Pátrání po dávných (ne)příbuzných a věštění z mnohočetných astronomických sinusoid

Globální změna klimatu, nezpochybnitelně způsobená člověkem, a dlouhodobé cykly dob ledových a meziledových, způsobené astronomickými činiteli. Dvě síly, na které nezbývá současnému člověku tváří v tvář k vědeckým faktům než vyděšeně hledět. (Užili jste si léto, že?) Jak spolu ale souvisí? Můžeme se těšit že naše potomky ve vzdálené budoucnosti nástup doby ledové zachrání před účinky všech skleníkových plynů vypuštěných do atmosféry? A jaké to bylo za našich dávných předchůdců během poslední doby meziledové? Užili si ho ti čerchmanti do sytosti?

Nejspíš jste někdy viděli graf teplot za několik posledních stovek tisíc let. Doby ledové jsou v něm norma a doby meziledové jsou jen drobné ostrůvky pozitivní deviace, tak to alespoň platí ve čtvrtohorách, tedy posledních asi 2,6 milionu let historie planety. V jedné takové době meziledové se právě nacházíme, a už jen pouhým okem lze z grafu vidět, že je pomalu na čase nechat zase půlku severní polokoule zavalit ledem. Pokud jsme tedy jeho příchod neoddálili!

O teplotách v hluboké minulosti svědčí hlubinné vrty do antarktických ledovců, které obsahují drobné bublinky pravěké atmosféry, z nichž se dovíme koncentraci CO₂ v ppm (partes per million). Preindustriální koncentrace je 280 ppm CO₂, minimum z poslední doby ledové je 180 ppm, současná koncentrace je přes 430 ppm (jujky!). S tímto měřítkem je ve výrazné shodě změna obsahu isotopu ¹⁸O ve vrstvách usazenin na dně moří. Voda s tímto “těžkým” kyslíkem se totiž odpařuje o něco méně než voda s běžným 16O, ten se v dobách ledových kumuluje v ledovcích, zatímco oceány jsou v té době nabohaceny o těžký kyslík. Ten je pak inkorporován do schránek mořských organismů, a ty způsobují nánosy na dně, které takto nepřímo svědčí o obsahu ledu na pevninách. Rozdělují pak období v historii na období “Marine Isotope Stages” (MIS), přičemž současná je MIS 1, a poslední doba meziledová je MIS 5e, jinak nazývaná taky jako Eemský interglaciál, trvající od -129 do -116 tisíc let. Všimněte si, že to není celé MIS 5, ale jen 5e. Zbytek MIS 5 (5d, 5c, 5b, 5a) jsou fáze nástupu plnohodnotné doby ledové (MIS 4), kde 5d a 5b jsou chladnější a 5c a 5a jsou mírná oteplení.

Abychom se podívali na poslední i budoucí doby ledové, musíme nejdřív pochopit, jak vlastně fungují. O těch proběhlých máme doklady v hlubinných vrtech v ledu a v isotopech kyslíku v mořských usazeninách. S těmito zpětnými objektivními měřítky by pak teoreticky měly nějak korelovat takzvané Milankovičovy cykly, souhra několika proměnných, která dává dohromady reálný spouštěč střídání dob ledových a meziledových. Jmenovitě se jedná o excentricitu oběžné dráhy země (jak moc je/není eliptická), oblikvita, tj. sklon zemské osy (jak extrémní jsou roční období) a precese, tj. které roční období panuje na polokouli se zásadním množstvím pevniny (tj. severní), když je Země nejblíž ke slunci.

Jako důsledek souhry těchto proměnných pak zásadní roli hraje insolace (tok sluneční energie) v létě na severní polokouli. Na severní polokouli, jak zmiňuji, je výrazně více pevniny, na které se můžou tvořit stabilní ledovce. Jako měřítko se používá letní insolace na 65° severní šířky. Pokud je dostatečně nízká, sníh který napadal v zimě nezvládne během léta odtát a začne se akumulovat, a to je ten kruciální spouštěč nástupu doby ledové. Jakmile jsou pevniny pokryté sněhem, přidá se jeden gigantický faktor, fungující jako pozitivní zpětná vazba: albedo sněhové pokrývky, tedy její schopnost odrazit sluneční záření a tím pádem zamezit tomu, aby se jeho energie akumulovala na Zemi.

Insolace ale nepřispívá jen ke spuštění doby ledové, ale také je schopná ovlivnit klima během jejího průběhu. Souhra faktorů v Milankovičových cyklech totiž chodí zhruba jednou za 100 tisíc let, precese jako jeden z těchto faktorů ale tiká poměrně výrazně přibližně 5× častěji, jednou za 21 tisíc let. Dovede například ovlivnit výskyt monzunů a vytvořit zelené koridory v pouštních oblastech Sahary a Arabského poloostrova, což mělo v prehistorii na vývoj člověka dost podstatný vliv.

Jaké to tedy vlastně bylo v této minulé době meziledové, v Eemském období? V maximu byly teploty vyšší než v preindustriálním období “naší” doby meziledové, hladiny moří byly o 6-9 metrů výše. Ale jak to bylo z hlediska lidí? Moderní člověk je přesvědčivě doložený do doby asi -300 tisíc let. V Eemském období už to byli anatomicky ti samí lidé jako jsme my, nic jim nechybělo, jejich mozek měl stejný potenciál, jen neměli ramena obrů, na kterých by mohli stát. V Eemském období ale stále měli trvale osídlenou jen Afriku. Pokud tedy jsme rasisti… ehm speciisti, a nepočítáme jejich blízké příbuzné Neandrtálce (se kterými jsme se později velmi intimně sblížili a obohatili se o jejich DNA), ti se totiž už v době nástupu moderního člověka v Africe jaksi dávno vyskytovali v Evropě a střední Asii, pravidelně sužované dobami ledovými, ale také v Levantu.

Na Eemském období je fascinující především existence dokladů o snahy moderních lidí využít situace kterou jim naskytlo, a proniknout z Afriky dál. Monzuny se díky precesi posunuly na sever a umožnily vznik zeleného koridoru. Skrz něj moderní lidé pronikli do Levantu a na Arabský poloostrov právě už v Eemském období. Víme o nich díky nalezišti v jeskyni Skhul v Levantu, datovanému do období mezi -130 až -100 tisíc let. Překvapivé na tom je, že tato expanze v Eemském období, které bylo velmi příznivé, nevedla k žádnému dalšímu rozšíření lidí po světě, a už vůbec ne k rozkvětu civilizace. Naopak, vedla k jen velmi křehkému výskytu kousek za Afrikou, který nezanechal žádnou trvalou přítomnost.

Možná ne tak docela. Na altajiském jeskynním nalezišti se z kosti neandrtálské ženy podařilo přečíst genom s příměsí DNA moderního člověka, která se tam dostala zhruba před 100 000 lety, byli to tedy možná právě oni. V neandrtálcích z Evropy ani v denisovanech nic takového není, šlo tedy nejspíš o ojedinělé lokální setkání, možná někde na Blízkém východě. Tenhle přenos šel opačným směrem než ten, díky kterému neseme slavné 2 % neandrtálské DNA v našem genomu, ne od neandrtálců k nám, ale od nás k nim, a pak se po něm slehla zem společně s neandrtálci.

Precese pak v dalších obdobích přinesla ještě další expanze, doklady o nich máme z dalšího naleziště v jeskyni Qafzeh taktéž v Levantu (-110 až -90 tisíc let) a také velmi skromných nálezů z pouště Nafúd na Arabském poloostrově (-95 až -86 tisíc let). To už je poměrně dlouho po skončení Eemského období ale také dlouho před tou “naší” expanzí z Afriky, začínající až v -70 až -50 tisících let, která je mnohem lépe zmapovaná. Zajímavé je, že tři zmíněné expanze časově víceméně kopírují pravidelné příznivé příspěvky precese, zatímco ta zdařená se odehrála mimo ně. Proč? Lidé byli tentokrát spíše motivovaní nepříznivými podmínkami v Africe osidlovat rozličnější prostředí a díky tomu pak narozdíl od předchozích neúspěšných expanzí měli větší schopnost flexibility při samotné expanzi z Afriky.

Eemské období skončilo relativně rychle, během “pouhých” následujících 10 000 let v období MIS 5d se utvořily ledovce a hladiny moří klesly o cca 40 metrů, a pak trvalo ještě dlouhých 35 tisíc let, než najela “plnohodnotná” doba ledová v období MIS 4. Paradoxně to bylo až tehdy, v mnohem méně příznivých podmínkách, když moderní lidé opět opustili Afriku a tentokrát se pak postupně rozšířili do dalších kontinentů, včetně Evropy, kde se potkali a částečně namíchali s Neandrtálci. Nízké hladiny moří v době ledové jim také pomohly k dosažení některých částí světa, což byla výhoda, kterou jim Eemské období dát nemohlo.

A teď co nás čeká v budoucnu. Na současném okamžiku z hlediska excentricity, oblikvity a precese Země je zajímavá jedna věc: excentricita je v současnosti velmi, velmi nízká. Precese je kvůli tomu také v zásadě nevýznamná a současná oblikvita ještě není dostatečně nízká, aby přispěla svým dílem. Dohromady to dává překvapivě jasný obrázek: impuls pro nástup další doby ledové nepřišel tak brzy, jako při posledních dobách meziledových. Moderní člověk se svou pokročilou civilizací, jíž dal ústup poslední doby ledové příležitost, má před sebou nečekaně dlouhou dobu meziledovou, než se okolnosti pro nástup doby ledové znovu sejdou. Ganopolski et al. 2016 vypočítali, že nástup doby ledové jsme dokonce velmi těsně prošvihli ještě před industriální revolucí a tato doba meziledová by i bez jakéhokoli lidského vlivu trvala klidně ještě 50 tisíc let - byla by tedy 4-6x delší než několik posledních dob meziledových! Koncentrace CO₂ v atmosféře na spuštění doby ledové samozřejmě vliv má, v preindustriální době sice nebyla jakkoli abnormální, ale i tak byla relativně vysoká, a i to přispělo k tomuto těsnému prošvihnutí. 

Lidská činnost v industriálním věku vede k vypouštění skleníkových plynů do atmosféry v obrovském množství a nezdá se, že bychom měli jakoukoli ochotu šlapat na brzdu. Vliv na nástup doby ledové to pochopitelně mít bude také, protože přítomnost skleníkových plynů v atmosféře, především tedy CO₂, je sice geologickými mechanismy postupně odbourávána (uhličitano-křemičitanový cyklus), ale nesmírně pomalu, s doběhem v řádu statisíce let. A to celkem jasně znamená jedinou věc, nástup doby ledové je o alespoň 100 000 let odložen. Což velmi zhruba odpovídá tomu, že graf dob ledových a meziledových bude mít místo očekávané doby ledové zcela extrémně dlouhou dobu meziledovou.

Co jsem se při psaní tohoto textu dověděl bylo, že představa “doba ledová nás jednou možná zachrání před důsledky antropogenní globální změny klimatu” stojí na příliš halucinogenních základech. Doba ledová totiž není jev který by přicházel a odcházel se železnou pravidelností, jak to z grafů změny teplot v průběhu posledních několika statisíc let vypadá, ale jev který má své spouštěče, které fungují na principu souhry. Pokud se nesejdou, spouštěč nezafunguje. Bohužel pak ale sama o sobě oblikvita v podstatě vůbec neovlivňuje globální insolaci, jen ji redistribuuje mezi rovníkovými a polárními oblastmi, precese mezi sezónami a excentricita by sice alespoň trochu přísun energie ovlivnit mohla, zrovna teďka to teda ale rozhodně nedělá. Vlastně jsme to mohli pozorovat posledních 11 000 let: letní insolace na severní polokouli za tu dobu setrvale klesala, a nakonec vyprodukovala za posledních cca 5 milénií globální pokles teploty o pouhých 0,7 °C, aby pak následně industriální revoluce všechno jedním švihem hokejkového grafu smazala.

Jak jsem už zmínil, to co reálně hraje zcela zásadní roli v udržení doby ledové po tak dlouhou dobu je především role albeda sněhové pokrývky jako pozitivní zpětné vazby, ne souhra precese, oblikvity a excentricity v Milankovičových cyklech, ty opravdu dělají jen spouštěč. Navíc tyto jevy operují v časových intervalech v řádu desetitisíců a statisíců let, kdežto antropogenní vlivy se projevily extrémně prudce v řádu stovek let, a ti co jsou za volantem na brzdu prostě nešlápnou (a kdyby ji sešlápli, brzdná dráha trvá sto tisíc let). Takže ne, žádné astronomické jevy nás nezachrání, nic nás nezachrání, už jsme si to vypustili do vzduchu a teď to tam je a nedá se toho rychle zbavit.

Lidé v Eemském období zažili vlivem výrazné orbitální excentricity jiný svět, ve kterém se jim cesta z Africké domoviny otevírala a zavírala podle stavu precese, tak prostě na cestu vstupovali a pak mizeli. My máme nyní orbitální excentricitu na minimu a vlivem toho “klid na práci”. Doba ledová nepřijde, nevyhubí nás, ani nezachrání před sebou samými. Dohnali jsme teplotní maximum z Eemského období a máme před sebou těch 6-9 metrů mořské hladiny a pak ještě víc. Tehdejší oteplení bylo soustředěné na léto severní polokoule vlivem precese. To naše je globální a celoroční, a na Antarktidě je mnohem víc ledu, který roztaje.