

Araştırma ekibinin bulgularına göre bu geri besleme mekanizması, okyanus yüzeyinin bugünkü seviyeden yaklaşık 10 ila 40 metre daha yüksekte bulunduğu dönemlerde en etkili biçimde çalıştı. Bu özel koşullar altında minimum oksijen içeriğine sahip su katmanları, organik maddeyle doymuş kıta sahanlığı tortularıyla doğrudan temas halindeydi. Bu temas sayesinde karbon, deniz tabanının altında uzun süreler boyunca hapsedilebildi ve atmosfere geri dönüşü engellendi. Söz konusu eşik değerler, gezegenin karbon döngüsünün hassas dengesini korumasında belirleyici bir rol oynadı.

Eosen döneminde mekanizma neden devre dışı kaldı?

Yaklaşık 56 ila 34 milyon yıl önce süren Eosen çağında ise tamamen farklı bir tablo ortaya çıktı. Bu dönemde denizler çok geniş alanları kapladığından fosfatlar yoğun biçimde kıyı tortularında birikti ve okyanus suları yüksek düzeyde oksijenle doygun kalmaya devam etti. Organik karbonun yoğun gömülmesini destekleyen mekanizma bu koşullarda neredeyse işlevsiz hale geldi. Mekanizmanın devre dışı kalması, atmosferdeki yüksek karbondioksit konsantrasyonunun sürmesine ve sıcak iklim koşullarının korunmasına doğrudan katkıda bulundu. Eosen, Dünya tarihinin en sıcak dönemlerinden biri olarak kayıtlara geçti ve bu durum fosfat döngüsündeki aksaklıkla doğrudan ilişkilendirildi.