استفاده از فسیل‌های ۱۰۰ میلیون ساله و علوم موج گرانشی برای پیش‌بینی آب‌وهوای آینده زمین

گروهی از دانشمندان بین‌المللی از جمله اخترفیزیکدان استرالیایی، از دانش فنی نجوم موج گرانشی (برای یافتن سیاهچاله‌ها در فضا) برای مطالعه فسیل‌های دریایی باستانی به‌عنوان پیش‌بینی کننده تغییرات آب‌وهوا استفاده کرده‌اند.

این تحقیق که در مجله Climate of the Past منتشر شده ، یک همکاری منحصر به فرد بین دیرین شناسان، اختر فیزیکدانان و ریاضی‌دانان است و برای بهبود دقت یک دماسنج دیرینه انجام شده است که می‌تواند با استفاده از شواهد فسیلی تغییرات آب‌وهوایی پیش‌بینی کند که چه اتفاقی برای زمین در دهه‌های آینده خواهد افتاد.

پروفسور ایلیا ماندل که از مرکز تعالی ARC در کشف موج گرانشی (OzGrav) است، به همراه همکارانش بیومارکرهایی را که ارگانیسم‌های کوچک تک‌سلولی به نام آرکئا در گذشته‌های دور از جمله دوره کرتاسه و ائوسن برجای گذاشته‌اند، مطالعه کردند.

روش‌های پیشین تخمین تقریبی دمای سطح دقیق نیستند

آرکئا‌های دریایی در اقیانوس‌های مدرن ما ترکیباتی به نام گلیسرول دی الکیل گلیسرول تترائتر (GDGTs) تولید می‌کنند. نسبت انواع مختلف GDGT که توسط این مواد تولید شده است، به دمای محلی دریا در محل شکل‌گیری بستگی دارد.

هنگامی که در رسوبات آرکئا دریایی حفظ می‌شود، مقدار فراوانی GDGT اندازه‌گیری شده توانایی تهیه اطلاعات زمین‌شناسی و دمای سطح سیاره درازمدت را دارد.

تا به امروز، دانشمندان غلظت‌های GDGT را در یک پارامتر به نام TEX86 ترکیب کرده‌اند که می‌تواند برای تخمین تقریبی دمای سطح استفاده شود. با این حال، وقتی مقادیر TEX86 حاصل از رسوبات اخیر با دمای مدرن سطح دریا مقایسه شود، این برآورد خیلی دقیق نیست.

پروفسور ماندل در مورد این موضوع گفت:

پس از چندین دهه مطالعه، بهترین مدل‌های موجود فقط قادر به اندازه‌گیری دما از غلظت GDGT با دقت حدود ۶ درجه سانتی‌گراد هستند. بنابراین، نمی‌توان برای اندازه‌گیری‌های دقیق آب‌وهوای باستانی به این روش اعتماد کرد.

دقت اندازه‌گیری روش جدید تقریباً دوبرابر دقت روش‌های قبلی است

پروفسور ماندل و همکارانش در دانشگاه بیرمنگام بریتانیا از ابزارهای مدرن یادگیری ماشین – که در اصل در زمینه اخترفیزیک موج گرانشی برای ایجاد مدل‌های پیش‌بینی آمیخته سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی استفاده شده است – استفاده کرده‌اند تا تخمین دما را بر اساس GDGT بهبود بخشند. اندازه‌گیری‌ها این امر آن‌ها را قادر می‌سازد برای اولین بار تمام مشاهدات را در نظر بگیرند تا لازم نباشد به یک ترکیب خاص یعنی TEX86 اعتماد کنند. این امر یک دماسنج دایره‌ای بسیار دقیق‌تر تولید می‌کند. این تیم با استفاده از این ابزار دما را از غلظت GDGT با دقت فقط ۳٫۶ درجه استخراج کرد که یک پیشرفت قابل توجه و تقریباً دو برابر دقت مدل‌های قبلی است.

به گفته پروفسور ماندل، تعیین میزان گرم شدن زمین در دهه‌های آینده به مدل‌سازی بستگی دارد، وی گفت:

بنابراین بسیار مهم است که با استفاده از صدها میلیون سال تاریخ آب‌وهوا، کالیبره کردن این مدل‌ها برای پیش‌بینی آنچه ممکن است در آینده روی زمین رخ دهد، انجام شود.