Globális fölmelegedés a múltban, tanulsággal a mának

2019.12.12.
Globális fölmelegedés a múltban, tanulsággal a mának
183 millió évvel ezelőtt vulkánkitörések okoztak globális fölmelegedést, ami tömeges kihaláshoz vezetett, ma emberi tevékenység következtében kerül a légkörbe a természetes folyamatokat felborító mennyiségű széndioxid. Rá kell ébrednünk, hogy környezetünk mai változásai rendszerszintűek, és a földtörténeti múlt feltárása segítséget jelenthet a a jelenlegi klímakrízis megértéséhez – és talán orvoslásához is. Pálfy József egyetemi tanárral, az MTA–MTM–ELTE Paleontológiai Kutatócsoport vezetőjével akadémiai székfoglalója kapcsán beszélgettünk.

Mi az a fekete pala, és miért fontos?
Nagy szervesanyagtartalma miatt sötét színű, jól rétegzett, sokmillió éves üledékes kőzet, mely a tenger fenekén képződött, és azért nem oxidálódott, mert a környezetében nem volt meg a szokásos mennyiségű oxigén. A tengerfenéken élt állatok maradványai hiányoznak belőle, ami szintén oxigénhiányra utal. Ilyesmi ritkán fordul elő, és ha nagy területen, a világóceán különböző pontjain képződik ilyen üledék, azt jelenti, hogy baj van a környezettel általában. A geológusok ezt óceáni anoxikus eseménynek hívják.

A toarci esemény is ilyen volt?
Igen. A jura időszaknak ez az eseménye viszonylag rövid ideig tartott, ami alatt néhány 10–100 ezer évet értünk, de ha belegondolunk, hogy

a jura időszak mintegy 55 millió évéből jónéhány ezer év a krízissel telt,

akkor látjuk, hogy rendkívüli dologról van szó.

A toarci anoxikus eseményre először az alsó jura rétegsorokban gyakori, szerves anyagban dús, fekete pala üledékek hívták fel a figyelmet. A kutatások később azt is igazolták, hogy a tengeraljzat oxigénszegénysége kihalást idézett elő a tengeri élővilágban, a szénkörforgás egyensúlyának felborulását pedig szénizotóp-anomáliák bizonyítják. Kormeghatározási adatokkal közel két évtizede igazoltam, hogy e jelenségek egyidősek a Karoo-Ferrar nagy magmás provincia vulkanizmusával, és az egyidejűség felveti az ok-okozati összefüggés lehetőségét. Az elmúlt években munkatársaimmal és diákjaimmal folytattuk a vulkanizmus által előidézett környezetváltozásoknak és az élővilágra gyakorolt hatásának kutatását, és ma már számos módszer alkalmazásával egyre pontosabb képet alkothatunk az események láncolatáról.

Honnan tudjuk, hogy ez az esemény éppen 183 millió évvel ezelőtt történt?
Hogy valami történt, onnan tudjuk, hogy az üledékek sorában megjelenik az a bizonyos fekete pala réteg, ez a Mecsekben mintegy 12 méter vastag, és teljesen más az üledék alatta is, fölötte is. Tehát valami valaminek a következtében megváltozott. Hogy mikor? Úgy tűnik, tudományos pályafutásom legnagyobb eredménye az erről szóló cikkem, ami még a doktori kutatásaimból kerekedett ki.

Toarci fekete pala rétegei Angliában, Yorkshire-ben

A számszerűsítés radiometrikus kormeghatározással, urán-ólom módszerrel történt. A radioaktív urán izotópok bomlanak, ólom izotópok keletkeznek belőlük, ezeknek az izotópoknak az arányát mérjük a cirkon nevű ásványban. Ez az ásvány a vulkánokból származó hamuban található, ami a tengerbe kerülve az üledékes rétegsorokban megőrződött. Voltak vulkánkitörések 183 millió évvel ezelőtt is, azok tengerbe hullott porából kiválogatjuk a cirkonkristályokat, ezeket vizsgáljuk. Ha a vulkáni eredetű réteg alatt, fölött találunk ősmaradványokat, azoknak a korát is meg tudjuk állapítani, úgy a Mecsekben, ahogy Kanadában is.

És miért fontos, hogy számszerűsíteni tudjuk, mi mikor történt?
Gondolhatunk erre úgy, mint az emberi történelemre. Ott is fontosak az évszámok, el kell tudjuk helyezni az eseményeket az időben. A korszakokra tagolásunk pedig min alapul? A nyugodt időszakokban nem sok minden történik, alig van változás, de ha jön egy kataklizma, egy nagy háború vagy hirtelen kitörő forradalom, akkor minden felbolydul és megváltozik. A földtörténeti események során végbemenő jelentős környezetváltozások tömeges kihalást vontak maguk után. Ami igazán érdekes számomra, hogy az általam vizsgált mindkét földtörténeti esemény idején rövid ideig tartó, de nagyon intenzív, nagy kiterjedésű vulkanizmus történt valahol a Földön, nagy mennyiségű vulkáni anyag került felszínre rövid időn belül. Vulkánok mindig pöfögnek itt-ott, de néhány tízmillió évente, úgy tűnik, bekövetkeztek olyan, rengeteg bazaltot produkáló vulkáni események, amelyek során hatalmas mennyiségű széndioxid is jutott a levegőbe. Ez, mint üvegházhatású gáz, hirtelen fölmelegedést okoz, vagyis globális klímaváltozást, amire az élővilág reagál.

A pontos koradatok segítségével

sikerült bizonyítani a bazaltos vulkánkitörések egyidejűségét a világ különböző pontjain,

Dél-Afrikából és az Antarktiszról, pontosan abból az időből, amelyikből nálunk a Mecsekben a fekete pala származik. Ez arra utal, hogy ezekkel az epizódokkal valami rendszer szinten felbolydult.

Az egyidejűség felfedezése milyen rendszerszerűség megállapításához vezetett?
A földtörténeti korszakolás alapját az egyes fajok kialakulásának és kihalásának egymásutánisága jelenti, ami legjobban tengeri üledékekben nyomozható. Ez a relatív időskála már régóta ismert volt, de egy-egy ősmaradvány számszerű korát csak akkor tudtuk megmondani, amikor az izotópos kormeghatározási módszerek eljutottak a megfelelő szintre. A 90-es években Kanadában készítettem a PhD-met, pezsgő szellemi közegben dolgozhattam, ahol ezeket az újszerűnek számító módszereket kipróbálhattam, és kalibrálni tudtam a földtörténeti időskálát: pontosan a jura időskála számszerűsítéséről szólt a PhD-m.

Alaszkai terepi munka PhD-hallgatóként doktori témavezetőjével, Paul Smith-szel (jobbra)

Ahogy aztán már itthon, a Collegium Budapest posztdoktoraként olvasgattam az Antarktiszon és Dél-Afrikában (ahol én korábban soha nem jártam) lezajlott vulkanizmusról és ezeket beillesztettem az általam felállított időskálába, rádöbbentem az egyidejűségre, hogy mindez akkor történt, amikor a kihalások is. Sőt, a Mecsekben felfedezett fekete pala is ugyanebből az időből származik!

Észrevettem egy összefüggést, amiről kiderült, hogy általános érvényű:

a nagy területeket egyidejűleg érintő vulkánkitöréseknek markáns környezetváltozás a következménye, és az élővilág nagy kihalásait vonják maguk után. Vagyis, ha nagy kiterjedésű, intenzív vulkáni működés által a levegőbe kerülő széndioxid fölmelegedést okoz, az markáns környezetváltozással jár, és tömeges kihalás a következménye.

A 183 millió éves történetnek mai tanulságai is vannak: a légkör, az óceán és a bioszféra ember által előidézett változásai több szempontból hasonlítanak a kora jura folyamataihoz.
Valóban, számos nyugtalanító párhuzam vonható a természet kora jura krízise és a környezetünket ma sújtó, ember okozta változások között. A bioszféra válságainak egyike a jura időszak első harmadában, a toarci korszakban következett be, egy időben a Karoo-Ferrar nagy magmás provincia intenzív vulkáni tevékenységével. A tengeri élővilág kihalását a vulkánkitörések révén a légkörbe jutó szén-dioxid, az ezáltal kiváltott éghajlatváltozás és gyors környezetváltozások láncolata okozhatta mintegy 183 millió évvel ezelőtt. Ma ugyanez történik: hirtelen jelentősen megnövekedett a légköri CO2, egyre fokozódik a globális felmelegedés, a tengeraljzaton egyre nagyobb kiterjedésben találhatók oxigénben szegény „halott zónák” (például a Balti-tengerben), savasodnak az óceánok.

A tudományos körökben csaknem teljes a konszenzus arról, hogy a mai klímaváltozás emberi beavatkozás következménye.
A klíma, ahogy a földtörténetből tudjuk, mindig változik, de nem mindegy, hogy milyen ütemben és mértékkel. A 183 millió évvel ezelőtti toarci esemény mértéke, üteme a maihoz nagyon hasonló, a kettő rímel egymásra. De ma nem természetes módon, vulkáni eredettel, hanem a fosszilis tüzelőanyagok égetéséből származó CO2 terhelésünk miatt indult el a fölmelegedés, aminek következtében nemcsak a tengerfenéki üledékek válnak egyre élettelenebbé, hanem a szárazföldön is kihalóban vannak egyes fajok. Ugyanez történt 183 millió éve, csak akkor annak, ismétlem, természetes oka volt, most pedig emberi tevékenység következménye.

Ha a széndioxid szintje megnő, melegebb lesz. A klíma hosszútávú átlag, de a mindennapjainkban az időjáráson valamennyien érezzük, hogy valami nincs rendben, most például extrém meleg őszünk volt. A klímakutatók a hetvenes évektől egyre biztosabban állítják, hogy a széndioxid vezérelte felmelegedésben nyakig benne vagyunk.

A klímaváltozás mára tapasztalati úton mindenkit megérintő valóság,

és ez talán fogékonyabbá tesz minket, hogy a tudományos magyarázatot elhiggyük, és tegyünk is valamit a felmelegedés ellen.

A toarci krízis néhány 100 ezer évig tartott, a mai probléma viszont mindössze jó 200 éve, az ipari forradalommal kezdődött, és nehéz a lefutását prognosztizálni, akár csak a következő 100 évre is. Nagy kérdés, mekkora lesz a felmelegedés, tudjuk-e mondjuk 2°C-on belül tartani.

Hogy kerül egy ilyen időben, térben kiterjedt probléma közelébe az ember?
Az ELTE geológus hallgatójaként klasszikus őslénytani témájú szakdolgozatom volt. Szerettem az Őslénytani Tanszék nyugodt légkörét, majd a Természettudományi Múzeum Őslénytárában kezdtem kutató muzeológusként dolgozni, Vörös Attila volt a külső konzulensem, ő hívott oda. De a kalandvágyam odébb sodort, matematikus bátyám révén tudtam, hogy a tengerentúlon nem lehetetlen ösztöndíjjal továbbtanulni. Jelentkeztem Kanadába, ez még 1989 előtt volt, majd később visszamentem PhD-zni is, és akkor már urán-ólom cirkon kormeghatározással bővítettem ki az őslénytani tanulmányaimat.

2010-ben jöttem át a Természettudományi Múzeumból az ELTE-re, az Általános és Alkalmazott Földtani Tanszékre, amit hét évig vezethettem is, közben a Paleontológiai Kutatócsoport vezetése is a feladatom lett. Az egyetemen temérdek oktatási feladat van, kevesebb idő jut sajnos a terepi utazásokra és kutatásra. Szerencsére a hallgatói projektek vittek előre, és a hazai terepi lelőhelyek is számos felfedezésre, vizsgálatra adnak lehetőséget. Lehet a toarci esemény kérdését, ilyen korú kőzeteket tanulmányozni a Mecsekben, a Gerecsében és a Bakonyban is.

A hazai vizsgálatok a korábbi elméletem újabb részletekkel való kiegészítését, igazolását jelentették.

Fény derült a területi különbségekre az egykori nyílt, mély óceán és a sekély tenger között, az időbeli felbontást is tudtuk finomítani. Hiába foglalkozom több mint húsz éve ezzel, nem tudtam még ráunni.

Mennyire lehet Magyarországról a nemzetközi vérkeringésben benne maradni?
Mindig is igyekeztem aktívan részt venni a nemzetközi szakmai életben. Kanadában hosszú éveket töltöttem kutatással, és dolgoztam Németországban is. Ez jelentett alapot ahhoz, hogy később lépést tudjak tartani a szakma fejlődésével. Kutatási területemmel, a jura időszakkal foglalkozik egy nemzetközi tudományos bizottság, amelyet négy évig elnököltem, mondhatni, én voltam a „főjurás” a világban, ez elég furcsán hangzik, de nekem nagy megtiszteltetés volt. Itt az ELTE-n 2022-ben rendezzük meg a legnagyobb, jurával foglalkozó nemzetközi kongresszust. Négy évente gyűlnek össze a szakma legkiválóbb képviselői, hogy megosszák új kutatási eredményeiket. Most mi szervezzük a soron következő összejövetelt. Bízom benne, hogy addigra még több újdonságról számolhatunk be tanítványaimmal és munkatársaimmal.

Visszakanyarodva a mához, hogyan járulnak hozzá eredményei a klímakutatáshoz?
Az ipari forradalom óta kis híján a másfélszeresére nőtt a levegő széndioxid tartalma. Mi lesz, ha ez megkétszereződik? Milyen klímakövetkezményekkel számolhatunk, ha akár csak a viszonylag könnyen elérhető szénhidrogén készleteket teljesen felhasználjuk energiatermelésre vagy gépjárműveink üzemanyagaként?

A klímakutatás nem kísérletes tudományág!

Itt nem lehet beállítani egy kísérletet, amiből majd kiderül valami, és megismételjük, ha pontosabb eredményeket akarunk. A felvetődő kérdésekre válasz csak a múltbeli eseményekből adható, ezek nyomán lehet aztán számítógéppel modellezni a jövő folyamatait. Alapvető fontosságú, hogy ha a múltban voltak már hasonló időszakok, azok történetét próbáljuk meg minél pontosabban megismerni. „A múltból jön a fény, amely a jövőt világítja meg!” – ahogy az ELTE Rektori Hivatal udvarán a Vergiliust és Dantét ábrázoló szobor talapzatán is olvasható.

Pálfy József székfoglaló előadását itt hallgathatja meg.

Az interjút Koncz Virág készítette.
Címlapfotó: Szigeti Tamás / MTA