Geologická regulácia zemskej klímy v časových horizontoch stoviek tisíc rokov je kľúčovou témou v prírodných vedách, ktorá má dôsledky pre vývoj života aj pre dlhodobé dopady antropogénnych emisií uhlíka. Prevláda názor, že stabilizácia klímy prebieha prostredníctvom negatívnej, stabilizujúcej spätnej väzby – planetárneho klimatického „termostatu“ – kde klimaticky citlivé zvetrávanie silikátových hornín na pevnine odstraňuje atmosférický oxid uhličitý.

Hoci tento mechanizmus funguje ako primárna regulácia, Dominik Hülse a Andy Ridgwell predstavili výsledky modelov, ktoré naznačujú, že táto stabilizácia môže byť prekonaná rýchlejšími procesmi. Epizodický výskyt extrémneho ochladzovania a udalostí „snehovej gule Zeme“ (Snowball Earth) počas prekambria (pred 539 miliónmi rokov) naznačuje, že v minulosti mohla účinná regulácia zlyhávať. Historický výskyt rozsiahleho ukladania organického uhlíka naznačuje pôsobenie ďalšieho planetárneho mechanizmu odstraňovania $\text{CO}_2$ a potenciálne aj druhého termostatu.

Autori sa zamerali na povahu interakcie medzi zvetrávaním a ukladaním organického uhlíka, čo bolo predtým neznáme kvôli nedostatku vhodných globálnych modelov uhlíkového cyklu. Použili efektívny model, ktorý už zahŕňal termostat silikátového zvetrávania a doplnili do neho kľúčové organické geologické procesy, ako je uuvoľňovanie CO2 zo zvetrávania kerogénu a jeho odstraňovanie ukladaním organického uhlíka v morských sedimentoch. Zahrnuli tiež fosfor (P), ktorý reguluje dostupnosť živín pre morský planktón, a tým aj produkciu a ukladanie organického uhlíka.

Zistenia ukazujú, že termostat založený na organickom uhlíku môže byť citlivejší a prevážiť silikátový zvetrávací termostat, čím začne dominovať v dlhodobej regulácii klímy. Model simuloval reakciu na počiatočné masívne uvoľňovanie CO2 a poruchy globálneho otepľovania. V teplejšom a produktívnejšom oceáne klesá rozpustnosť kyslíka O2 a zvyšuje sa rýchlosť rozkladu organickej hmoty, čo vedie k šíreniu anoxie na morskom dne.

V týchto anoxických podmienkach sa fosfor (P) recykluje späť do oceánu efektívnejšie, než aby bol pochovaný spolu s uhlíkom. Tento redoxne citlivý proces regenerácie fosforu zosilňuje sedimentárne pochovávanie organického uhlíka, čo vedie k ešte vyššej produktivite a nižším hladinám O2. V dôsledku toho CO2 klesá rýchlejšie ako fosfor a globálna povrchová klíma sa ochladzuje pod svoju počiatočnú hodnotu.

Táto rýchla spätná väzba vytvára neočakávanú klimatickú nestabilitu. V priebehu niekoľkých stotisíc rokov dochádza k „podchladeniu“ (overcooling). Rozsah tohto podchladenia závisí od počiatočného stavu cyklov C a P a pri nižších hladinách O2 v atmosfére (60 % súčasných úrovní) môže presiahnuť 6 °C, čo je viac ako globálny teplotný rozdiel medzi dneškom a posledným glaciálnym maximom. Táto nestabilita závisí od počiatočnej rovnováhy medzi dvoma termostatmi.

Podchladenie je najsilnejšie v prechodných stavoch okysličenia oceánu a atmosféry a ponúka kauzálnu súvislosť medzi hlavnými prechodmi v okysličení počas prekambria a výskytom extrémnych ochladzovacích udalostí typu snehovej gule na Zemi. Existencia kritickej nestability v geologickej regulácii klímy je dôsledkom prítomnosti mikrobiálneho života. Výskum Hülse a Ridgwell (Science, 2025) naznačuje, že je potrebný nový pohľad na fungovanie zemských termostatov. JRi

Článok publikovaný v časopise Science .