Почему важен углерод?

Углерод находится в двуокиси углерода, парниковом газе, удерживающем тепло вблизи Земли. Он помогает Земле удерживать часть тепла, которое она получает от Солнца, чтобы оно не улетучивалось обратно в космос. Но СО₂ хорош только до определенного момента — после этого температура Земли слишком сильно повышается. Исследовательские спутники НАСА, такие как OCO-2 и OCO-3, изучают, как углерод перемещается по планете.

Что такое углерод?

Сделайте глубокий вдох. И выдохните. Вы только что выдохнули углекислый газ!

Люди выдыхают углекислый газ. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Все живые существа на Земле содержат углерод. Даже вы содержите углерод. Много! Как и любое другое живое существо на этой планете, мы являемся частью земного углеродного цикла. Растения поглощают CO₂. Они удерживают углерод и отдают кислород. Животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ. Углерод, в том числе двуокись углерода, в течение длительного времени циркулирует в воздухе и выходит из него. Этот круговорот углерода оставался сбалансированным в течение длительных периодов времени.

Углеродный цикл. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Что такое углекислый газ?

Углекислый газ является важным газом для жизни на планете. (Помните наши глубокие вдохи и выдохи?) Крайне важно поддерживать защитную оболочку, которой является атмосфера Земли. Углекислый газ часто называют «CO-2» (произносится «си-о-два») и пишут как «CO₂", потому что "C" означает углерод, а "O" означает кислород. Углекислый газ является одним из основных парниковых газов на Земле.

Углекислый газ называется CO₂ потому что к одному атому углерода присоединены два атома кислорода. На этой иллюстрации молекулы диоксида углерода показан более крупный атом углерода (обозначенный буквой C) между двумя атомами кислорода (обозначенный буквой O). Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Парниковые газы задерживают солнечное тепло. Без парниковых газов это тепло покидало бы атмосферу Земли и возвращалось в космос. Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов, меняет баланс между количеством углерода в воздухе и количеством углерода, хранящимся в растениях и океане. Эти действия вызывают количество CO₂ в воздухе, чтобы подняться. Большое увеличение CO₂ в нашей атмосфере может негативно повлиять на климат Земли.

Теплица удерживает солнечную энергию внутри и сохраняет растения в тепле. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Земная атмосфера удерживает часть солнечного тепла, не давая ему уйти обратно в космос ночью. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Так вреден ли углекислый газ?

Вот большая и важная вещь о CO₂: Это парниковый газ. Это означает СО₂ в атмосфере задерживает тепло близко к Земле. Это помогает нашей планете удерживать часть тепла, которое она получает от Солнца, поэтому вся энергия не уходит обратно в космос.

Этот анимированный рисунок показывает, как парниковый эффект проявляется в атмосфере Земли. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Если бы не этот парниковый эффект, океан Земли был бы заморожен. Если бы не парниковый эффект, Земля была бы ледяным шаром! Земля не была бы прекрасной сине-зеленой планетой жизни, какой она является.

Если бы не парниковый эффект, Земля выглядела бы как на картинке слева: ледяной шар! Но наша планета полна жизни и жидкой воды из-за парникового эффекта. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Итак, СО₂ и другие парниковые газы хороши, но только до определенного момента. СО₂ настолько хорошо удерживает тепло от Солнца, что даже небольшое увеличение содержания CO₂ в атмосфере может сделать Землю еще теплее.

Две стороны углекислого газа. Узнайте больше о различных парниковых газах здесь! Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

На протяжении всей истории Земли всякий раз, когда количество CO₂ в атмосфере повысилась, температура Земли также повысилась. А когда температура повышается, СО₂ уровни в атмосфере увеличиваются еще больше, в основном из-за той роли, которую океан играет в круговороте углерода. По мере повышения температуры океаны выбрасывают в атмосферу накопленный углекислый газ — подобно тому, как стакан содовой теряет свои пузырьки в теплый день.

Этот график показывает, как атмосферный CO₂ возросла после промышленной революции. Авторы и права: Люти Д. и др., 2008 г.; Этеридж Д.М. и соавт. 2010 г.; Данные ледяного керна Востока/J.R. Пети и др.; NOAA Мауна-Лоа, Колорадо₂ записывать.

Как НАСА узнает об углекислом газе?

Как наша планета справляется с этим изменением одного из ключевых элементов жизни на Земле? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно внимательно следить за углеродом.Нам нужно знать, как и где он входит в атмосферу и выходит из нее, и как он взаимодействует с погодой и климатом.

Исследовательские спутники НАСА изучают, как углерод перемещается по планете.

Орбитальная углеродная обсерватория НАСА 2, или OCO-2, запущена в 2014 году для измерения CO.₂ для лучшего наблюдения за углеродным циклом Земли. OCO-2 исследует важные вопросы об углекислом газе на Земле из космоса! OCO-2 НАСА также помогает изучить, как измерения из космоса могут предсказать будущее CO.₂ увеличивается и его влияние на климат Земли.

Иллюстрация OCO-2, производящего измерения углекислого газа на Земле из космоса. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Используя такие технологии, как OCO-2, мы можем измерять и картировать углекислый газ из космоса, что поможет нам понять взаимодействие между углеродом и климатом.

Проверьте Климатическую машину времени, чтобы увидеть, как CO₂ и температура менялись вместе на протяжении всей истории.