Isótopos: Como os cientistas sabem que os seres humanos causam o aquecimento global?

A pergunta mais comum que as pessoas perguntam quando confrontado com todos os dados científicos sobre o aquecimento global do clima é como os cientistas podem estar certos de que os seres humanos são responsáveis ​​pelo aumento dos gases de efeito estufa, especialmente o dióxido de carbono. A resposta a esta questão é é

otopes.

Quais são os isótopos e rácios de carbono?

A isótopo é um átomo de um elemento que ocorre naturalmente com um número diferente de neutrões. Por exemplo, o carbono na maioria das vezes tem um número atómico de 12 (6 prótons e nêutrons 6) e é marcado por cientistas como carbono-12 ou ¹²C.

Mas outros átomos de carbono existir com diferentes números de nêutrons (carbono-13 ou ¹³C tem 6 prótons e 7 nêutrons e carbono-14 ou ¹⁴C tem 6 prótons e nêutrons 8). Você pode ter ouvido de ¹⁴C porque é o isótopo que decai com o tempo e que os cientistas usam na datação por radiocarbono.

Os átomos de carbono são constantemente ciclismo através de estar e de matéria inanimada. Quando as plantas absorvem átomos de carbono da atmosfera durante a fotossíntese, eles absorvem um maior número de ¹²átomos de C que ¹³átomos de C, porque o ¹³átomos de C são ligeiramente mais pesado na massa e reage um pouco diferente em reações químicas.

Os cientistas ambientais medir a assinatura isotópica dos vivos e não vivos coisas, comparando ¹³para C ¹²isótopos C. Essa proporção, ou razão, de isótopos de carbono (¹³C /¹²C) em plantas é diferente da proporção de isótopos de carbono na atmosfera. Porque a maioria das plantas prefere o ¹²C isótopo, o rácio de ¹³C /¹²C em plantas é mais baixa do que a relação de ¹³C /¹²C na atmosfera (onde nenhum processo biológico escolhe um isótopo através da outra).

Queimando material vegetal ou material vegetal fossilizada, como combustíveis fósseis, liberta o ¹²C isótopos que as plantas absorveram através de milhões de anos atrás fotossíntese para a atmosfera na forma de CO₂ moléculas. a acrescentado ¹²C isótopos na atmosfera diminuir o global ¹³C /¹²relação C.

Os cientistas ambientais comparar a proporção de isótopos de carbono na atmosfera hoje para a proporção de isótopos de carbono na atmosfera ao longo dos últimos dois mil anos. (Felizmente, núcleos de gelo na Groenlândia e na Antártica foram aprisionando bolhas de gás atmosférico durante milhares de anos!)

O que os cientistas descobriram é que, enquanto as quantidades totais de CO₂ na atmosfera tem aumentado, a razão entre ¹³C /¹²C tem obtido muito mais baixo desde 1850 - bem na época em que os humanos começaram a queimar combustíveis fósseis para energia durante a Revolução Industrial.

Têm rácios de carbono mudou?

Antes de seres humanos começaram a queima de combustíveis fósseis, os rácios de carbono naturalmente deslocado cerca de 0,03 por cento sobre um par mil anos. Ao longo dos últimos 150 anos (desde que os humanos começaram a queima de combustíveis fósseis), a assinatura isotópica do carbono da atmosfera mudou mais de 0,15 por cento.

Embora esse percentual parece pequeno, é cinco vezes mais do que a mudança natural. Os cientistas consideram uma mudança tão grande para ser significativo, ou além do que poderia ocorrer devido ao acaso.

Uma mudança significativa significa que algo diferente está atuando no sistema para mudar as coisas a partir do que tem sido normal para os últimos 10.000 anos ou mais. O algo diferente no sistema climático da Terra é a inovação industrial humana e sua capacidade de puxar carbono do fundo da terra e injetá-lo para a atmosfera.

A pergunta que os cientistas estão pedindo hoje já não é E se ações humanas têm levado ao aumento gases de efeito estufa e um clima mais quente, mas sim o que agora? O que um clima mais quente significa para a civilização humana? E como podem os seres humanos usam a sua influência poderosa sobre o sistema climático da Terra para conservar os recursos e modo de vida que eles dependiam de há milhares de anos?

Para responder a perguntas sobre como GHGs aumento vai afetar o clima da Terra no futuro, os cientistas olhar para o passado para ver se uma situação semelhante à de hoje já existiu antes.