Lesson 2.3Learning More About Past ClimateChanges

Earth's Changing ClimateLesson Guides

Lesson 2.3

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Earth’s Changing Climate—Lesson 2.3—Activity 2

Second Read of "Past Climate Changes on Earth"

Effects of Carbon Dioxide and Methane

Today, you will reread part of this article to help you better understand why increased carbon dioxide or methane can cause temperatures to increase. Reread the introduction and the section, "Alligators in the Arctic: The Eocene Period." As you read, highlight any information that helps answer the question, How do carbon dioxide and methane affect energy entering or exiting the Earth system? After you read, use your annotations to help you answer the two questions.

1. When more energy enters than exits the Earth system, what happens to temperatures on Earth?

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2. Do carbon dioxide and methane affect energy entering or exiting the Earth system?

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Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

Past Climate Changes on Earth

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Past Climate Changes on Earth C1

Evidence shows that Earth is getting warmer—the global climate is changing right now. Did you know that Earth’s climate has also changed in the past? During some periods in Earth’s 4.6 billion-year history, Earth has been much warmer than it is now. During other periods, Earth has been much cooler. In every case, climate changes on Earth have to do with the amount of energy that enters Earth’s system compared to the amount of energy that exits.

Energy is always entering the Earth system as light from the sun. This energy is absorbed by Earth’s surface and warms the air near the surface. At the same time, energy is always exiting the Earth system, passing through the atmosphere and going out into space. When the energy entering and exiting are in balance, global average temperatures will

Triceratops and other dinosaurs may have gone extinct because of a change in climate.

stay the same. Average temperature keeps its stability as long as the amount of energy entering the system is equal to the amount of energy exiting the system. If either one changes, whether it’s the energy entering or the energy exiting, the temperature changes too. In the past, when more energy entered than exited, the climate warmed. When less energy entered than exited, the climate cooled. Scientists study past climate changes to find out what might happen as Earth’s climate changes, both now and in the future.

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C2 Past Climate Changes on Earth

Alligators in the Arctic: The Eocene PeriodAbout 56 million years ago, Earth’s temperature rose suddenly. Earth got so warm that water in places that were normally very cold or even frozen, such as places near the Arctic Circle, became warm. During the Eocene Period, landscapes near the poles looked like swamps in Florida do today. Earth had no ice caps, and the water in the Arctic Ocean was warm enough for a pleasant swim. In fact, scientists have found fossils showing that alligators, which are warm-water organisms, lived in the Arctic during the Eocene Period. The global average temperature was about 16°C (28.8°F) warmer than it is today.

Possible Causes of Warming in the Early EoceneScientists are still working to figure out what might have triggered extreme warming in the early Eocene Period. Whatever caused the change, the increased temperature tells us that more energy was absorbed by Earth’s surface during that time. The balance of energy entering and exiting the Earth system changed in such a way that more energy entered the system than exited. What could have changed the balance? One theory is that the amount of carbon dioxide gas (CO2) in the atmosphere increased, perhaps because many volcanoes erupted in a short period of time or a huge asteroid hit Earth.

If carbon dioxide increased, the amount of energy coming into the system from the sun wouldn’t have changed, because incoming sunlight passes right through carbon dioxide. However, carbon dioxide in the atmosphere stops some outgoing energy from leaving the Earth system. Because of this, an increase in carbon dioxide would mean less energy exiting the system—and higher global temperatures. Gases that affect the Earth system in this way, such as carbon dioxide, are called greenhouse gases.

One possible cause of warming in the Eocene Period may have been a large asteroid hitting Earth.

When more energy enters the Earth system than leaves it, Earth gets warmer.

During the Eocene Period, even the Arctic was warm enough to be a comfortable home for organisms that need warm conditions.

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Past Climate Changes on Earth C3

As the climate warmed in the Eocene Period, ocean water warmed as well. Normally, water at the bottom of the deep ocean is very cold—close to freezing temperature. However, in the early Eocene, even the deepest water became warm. This change in temperature released methane gas that had been trapped on the ocean floor. The methane gas bubbled up to the surface and entered the atmosphere. Like carbon dioxide, methane stops some outgoing energy from leaving the Earth system. The increase in methane in the atmosphere made the climate even warmer. According to this theory, the combination of increased carbon dioxide and methane in the atmosphere made Earth a very warm place in the Eocene.

Snowball Earth: The Cryogenian PeriodAbout 800 million years ago, Earth got much colder. Over time, ice covered most of Earth’s surface—maybe even all of it! This was the Cryogenian Period. You may have heard of ice ages in Earth’s past, but the Cryogenian Period was much colder than any ordinary ice age. During this period, the average global temperature may have fallen as low as -20°C (-4°F)! Even the equator, which today is warm and tropical, experienced freezing temperatures back then. Nothing lived on land at that time—all life was in the ocean, in liquid water beneath the frozen surface. The only living things on Earth at that time were simple sponges, worms, and microscopic creatures such as bacteria and algae. During the Cryogenian Period, Earth’s surface was an icy wasteland that scientists have nicknamed “Snowball Earth.”

Possible Causes of Cooling in the CryogenianSince scientists began finding evidence of Earth’s deep freeze, they have been debating what could have caused it. Scientists don’t agree about the causes, but there’s one thing they do agree on: whatever caused Snowball

Warming oceans during the Eocene Period released methane gas that had been trapped on the bottom of the ocean. This photo shows methane bubbling up from the ocean floor.

During the Cryogenian Period, Earth was a cold, icy wasteland that scientists now call “Snowball Earth.”

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C4 Past Climate Changes on Earth

Earth during the Cryogenian Period, less energy must have entered Earth’s system than exited. This could have been because the amount of energy entering decreased or the amount of energy exiting increased—or both.

Scientists have made models to help them understand what might have caused a Snowball Earth event. Earth sometimes passes through huge clouds of dust floating in space, and according to one theory, one of these dust clouds entered Earth’s atmosphere about 800 million years ago. The dust blocked some of the incoming sunlight from reaching Earth’s surface without changing the amount of energy exiting the system. When less energy entered the system than exited it, Earth’s temperature cooled.

Once the cooling began, more ice formed. Unlike land and liquid water, ice reflects lots of sunlight instead of absorbing it, sending light (and its energy) back out into space. When ice began building up during the Cryogenian Period, the sunlight it reflected caused more energy to leave Earth’s system and therefore made temperatures even colder. Colder temperatures led to more ice, which led to even colder temperatures, which led to even more ice, and so on. Once ice covered the entire surface of the planet, a Snowball Earth had formed.

When less energy enters the Earth system than leaves it, Earth gets cooler.

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El clima cambiante de la Tierra—Lección 2.3—Actividad 2

Segunda lectura de “Cambios climáticos pasados sobre la Tierra”

Efectos del dióxido de carbono y el metano

Hoy, vas a volver a leer parte de este artículo para ayudarte a entender mejor por qué un aumento en el dióxido de carbono o el metano puede causar que las temperaturas aumenten. Vuelve a leer la introducción y la sección “Caimanes en el Ártico: el periodo Eoceno”. Mientras lees, destaca cualquier información que ayude a responder la pregunta: ¿Cómo afectan el dióxido de carbono y el metano la energía que entra o sale del sistema Tierra? Después de leer, usa tus apuntes para ayudarte a responder las dos preguntas.

1. Cuando entra más energía de la que sale del sistema Tierra, ¿qué les sucede a las temperaturas en la Tierra?

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2. ¿El dióxido de carbono y el metano afectan a la energía que entra o que sale del sistema Tierra?

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Pautas de la Lectura Activa

1. Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2. Mientras lees, añade apuntes al texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3. Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4. Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved.

Cambios climáticos pasados sobre la Tierra C1

Cambios climáticos pasados sobre la TierraLa evidencia muestra que la Tierra se está calentando. El clima global está cambiando justo ahora. ¿Sabías que el clima de la Tierra también ha cambiado en el pasado? Durante algunos periodos en la historia de 4.6 billones de años de la Tierra, nuestro planeta ha estado mucho más caliente de lo que está ahora. Durante otros periodos, la Tierra ha estado mucho más fría. En todos los casos, los cambios climáticos sobre la Tierra tienen que ver con la cantidad de energía que entra al sistema de la Tierra en comparación con la cantidad de energía que sale.

La energía siempre está entrando al sistema Tierra en forma de luz del sol. Esta energía es absorbida por la superficie de la Tierra y calienta el aire cerca de la superficie. Al mismo tiempo, la energía siempre está saliendo del

sistema Tierra, pasando a través de la atmósfera y alejándose hacia el espacio. Cuando la energía que entra y la energía que sale están en equilibrio, las temperaturas globales promedio se mantienen iguales. La temperatura promedio mantiene su estabilidad siempre y cuando la cantidad de energía que entra al sistema sea igual a la cantidad de energía que sale del sistema. Si alguna de las dos cambia, ya sea la energía que entra o la energía que sale, la temperatura también cambia. En el pasado, cuando entraba más energía de la que salía, el clima se calentaba. Cuando entraba menosenergía de la que salía, el clima se enfriaba. Los/as científicos/as estudian los cambios climáticos pasados para averiguar qué podría suceder mientras el clima de la Tierra cambia, tanto ahora como en el futuro.

Los triceratops y otros dinosaurios pueden haberse extinguido debido a un cambio en el clima.

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C2 Cambios climáticos pasados sobre la Tierra

Caimanes en el Ártico: el periodo EocenoAproximadamente 56 millones de años atrás, la temperatura de la Tierra aumentó súbitamente. La Tierra se calentó tanto que el agua en lugares que normalmente eran muy fríos o incluso estaban congelados, como los lugares cerca del círculo polar ártico, se calentó. Durante el periodo Eoceno, los paisajes cerca de los polos lucían como se ven hoy los pantanos en Florida. La Tierra no tenía capas de hielo, y el agua en el océano Ártico estaba lo suficientemente tibia para un agradable chapuzón. De hecho, los/as científicos/as han encontrado fósiles que muestran que los caimanes, que son organismos de agua tibia, vivieron en el Ártico durante el periodo Eoceno. La temperatura global promedio era aproximadamente 16°C (28.8°F) más caliente que ahora.

Posibles causas del calentamiento en el Eoceno tempranoLos/as científicos/as aún siguen trabajando para averiguar qué podría haber disparado el calentamiento extremo en el periodo Eoceno temprano. Sea cual sea la causa del cambio, aquel aumento de temperatura nos dice que durante ese tiempo la superficie de la Tierra absorbía más energía. El equilibrio de energía que entra y que sale del sistema Tierra cambió de tal manera que entraba más energía al sistema de la que salía. ¿Qué pudo haber cambiado el equilibrio? Una teoría es que la cantidad de gas de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera aumentó, tal vez porque muchos volcanes hicieron erupción en un corto periodo de tiempo o porque un enorme asteroide chocó contra la Tierra.

Si el dióxido de carbono aumentó, la cantidad de energía que entraba al sistema desde el sol no habría cambiado, porque la luz del sol entrante pasa directamente a través del dióxido de carbono. Sin embargo, el dióxido de carbono

Una posible causa del calentamiento en el periodo Eoceno pudo haber sido un gran asteroide que chocó contra la Tierra.

Cuando entra más energía al sistema Tierra de la que sale de ella, la Tierra se calienta.

Durante el periodo Eoceno, incluso el Ártico era lo suficientemente cálido para ser un hogar cómodo para organismos que necesitan condiciones cálidas.

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Cambios climáticos pasados sobre la Tierra C3

en la atmósfera impide que una parte de la energía saliente salga del sistema Tierra. Debido a esto, un aumento en el dióxido de carbono provocaría que saliera menos energía del sistema y que aumentaran las temperaturas globales. Los gases que afectan el sistema Tierra de esta manera, como el dióxido de carbono, se llaman gases de efecto invernadero.

Mientras el clima se calentaba en el periodo Eoceno, el agua del océano también se calentaba. Normalmente, el agua en el fondo del océano profundo es muy fría: cercana a la temperatura de congelación. Sin embargo, en el Eoceno temprano, incluso el agua más profunda se calentó. Este cambio en temperatura liberó gas metano que había estado atrapado en el piso oceánico. El gas metano burbujeó hasta la superficie y entró en la atmósfera. Como el dióxido de carbono, el metano impide que una parte de la energía saliente salga del sistema Tierra. El aumento en metano en la atmósfera hizo que el clima se calentara aun más. De acuerdo con esta teoría, la combinación de más dióxido de carbono y metano en la atmósfera convirtió a la Tierra en un lugar muy cálido en el Eoceno.

La Tierra bola de nieve: el periodo CriogénicoAproximadamente 800 millones de años atrás, la Tierra se volvió mucho más fría. Con el tiempo, el hielo cubrió la mayor parte de la superficie de la Tierra: ¡tal vez toda completa! Este era el periodo Criogénico. Tal vez hayas escuchado sobre las edades de hielo en el pasado de la Tierra, pero el periodo Criogénico fue mucho más frío que cualquier edad de hielo común. Durante este periodo, la temperatura global promedio pudo haberse caído a un nivel tan bajo como -20°C (-4°F). Incluso el ecuador, que hoy es cálido y tropical, experimentó temperaturas congelantes en ese entonces. En ese tiempo nada vivía sobre la tierra: toda la vida estaba en el océano, en agua líquida debajo

Durante el periodo Eoceno, los océanos que se calentaban liberaban gas metano que había estado atrapado en el fondo del océano. Esta foto muestra metano burbujeando hacia la superficie desde el piso oceánico.

Durante el periodo Criogénico, la Tierra era un páramo frío y helado que los/as científicos/as llaman ahora “La Tierra bola de nieve”.

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C4 Cambios climáticos pasados sobre la Tierra

de la superficie congelada. Los únicos seres vivientes sobre la Tierra en ese tiempo eran simples esponjas, gusanos y criaturas microscópicas como bacterias y algas. Durante el periodo Criogénico, la superficie de la Tierra era un páramo helado que los/as científicos/as han apodado “La Tierra bola de nieve”.

Posibles causas del enfriamiento en el CriogénicoDesde que los/as científicos/as empezaron a encontrar evidencia de la profunda congelación de la Tierra, han estado debatiendo qué pudo haberla causado. Los/as científicos/as no se ponen de acuerdo sobre las causas, pero hay una cosa en la que concuerdan: Sea lo que sea lo que haya causado la Tierra bola de nieve durante el periodo Criogénico, tiene que haber entrado menos energía al sistema Tierra de la que salía. Esto pudo haber sido porque la cantidad de energía entrante disminuyó o porque la cantidad de energía saliente aumentó, o ambas cosas.

Los/as científicos/as han hecho modelos para ayudarse a entender qué podría haber causado un evento de Tierra bola de nieve. La Tierra a veces atraviesa enormes nubes de polvo que flotan en el espacio, y de acuerdo con una teoría, una de estas nubes de polvo entró a la atmósfera de la Tierra aproximadamente 800 millones de años atrás. El polvo impidió que una parte de la luz del sol llegara a la superficie de la Tierra sin cambiar la cantidad de energía que salía del sistema. Cuando entró al sistema menos energía de la que salió de ella, la temperatura de la Tierra se enfrió.

Una vez que empezó el enfriamiento, se formó más hielo. A diferencia del terreno y del agua líquida, el hielo refleja mucha de la luz del sol en lugar de absorberla, y envía la luz (y su energía) de regreso al espacio. Cuando se empezó a acumular el hielo durante el periodo Criogénico, la luz del sol que el hielo reflejaba provocó que más energía saliera del sistema Tierra y por lo

Cuando entra menos energía al sistema Tierra de la que sale de ella, la Tierra se enfría.

tanto volvió las temperaturas aun más frías. Las temperaturas más frías causaron más hielo, lo cual causó temperaturas aun más frías, lo cual causó aun más hielo, y así sucesivamente. Una vez que el hielo cubrió la superficie entera del planeta, se había formado una Tierra bola de nieve.

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