वैज्ञानिकों के नवीनतम शोध में पाया गया है कि कम से कम 60 मिलियन वर्षों से, पृथ्वी की जलवायु को "छिपे हुए थर्मोस्टैट्स" के एक सेट द्वारा दीर्घकालिक रूप से नियंत्रित किया गया है: समुद्र के स्तर में परिवर्तन समुद्र में फॉस्फेट की आपूर्ति को प्रभावित करता है, जिससे समुद्री जीवों की उत्पादकता और कार्बनिक कार्बन के दफन को नियंत्रित किया जाता है, जिससे वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा निर्धारित होती है और पृथ्वी गर्म हो रही है या ठंडी हो रही है। यह खोज उस मूल प्रश्न का नया सुराग प्रदान करती है जिसने पृथ्वी विज्ञान समुदाय को लंबे समय से परेशान कर रखा है - जहां पृथ्वी के धीरे-धीरे ठंडा होने के कारण वायुमंडल से "गायब" होने वाली बड़ी मात्रा में कार्बन बंद हो जाता है।
इस शोध का नेतृत्व ब्रिटिश भूवैज्ञानिक रोज़ालिंड ई.एम. रिकाबी ने किया था, और संयुक्त राज्य अमेरिका में सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय में पृथ्वी और पर्यावरण विज्ञान विभाग के प्रोफेसर ज़ुनली लू और अन्य लोगों के साथ मिलकर पूरा किया गया था। परिणाम हाल ही में नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की कार्यवाही में प्रकाशित किए गए थे। टीम ने पिछले 60 मिलियन वर्षों में समुद्र के स्तर की ऊंचाई, समुद्री जल ऑक्सीजन सामग्री और गहरे समुद्र तलछट में फॉस्फोरस के संचय के साथ-साथ "आयोडीन/कैल्शियम" भू-रासायनिक प्रॉक्सी का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण किया जो प्राचीन महासागर की ऑक्सीजन सामग्री को दर्शाता है, और कई भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड से दीर्घकालिक जलवायु विनियमन तंत्र की एक तस्वीर को एक साथ जोड़ा।
अध्ययन बताता है कि मुख्य कड़ी समुद्र में फॉस्फेट है - समुद्री जीवन के विकास के लिए आवश्यक पोषक तत्व, लेकिन दीर्घकालिक जलवायु सिद्धांत में "अदृश्य" रहा है। जब समुद्र का स्तर ऊंचा होता है, तो विशाल महाद्वीपीय शेल्फ जलमग्न हो जाते हैं, और तट के पास उथले-समुद्र की तलछट बड़ी मात्रा में फॉस्फेट को अवशोषित और "फँसा" लेगी, जिससे इसे खुले समुद्र में ले जाना मुश्किल हो जाएगा। जब उपलब्ध फॉस्फोरस पोषक तत्व कम हो जाते हैं, तो समुद्र की प्राथमिक उत्पादकता कम हो जाती है, कम कार्बनिक कार्बन डूबता है और अंततः समुद्र तल पर दब जाता है, समुद्री जल में ऑक्सीजन की मात्रा अधिक होती है, और वातावरण में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड जमा हो जाता है, जिससे अपेक्षाकृत गर्म जलवायु बनी रहती है।
इसके विपरीत, जब वैश्विक तापमान में कमी आती है, ध्रुवीय बर्फ की टोपियां फैलती हैं, और समुद्र का स्तर गिरता है, तो महाद्वीपीय शेल्फ का क्षेत्र सिकुड़ जाता है, जिससे अधिक फॉस्फेट को खुले समुद्र में प्रवेश करने की अनुमति मिलती है जो उथले समुद्री तलछट द्वारा आसानी से "अवरुद्ध" हो जाते हैं। फॉस्फोरस की बढ़ी हुई आपूर्ति समुद्री जीवन की समृद्धि को उत्तेजित करती है। मृत्यु के बाद, बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ समुद्र तल में डूब जाते हैं, अपघटन प्रक्रिया के दौरान घुलित ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं, जिससे समुद्र में "कम ऑक्सीजन क्षेत्र" (यानी, ऑक्सीजन न्यूनतम परत) का विस्तार होता है। एक बार जब ये कम-ऑक्सीजन जल निकाय कार्बनिक पदार्थ-समृद्ध महाद्वीपीय शेल्फ तलछटों पर आक्रमण करते हैं, तो एक स्व-मजबूत प्रतिक्रिया लूप शुरू हो जाएगा: कम-ऑक्सीजन वातावरण तलछटों को अधिक फॉस्फेट जारी करने के लिए प्रेरित करता है, जिससे जैविक उत्पादकता और कार्बनिक कार्बन दफन दक्षता में वृद्धि होती है, जिससे समुद्र तल तलछट में अधिक कार्बन "लॉक" हो जाता है, और वातावरण में उपलब्ध कार्बन डाइऑक्साइड तदनुसार कम हो जाता है।
कई भूवैज्ञानिक रिकॉर्डों की तुलना करके, अनुसंधान टीम ने पाया कि कार्बन दफन प्रतिक्रिया समुद्र स्तर की ऊंचाई की अपेक्षाकृत संकीर्ण सीमा में सबसे मजबूत है - जब वैश्विक औसत समुद्र स्तर समुद्र तल से लगभग 10 से 40 मीटर ऊपर बढ़ जाता है, तो ऑक्सीजन की न्यूनतम परत कार्बनिक-समृद्ध महाद्वीपीय शेल्फ तलछट के साथ स्थानिक रूप से ओवरलैप हो जाती है, जिससे यह सकारात्मक प्रतिक्रिया लाखों वर्षों तक काम करना जारी रखती है। ऐसे "मीठे क्षेत्र" में, महासागर एक कुशल "कार्बन सिंक" बन जाता है और लंबे समय तक वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटा देता है, जिससे पृथ्वी को धीरे-धीरे और लगातार ठंडा होने में मदद मिलती है।
उदाहरण के तौर पर, लगभग 56 मिलियन से 34 मिलियन वर्ष पहले के इओसीन युग को लें। उस समय, समुद्र का स्तर असामान्य रूप से ऊंचा था, महाद्वीपीय शेल्फ व्यापक रूप से जलमग्न था, और बड़ी मात्रा में फॉस्फेट उथले समुद्री तलछट में बंद थे, जिससे उन्हें समुद्र की गहराई तक ले जाना मुश्किल हो गया था। इस अवधि के दौरान, पूरे खुले महासागर में ऑक्सीजन की मात्रा उच्च बनी रही, और कम ऑक्सीजन वाले जल निकायों के लिए कार्बनिक-समृद्ध महाद्वीपीय शेल्फ तलछट में गहराई तक प्रवेश करना मुश्किल था। इससे "कुशल कार्बन दफन" का फीडबैक तंत्र मूल रूप से बंद हो गया। वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड लंबे समय तक उच्च स्तर बनाए रखने में सक्षम थी, और पृथ्वी ने भी गर्म जलवायु बनाए रखी।
अध्ययन में यह भी पाया गया कि भूवैज्ञानिक समय की प्रगति के साथ, बड़े पैमाने पर कार्बनिक कार्बन दफनाने के लिए उपयुक्त स्थितियों की सीमा धीरे-धीरे कम हो रही है। यह ऑक्सीजन की न्यूनतम परत के केंद्र के गहरे पानी की परतों में धीरे-धीरे डूबने से संबंधित है: महाद्वीपीय शेल्फ तलछटों के सापेक्ष कम ऑक्सीजन वाले जल निकाय की स्थिति बदल गई है, जो विभिन्न चरणों में समुद्र के "कार्बन अवशोषण" और "कार्बन रिलीज" के आयाम को कमजोर करती है, इस प्रकार दीर्घकालिक पैमाने पर वायुमंडल में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के समग्र स्तर को स्थिर करती है, और पृथ्वी की जलवायु प्रणाली की लचीलापन और स्व-विनियमन क्षमताओं में सुधार करती है।
प्राचीन महासागर की ऑक्सीजन सामग्री का पुनर्निर्माण करने के लिए, लू ज़ुनली की टीम ने सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय प्रयोगशाला में आयोडीन/कैल्शियम अनुपात, एक नव विकसित भू-रासायनिक प्रॉक्सी संकेतक, का उपयोग किया। यह विधि समुद्र तल पर जमा फोरामिनिफेरा के गोले में संरक्षित रासायनिक जानकारी का विश्लेषण करती है, इसके जीवित रहने की अवधि के दौरान समुद्री जल में घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता का अनुमान लगाती है, और संबंधित तत्वों को सटीक रूप से मापने के लिए एक मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करती है। इससे पहले, प्रयोगशाला ने प्रोटेरोज़ोइक में उष्णकटिबंधीय महासागरों की ऑक्सीजन सामग्री का अध्ययन करने के लिए इसी पद्धति का उपयोग किया था और पाया था कि उष्णकटिबंधीय समुद्र कभी उच्च ऑक्सीजन वाले "ओएसिस" थे, जो आधुनिक महासागर के गहरे पानी में उच्च ऑक्सीजन के वितरण पैटर्न और सतह परत और विशिष्ट क्षेत्रों में सापेक्ष एनोक्सिया के लगभग विपरीत है।
यह नवीनतम परिणाम समुद्र के स्तर, महासागर ऑक्सीजन सामग्री, फॉस्फोरस पोषक चक्र और वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड एकाग्रता को व्यवस्थित रूप से जोड़ता है, यह समझने के लिए एक नया सैद्धांतिक ढांचा प्रदान करता है कि पृथ्वी ने पिछले 100 मिलियन वर्षों में जीवन के लिए उपयुक्त तापमान सीमा कैसे बनाए रखी है। अनुसंधान दल का मानना है कि यद्यपि यह "भूवैज्ञानिक-स्तर" निरंतर तापमान तंत्र एक समय के पैमाने पर संचालित होता है जो मानव गतिविधियों के कारण होने वाले जलवायु परिवर्तनों से कहीं अधिक है, इसके अस्तित्व और सीमा स्थितियों को समझने से वैज्ञानिक समुदाय को पृथ्वी के कार्बन चक्र और जलवायु प्रणाली की अंतर्निहित लोच का अधिक व्यापक रूप से आकलन करने में मदद मिलेगी।