Karbon – livets kretsløp
Karbon er livets byggestein, men tempo gir retning.
Hvert eneste levende vesen på jorden er bygget av karbon. Du og jeg. Trærne utenfor vinduet. Bakteriene i jorda. Hvalen i havet. Alt liv vi kjenner til, er karbonbasert.
Det er lett å glemme dette når vi hører om karbondioksid i nyhetene. Der fremstår det ofte som noe fremmed, noe farlig, noe som må bekjempes. Men karbon er ikke en fiende. Det er selve grunnstoffet livet er bygget av.
For å forstå klimaet, må vi forstå karbon. Ikke som et problem, men som et kretsløp – en evig dans mellom luft, hav, jord og liv.
Hva er egentlig karbon?
Karbon er et grunnstoff – et av de omtrent hundre byggesteinene alt i universet er laget av. Det har atomnummer seks, som betyr at det har seks protoner i kjernen. Men det interessante med karbon er ikke tallene. Det er egenskapene.
Karbon er usedvanlig allsidig. Det kan binde seg til nesten hva som helst, inkludert seg selv. Det kan danne lange kjeder, ringer, forgreininger og komplekse strukturer. Denne allsidigheten er grunnen til at livet «valgte» karbon som sin byggestein. Ingen andre grunnstoffer kan danne like mange ulike forbindelser.
Når karbon binder seg til oksygen, får vi karbondioksid – en gass som finnes naturlig i luften. Når karbon binder seg til hydrogen, får vi hydrokarboner – grunnlaget for olje og gass. Når karbon inngår i komplekse molekyler sammen med oksygen, hydrogen, nitrogen og andre stoffer, får vi proteiner, fett, karbohydrater og DNA – byggesteinene i kroppen din.
Alt dette er karbon i ulike former.
Karbonets mange hjem
Karbon finnes overalt på jorden, men det er ulikt fordelt. Tenk på det som et stoff som stadig flytter mellom ulike «hjem» – noen store, noen små, noen der karbonet blir lenge, andre der det bare er på gjennomreise.
Atmosfæren er et relativt lite hjem for karbon. Den inneholder rundt 900 milliarder tonn karbon, hovedsakelig i form av karbondioksid. Det høres kanskje mye ut, men sammenlignet med andre lagre er det beskjedent.
Havet er et langt større hjem. Det inneholder rundt 38 000 milliarder tonn karbon – over førti ganger mer enn atmosfæren. Mesteparten er løst i vannet som bikarbonat og karbonat. Havet og atmosfæren utveksler stadig karbondioksid over overflaten. Kaldt vann tar opp mer, varmt vann slipper ut mer.
Jord og vegetasjon inneholder også store mengder karbon. Verdens skoger, gressletter, myrer og jordlag holder på kanskje 2000–3000 milliarder tonn. Mye av dette er bundet i jord – døde planter og dyr som har blitt brutt ned og blandet inn i jordsmonnet over tusenvis av år.
Fossile lagre – kull, olje og gass – inneholder karbon som har vært lagret i millioner av år. Anslagene varierer, men det dreier seg om flere tusen milliarder tonn. Dette er karbon som en gang var del av levende organismer, men som ble begravd og omdannet under trykk og varme over geologisk tid.
Bergarter er det desidert største lageret. Kalkstein og andre sedimentære bergarter inneholder karbon tilsvarende titalls millioner milliarder tonn – mer enn alle de andre lagrene til sammen. Men dette karbonet beveger seg så sakte at det knapt spiller noen rolle på menneskelige tidsskalaer.
Det raske kretsløpet
Karbon flytter seg stadig mellom disse hjemmene, men i ulikt tempo. La oss begynne med det raske kretsløpet – det som skjer i løpet av år og tiår.
Fotosyntese er motoren i det raske kretsløpet. Planter trekker karbondioksid ut av luften og bruker solenergi til å bygge sukkermolekyler. Karbonet blir til blader, stammer, røtter og frø. Et stort tre kan binde hundrevis av kilo karbon i løpet av livet.
Respirasjon er motsatsen. Alle levende organismer – inkludert planter selv – puster. Når vi puster, brenner vi karbohydrater og slipper karbondioksid tilbake til luften. Det samme gjør dyr, sopp og bakterier. Respirasjon frigjør energi, men sender karbon tilbake dit det kom fra.
Nedbryting skjer når organismer dør. Bakterier og sopp bryter ned dødt materiale og frigjør karbonet, enten som karbondioksid til luften eller som næringsstoffer til jorda. En fallen trestamme i skogen kan ta tiår å bryte ned fullstendig. Alt karbonet den inneholdt, vil til slutt vende tilbake til kretsløpet.
Dette raske kretsløpet er i konstant bevegelse. Hvert år trekker planter inn enorme mengder karbondioksid fra atmosfæren. Hvert år slipper respirasjon og nedbryting ut omtrent like mye. Systemet er i en slags balanse – ikke perfekt, men tilnærmet.
Det langsomme kretsløpet
Ved siden av det raske kretsløpet finnes et langsommere et – prosesser som tar tusenvis til millioner av år.
Havet er en viktig del av dette. Når karbondioksid løses i sjøvann, kan det reagere med kalsium og danne kalsiumkarbonat – det samme stoffet som skjell og koraller er laget av. Når skalldyr og koraller dør, synker skallene til bunnen. Over tid blir de til sedimenter, og over enda lengre tid til kalkstein.
Denne prosessen fjerner karbon fra det aktive kretsløpet og lagrer det i stein. Det går sakte – millimeter med sediment per tusen år – men over geologisk tid har det bygget opp enorme mengder. Kalkstein fra Dover-klippene i England inneholder karbon som en gang var del av levende organismer i havet.
Forvitring av fjell er en annen langsom prosess. Når regnvann, som inneholder litt karbondioksid, siver gjennom bergarter, løser det opp mineraler og binder karbon. Elver fører de løste stoffene til havet, der de kan bli til nye sedimenter. Denne prosessen trekker karbondioksid ut av atmosfæren, men så sakte at det knapt er merkbart for oss.
Vulkaner sender karbon tilbake. Når kalkstein og andre karbonholdige bergarter varmes opp i jordens indre, frigjøres karbondioksid som til slutt kommer ut gjennom vulkanutbrudd. Dette er jordens måte å resirkulere karbon fra de dypeste lagrene.
Over millioner av år holder disse prosessene hverandre i en slags balanse. Forvitring og havbunnssedimentasjon fjerner karbon fra atmosfæren. Vulkaner sender det tilbake. Resultatet er at karbondioksidnivået i atmosfæren har holdt seg innenfor visse grenser gjennom det meste av jordens historie – riktignok med betydelige svingninger.
Fossilt karbon – lagret fortid
Noen steder i det langsomme kretsløpet har karbon blitt fanget i en blindvei. I stedet for å bli brutt ned og resirkulert, har det blitt begravd og bevart.
For hundrevis av millioner år siden var jorden et annet sted. Deler av den var dekket av frodige sumpskoger med kjempestore bregner og kråkefotplanter. Når disse plantene døde, falt de ned i stillestående vann der det var lite oksygen. Uten oksygen kunne ikke bakterier bryte dem ned fullstendig. I stedet ble det organiske materialet begravd under stadig nye lag av sedimenter.
Over millioner av år, under enormt trykk og varme, ble dette materialet omdannet. Plantene ble til torv, torven ble til brunkull, og brunkullet ble til steinkull. Karbonet som plantene en gang hadde trukket ut av luften, ble låst inne i svart stein.
Noe lignende skjedde i havet. Mikroskopiske alger og plankton døde og sank til bunnen. Under de rette forholdene – lite oksygen, riktig temperatur og trykk – ble de over tid omdannet til olje og gass. Disse hydrokarbonene samlet seg i porøse bergarter og ble fanget under tette lag av leire eller stein.
Dette er fossilt karbon – karbon som har vært ute av det aktive kretsløpet i hundrevis av millioner år. Det er som en gammel bankkonto som ingen har rørt på evigheter.
Karbon i bevegelse
For å forstå hvorfor karbon er viktig for klimaet, må vi tenke på bevegelse, ikke mengde.
Atmosfæren inneholder relativt lite karbon. Men det karbonet som er der, har stor betydning for temperaturen. Som vi så i forrige kapittel, holder karbondioksid på varme. Mer karbondioksid i luften betyr at mer varme holdes tilbake.
Det avgjørende er ikke hvor mye karbon som finnes totalt på jorden – det er hvor mye som befinner seg i atmosfæren til enhver tid. Og det avhenger av balansen mellom det som går inn og det som går ut.
I det raske kretsløpet er denne balansen ganske stabil. Planter trekker inn, respirasjon og nedbryting slipper ut. År etter år går det omtrent opp i opp.
Men hvis noe forstyrrer balansen – hvis mer karbon går inn i atmosfæren enn det som går ut – vil karbondioksidnivået stige. Og da vil temperaturen også stige.
Naturlige forstyrrelser
Gjennom jordens historie har karbon-balansen blitt forstyrret mange ganger av naturlige prosesser.
Store vulkanutbrudd kan sende enorme mengder karbondioksid ut i atmosfæren over kort tid. For 250 millioner år siden dekket massive vulkanske utbrudd i det som nå er Sibir store områder med lava. Utbruddene varte i hundretusenvis av år og frigjorde enorme mengder karbondioksid og andre gasser. Resultatet var en dramatisk oppvarming og den største masseutryddelsen i jordens historie.
Også endringer i havstrømmer kan påvirke karbon-balansen. Når havstrømmene endrer seg, kan det påvirke hvor mye karbondioksid havet tar opp eller slipper ut. Under overgangen fra istid til mellomistid steg karbondioksidnivået i atmosfæren, delvis fordi varmere hav slapp ut karbon som hadde vært lagret i dypvannet.
Til og med meteornedslag kan ha påvirket karbonkretsløpet. Nedslaget som utryddet dinosaurene for 66 millioner år siden, kan ha frigjort store mengder karbondioksid fra kalkstein i nedslaget – og fra skogbranner som fulgte.
Et spørsmål om tempo
Naturlige endringer i karbonkretsløpet har altså skjedd mange ganger. Noen ganger har de ført til oppvarming, andre ganger til avkjøling. Livet på jorden har overlevd dem alle, selv om det noen ganger har vært dramatiske konsekvenser for mange arter.
Men her er det viktige poenget: de fleste av disse endringene har skjedd sakte. Vulkanutbruddene i Sibir varte i hundretusenvis av år. Overgangen fra istid til mellomistid tok tusenvis av år. Selv de relativt raske endringene i jordens historie – de som skjedde over bare noen tusen år – ga økosystemer og arter tid til å tilpasse seg.
Det som er annerledes nå, er ikke at karbon flyttes. Det er hvor fort det flyttes.
Når vi brenner fossilt brensel, tar vi karbon som har vært lagret i millioner av år og sender det tilbake til atmosfæren på noen tiår. Vi gjør på hundre år det naturen bruker hundretusenvis av år på.
Dette er ikke moralsk galt. Det er ikke en dom. Det er bare fysikk. Karbon som flyttes raskt fra ett lager til et annet, endrer balansen raskere enn systemet kan tilpasse seg.
Karbon og livet
Karbon er ikke jordens fiende. Det er livets grunnstoff.
Uten karbon ville det ikke vært noe liv. Uten karbondioksid i atmosfæren ville det ikke vært noen planter. Uten planter ville det ikke vært noen dyr. Alt henger sammen.
Det vi snakker om når vi snakker om klima og karbon, er ikke om karbon er bra eller dårlig. Det er om hvor karbonet befinner seg, og hvor fort det flytter seg.
Et tre som vokser, trekker karbon ut av luften. Når treet dør og råtner, slipper det karbonet tilbake. Dette er naturlig. Det har pågått i hundrevis av millioner år.
Kull som ligger i bakken, holder karbon ute av atmosfæren. Når vi brenner kullet, sender vi karbonet tilbake til luften. Også dette er i én forstand naturlig – vi bruker bare en kjemisk prosess som finnes i naturen. Men vi gjør det mye raskere enn naturen selv ville gjort.
Og det er tempoet som avgjør utfallet.
Hvorfor dette betyr noe
Karbon er ikke nytt. Karbondioksid er ikke nytt. Klimaendringer er ikke nytt. Alt dette har jordens historie sett før.
Men å forstå karbonkretsløpet hjelper oss å forstå hvordan klimaet endrer seg. Det er ikke tilfeldig. Det følger fysiske og kjemiske lover. Når mer karbon går inn i atmosfæren enn det som går ut, stiger karbondioksidnivået. Når karbondioksidnivået stiger, holder atmosfæren på mer varme.
Dette er ikke ideologi. Det er kjemi.
Spørsmålet er ikke om karbon er bra eller dårlig. Karbon er nødvendig for alt liv. Spørsmålet er hva som skjer når vi flytter store mengder av det fra ett sted til et annet – og hvor fort vi gjør det.
Det handler ikke om å demonisere karbon. Det handler om å forstå det.
Det er sjelden stoffene i seg selv som avgjør retningen – men hvordan og hvor raskt de flyttes.