ذروة الاحترار الحراري في العصر الباليوسيني-الإيوسيني

أصبح المناخ أكثر رطوبة، مع ازدياد معدلات التبخر إلى ذروتها في المناطق الاستوائية. وتشير نظائر الديوتيريوم إلى زيادة ملحوظة في كمية الرطوبة المنقولة إلى القطب الشمالي. ^{[ 55 ]} وكان الطقس الدافئ سائداً حتى أقصى شمال حوض القطب. وتشير اكتشافات أحافير سرخس أزولا العائم في المناطق القطبية إلى درجات حرارة شبه استوائية عند القطبين. ^{[ 56 ]} وشهدت شرق آسيا رطوبة أكبر خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 57 ]} واستضافت وسط الصين خلال هذه الفترة غابات شبه استوائية كثيفة نتيجة للزيادة الكبيرة في معدلات هطول الأمطار في المنطقة، حيث تراوحت متوسطات درجات الحرارة بين 21 و24 درجة مئوية (70 و75 درجة فهرنهايت) وتراوح متوسط ​​هطول الأمطار السنوي بين 1396 و1997 ملم (4580 إلى 6552 قدمًا) . ^{[ 58 ]} وفي حوض جيانغشان، سادت ظروف حارة ورطبة، مما ساهم في زيادة الترسيب. ^{[ 59 ]} وبالمثل، أصبحت آسيا الوسطى أكثر رطوبة مع توغل أمطار الرياح الموسمية البدائية إلى الداخل. ^{[ 60 ]} كما يتضح هطول أمطار غزيرة في تكوين كامباي شيل في الهند من خلال ترسب طبقات سميكة من الليغنيت نتيجة لزيادة تآكل التربة ودفن المواد العضوية. ^{[ 61 ]} وفي القطب الشمالي، زادت معدلات هطول الأمطار، مما أدى إلى زيادة الترسيب. ^{[ 62 ]} وارتفعت معدلات هطول الأمطار في بحر الشمال بشكل كبير خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 63 ]} وفي كاب دايي، في نورماندي الحالية ، حدثت فترة جفاف عابرة قبل فترة الاحترار الأقصى السلبي، وبعدها سادت ظروف أكثر رطوبة، حيث تحولت البيئة المحلية من مستنقع مغلق إلى مستنقع مفتوح غني بالمغذيات مع ازدهار متكرر للطحالب. ^{[ 64 ]} أصبحت أنماط هطول الأمطار غير مستقرة للغاية على طول الجرف القاري لنيوجيرسي ، ^{[ 65 ]} بينما يُظهر ساحل الخليج في شرق تكساس أدلة على زيادة هطول الأمطار. ^{[ 66 ]} في المناطق الداخلية لجبال روكي، انخفض هطول الأمطار محليًا، ^{[ 67 ]} حيث أصبحت المناطق الداخلية لأمريكا الشمالية أكثر جفافًا موسميًا. ^{[ 68 ]} على طول ساحل كاليفورنيا الوسطى، أصبحت الظروف أكثر جفافًا بشكل عام، على الرغم من زيادة هطول الأمطار في أشهر الصيف. ^{[ 69]}    يُعزى جفاف غرب أمريكا الشمالية إلى تحوّل التيارات النفاثة المنخفضة والأنهار الجوية شمالًا. ^{[ 70 ]} تُظهر مواقع شرق أفريقيا أدلة على الجفاف الذي تتخلله فترات موسمية من هطول أمطار غزيرة، مما يكشف أن المناخ العالمي خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني لم يكن رطبًا بشكل عام. ^{[ 71 ] أصبحت} سواحل البحر الأبيض المتوسط ​​البدائي في غرب تيثيس أكثر جفافًا. ^{[ 72 ]} تشير الأدلة من فورادا في شمال شرقإيطالياإلى أن فترات مناخية جافة ورطبة تعاقبت خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني بالتزامن مع دورات المبادرة المحورية في خطوط العرض المتوسطة، وأن صافي هطول الأمطار فوق وسط غربمحيط تيثيسانخفض بشكل عام. ^{[ 73 ]}

ازدادت كمية المياه العذبة في المحيط المتجمد الشمالي، ويعود ذلك جزئيًا إلى أنماط هطول الأمطار في نصف الكرة الشمالي ، مدفوعةً بهجرة مسارات العواصف باتجاه القطبين في ظل ظروف الاحتباس الحراري. ^{[ 55 ]} ازداد تدفق المياه العذبة إلى المحيطات بشكل كبير خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني، واستمر لفترة بعد انتهائها. ^{[ 74 ]}

الماغنيتيت المتكافئ ( Fe₃ O_٤ ) تم الحصول على الجسيمات من رواسب بحرية تعود إلى عصر الاحترار العالمي الباليوسيني-الإيوسيني (PETM). وجدت دراسة أجريت عام ٢٠٠٨ أشكالًا بلورية موشورية مستطيلة ورؤوسًا رماحية، تُعتبر مختلفة عن أي بلورات مغنتيت تم الإبلاغ عنها سابقًا، ويُحتمل أن تكون ذاتحيوي. ^{[ ١٠٣ ]} تُظهر بلورات المغنتيت الحيوية هذه ضخامة فريدة، ويُحتمل أن تكون ذات أصل مائي. تشير الدراسة إلى أن تطور مناطق شبه مؤكسدة سميكة ذات توافر حيوي عالٍ للحديد، نتيجة لتغيرات جذرية في معدلات التجوية والترسيب، قد دفع إلى تنوع الكائنات الحية المُكوِّنة للمغنيتيت، والتي يُحتمل أن تشمل حقيقيات النوى. ^{[ ١٠٤ ]} تلعب المغنتيتات الحيوية في الحيوانات دورًا حاسمًا في الملاحة في المجال المغناطيسي الأرضي. ^{[ ١٠٥ ]}

تغير ترسب الرواسب بشكل ملحوظ في العديد من المكاشف الصخرية وفي العديد من عينات الحفر التي تغطي هذه الفترة الزمنية. ^{[ 180 ]} خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM)، أصبحت الرواسب غنية بالكاولينيت من مصدر فتاتي نتيجة للتعرية (عمليات أولية مثل البراكين والزلازل وحركة الصفائح التكتونية ) . ^{[ 181 ] [ 182 ] [ 183 ]} ​​وقد يكون ازدياد الهطول المطري وتسارع تآكل التربة والرواسب القديمة الغنية بالكاولينيت مسؤولاً عن ذلك. ^{[ 184 ] [ 185 ] [ 186 ]} أدى ازدياد التجوية الناتج عن زيادة الجريان السطحي إلى تكوين تربة قديمة سميكة غنية بعقيدات الكربونات ( شبيهة بالميكروكوديوم )، مما يشير إلى مناخ شبه جاف . ^{[ 22 ]} على عكس فترات الاحترار الشديد الأقل حدة والأكثر تدريجية، تم تثبيط تكوين الغلوكونيت الذاتي . ^{[ 187 ]}

تأخرت التأثيرات الرسوبية لحدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني عن تحولات نظائر الكربون. ^{[ 188 ]} في حوض تريمب-غراوس شمال إسبانيا، نمت الأنظمة النهرية وزادت معدلات ترسب الرواسب الطميية بعد فترة تأخير بلغت حوالي 3800 عام من حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 189 ]}

في بعض المواقع البحرية (معظمها في أعماق البحار)، لا بد أن معدلات الترسيب قد انخفضت خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني، ويعزى ذلك على الأرجح إلى ذوبان الكربونات في قاع البحر؛ وفي مواقع أخرى (معظمها في المياه الضحلة)، لا بد أن معدلات الترسيب قد زادت خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني، ويعزى ذلك على الأرجح إلى زيادة تدفق المواد النهرية خلال تلك الفترة. ^{[ 190 ]}

على الرغم من أن سبب الاحترار الأولي يُعزى إلى انبعاث كميات هائلة من الكربون ( _ثاني أكسيد الكربون و/أو الميثان ₎ في الغلاف الجوي، إلا أن مصدر هذا الكربون لم يُكتشف بعد. وقد يكون تكوّن مجموعة كبيرة من أنابيب الكيمبرلايت في منطقة لاك دي غراس شمال كندا، قبل حوالي 56 مليون سنة، قد وفّر الكربون الذي أدى إلى الاحترار المبكر على شكل ثاني أكسيد الكربون المنبعث من _{الصهارة} . وتشير الحسابات إلى أن الكمية المقدرة من الكربون، والتي تتراوح بين 900 و1100 بيتاغرام ^{[ 192 ]،} واللازمة للاحترار الأولي لمياه المحيطات، والذي بلغ حوالي 3 درجات مئوية، والمرتبط بالحد الأقصى الحراري في العصر الباليوسيني-الإيوسيني، ربما تكون قد انطلقت أثناء تكوّن مجموعة كبيرة من أنابيب الكيمبرلايت. ^{[ 193 ]} وقد أدى انتقال مياه المحيط السطحية الدافئة إلى أعماق متوسطة إلى التفكك الحراري لهيدرات الميثان في قاع البحر، مما وفّر الكربون المستنفد نظائريًا الذي أنتج الانحراف النظائري للكربون. يتزامن وضع مجموعتين أخريين من الكيمبرلايت في حقل لاك دي غراس مع اثنين من الأحداث الحرارية المفرطة الأخرى في أوائل العصر السينوزوي؛ وهذا يشير إلى أن انبعاث _ثاني أكسيد الكربون أثناء وضع الكيمبرلايت هو مصدر محتمل لثاني _أكسيد الكربون المسؤول عن أحداث الاحترار العالمي المفاجئة هذه. 

أدى وجود أحداث احترار لاحقة (أصغر حجمًا) على نطاق عالمي، مثل أفق إلمو (المعروف أيضًا باسم ETM2 )، إلى فرضية مفادها أن هذه الأحداث تتكرر بانتظام، مدفوعةً بذروات في دورات الانحراف المداري للأرض التي تبلغ 400,000 و100,000 عام . ^{[ 209 ]} تشير عينات لبية من منطقة هواردز تراكت، ميريلاند، إلى أن حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) حدث نتيجةً لارتفاع حاد في ترنح محور الأرض خلال ذروة الانحراف المداري. ^{[ 210 ]} من المتوقع أن تستمر فترة الاحترار الحالية 50,000 عام أخرى بسبب انخفاض الانحراف المداري للأرض إلى أدنى مستوى له. من شأن الزيادة المدارية في الإشعاع الشمسي (وبالتالي درجة الحرارة) أن تدفع النظام إلى تجاوز عتبة معينة، مما يؤدي إلى إطلاق حلقات تغذية راجعة إيجابية. ^{[ 211 ]} تم التشكيك في فرضية التأثير المداري من خلال دراسة وجدت أن حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني قد تزامن مع أدنى مستوى في دورة الانحراف المداري التي تبلغ حوالي 400 ألف سنة، وهو ما يتعارض مع المحفز المداري المقترح للاحترار الشديد. ^{[ 212 ]}

تُشير إحدى النظريات إلى أن مذنبًا غنيًا بنظير الكربون ^-12 اصطدم بالأرض مُسببًا ظاهرة الاحترار. كما يُمكن أن يُساعد اصطدام المذنب بالتزامن مع الحد الفاصل بين العصرين البلازمي والإيثيني في تفسير بعض السمات الغامضة المرتبطة بهذه الظاهرة، مثل شذوذ الإيريديوم في زومايا ، والظهور المفاجئ لطبقة طينية كاولينية موضعية غنية بالجسيمات النانوية المغناطيسية، وخاصةً التزامن شبه التام بين بداية انحراف نظائر الكربون وذروة الحرارة.

من السمات الرئيسية والتنبؤات القابلة للاختبار لاصطدام المذنبات أنها ستُحدث آثارًا بيئية فورية تقريبًا في الغلاف الجوي وسطح المحيط، مع تداعيات لاحقة في أعماق المحيط. ^{[ 213 ]} وحتى مع الأخذ في الاعتبار عمليات التغذية الراجعة، فإن هذا يتطلب ما لا يقل عن 100 جيجا طن من الكربون خارج الأرض. ^{[ 213 ]} كان من المفترض أن يترك مثل هذا الاصطدام الكارثي بصمته على سطح الأرض. احتوت طبقة طينية بسمك 5-20 مترًا (16-66 قدمًا) على الجرف الساحلي لنيوجيرسي على كميات غير عادية من الماغنيتيت، ولكن وُجد أنها تشكلت بعد 9-18 ألف سنة، أي بعد فوات الأوان بحيث لا تكون هذه الجسيمات المغناطيسية ناتجة عن اصطدام مذنب، كما أن للجسيمات بنية بلورية تُشير إلى وجود بكتيريا مغناطيسية وليست ذات أصل خارج الأرض. ^{[ 214 ]} ومع ذلك، أظهرت تحليلات حديثة أن الجسيمات المعزولة ذات الأصل غير الحيوي تُشكل غالبية الجسيمات المغناطيسية في عينة الطين. ^{[ 215 ]}  

وصف تقرير نُشر عام 2016 في مجلة ساينس اكتشافَ مقذوفات ناتجة عن اصطدام نيزكي في ثلاثة مقاطع حدودية بحرية من منطقة ما قبل الانهيار الجليدي على هامش المحيط الأطلسي شرق الولايات المتحدة، مما يشير إلى حدوث اصطدام نيزكي خارج الأرض خلال تغير نظائر الكربون عند حدود منطقة ما قبل الانهيار الجليدي. ^{[ 216 ] [ 217 ]} وقد تم تحديد الكريات الزجاجية السيليكاتية المكتشفة على أنها ميكروتكتيت وميكروكريستيت. ^{[ 216 ]}

كان يُفترض سابقًا احتراق كميات هائلة من الخث ، نظرًا لوجود كتلة أكبر من الكربون مُخزّنة على شكل كتلة حيوية أرضية حية خلال العصر الباليوسيني مقارنةً باليوم، حيث نمت النباتات بالفعل بقوة أكبر خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. وقد دُحضت هذه النظرية، لأنه من أجل إنتاج نظير الكربون ^δ13Cلو تم رصد انحرافات، لكان من المفترض أن أكثر من 90% من الكتلة الحيوية للأرض قد احترقت. ومع ذلك، يُعرف العصر الباليوسيني أيضًا بأنه فترة تراكم كبير للخث على مستوى العالم. وقد فشل بحث شامل في العثور على دليل على احتراق المواد العضوية الأحفورية، على شكل سخام أو جزيئات كربون مماثلة. ^{[ 218 ]} تُعد السجلات العالمية للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات خلال حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) شديدة التباين، ولا تدعم فرضية حدوث احتراق عالمي للخث. ^{[ 219 ]} ومع ذلك، فقد اعتُبر انبعاث الكربون من الخث آلية تغذية راجعة محتملة ساهمت في تهيئة ظروف حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM). ^{[ 220 ]}

تزداد معدلات تنفس المواد العضوية مع ارتفاع درجات الحرارة. ومن آليات التغذية الراجعة المقترحة لتفسير الارتفاع السريع في مستويات ثاني أكسيد الكربون، الارتفاع المفاجئ والسريع في معدلات التنفس الأرضي، المتوافق مع ارتفاع درجة الحرارة العالمية الناجم عن أي من أسباب الاحترار الأخرى. ^{[ 221 ]} وتدعم النماذج الرياضية زيادة أكسدة المواد العضوية كتفسير محتمل للانحرافات النظيرية الملحوظة في الكربون خلال بداية حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 222 ]}

كان انبعاث غاز الميثان من الأراضي الرطبة أحد العوامل المساهمة في ظاهرة الاحترار خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ويأتي الدليل على ذلك من نسبة نظير الكربون 13 (δ ¹³ C).انخفاض في الهوبانويدات من رواسب المستنقعات، مما يعكس على الأرجح زيادة إنتاج الميثان في الأراضي الرطبة في أعماق المستنقعات. ^{[ 223 ]}

يُعتقد أن ذوبان هيدرات الميثان آلية سببية محتملة للغاية لانحراف نظائر الكربون والاحترار الملحوظ خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM). ^{[ 224 ]} وتُعدّ آلية التغذية الراجعة الأكثر وضوحًا التي يُمكن أن تُضخّم الاضطراب الأولي هي آلية كلاثرات الميثان . ففي ظل ظروف معينة من درجة الحرارة والضغط، يكون الميثان - الذي تُنتجه الكائنات الدقيقة المُحللة في رواسب قاع البحر باستمرار - مستقرًا في مُركّب مع الماء، الذي يُشكّل أقفاصًا شبيهة بالجليد تحبس الميثان في صورة صلبة. ومع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد الضغط اللازم للحفاظ على استقرار هذا التكوين الكلاثراتي، فتتفكك الكلاثرات الضحلة، مُطلقةً غاز الميثان ليشق طريقه إلى الغلاف الجوي. ونظرًا لأن الكلاثرات البيولوجية لها ^نسبة δ13Cبصمة −60  ‰ (الكلاثرات غير العضوية لا تزال كبيرة نسبيًا −40  ‰)، يمكن للكتل الصغيرة نسبيًا أن تنتج δ ¹³ C كبيرةالرحلات. علاوة على ذلك، يُعد الميثان غازًا دفيئًا قويًا لأنه يُطلق في الغلاف الجوي، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة، وعندما ينقل المحيط هذه الحرارة إلى الرواسب القاعية، فإنه يُزعزع استقرار المزيد من الكلاثرات. ^{[ 41 ]}

لكي تكون فرضية الكلاثرات قابلة للتطبيق على ظاهرة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني، يجب أن تُظهر المحيطات علامات على أنها كانت أكثر دفئًا بقليل قبل انحراف نظائر الكربون، لأنه سيستغرق بعض الوقت حتى يختلط الميثان في النظام و δ ¹³ Cيُفترض أن الكربون المُختزل سيعود إلى السجل الرسوبي في أعماق المحيط. وحتى مطلع الألفية الثانية، أشارت الأدلة إلى أن الذروتين كانتا متزامنتين، مما أضعف الدعم لنظرية الميثان. في عام 2002، ظهرت فجوة قصيرة بين الاحترار الأولي ^و δ13Cتم رصد انحراف في درجة الحرارة. ^{[ 225 ]} في عام 2007، أشارت المؤشرات الكيميائية لدرجة حرارة السطح ( TEX _{86 ) أيضًا إلى حدوث ارتفاع في درجة الحرارة قبل حوالي 3000 عام من انحراف نظائر الكربون، على الرغم من أن هذا لم يكن صحيحًا بالنسبة لجميع العينات اللبية.} ^{[ 52 ]} ومع ذلك، لم يجد بحث أُجري عام 2005 أي دليل على هذه الفجوة الزمنية في المياه العميقة (غير السطحية). ^{[ 226 ]} علاوة على ذلك، فإن التغير الطفيف الظاهر في TEX ₈₆ الذي يسبق ^انحراف δ13Cيمكن بسهولة (وبشكل أكثر منطقية) أن تُعزى الشذوذ إلى التباين المحلي (خاصة في السهل الساحلي الأطلسي، على سبيل المثال Sluijs، وآخرون، 2007) حيث أن مقياس الحرارة القديم TEX ₈₆ عرضة للتأثيرات البيولوجية الكبيرة.

δ ¹⁸ O​لا تُظهر سجلات المنخربات القاعية أو العوالقية أي ارتفاع مسبق في درجات الحرارة في أي من هذه المواقع، وفي عالم خالٍ من الجليد، تُعد عمومًا مؤشرًا أكثر موثوقية لدرجات حرارة المحيطات في الماضي. ويكشف تحليل هذه السجلات عن حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام: تُسجل المنخربات العوالقية (العائمة) التحول إلى قيم نظائر أخف في وقت أبكر من المنخربات القاعية (التي تعيش في القاع). ^{[ 227 ]} وتُعد المنخربات الأخف ( δ13C الأقل ) ^{هي الأكثر وفرة.}لا يمكن دمج الكربون الميثانوجيني في أصداف المنخربات إلا بعد أكسدته. يسمح الانطلاق التدريجي للغاز بأكسدته في أعماق المحيط، مما يجعل المنخربات القاعية تُظهر قيمًا أفتح في وقت أبكر. تشير حقيقة أن المنخربات العوالقية هي أول من يُظهر الإشارة إلى أن الميثان انطلق بسرعة كبيرة لدرجة أن أكسدته استهلكت كل الأكسجين في الأعماق في عمود الماء، مما سمح لبعض الميثان بالوصول إلى الغلاف الجوي دون أكسدة، حيث يتفاعل معه أكسجين الغلاف الجوي. تسمح لنا هذه الملاحظة أيضًا بحصر مدة انطلاق الميثان في أقل من 10000 عام تقريبًا. ^{[ 225 ]}

مع ذلك، توجد عدة مشاكل رئيسية في فرضية تفكك هيدرات الميثان. التفسير الأكثر اقتصادًا لظهور نسبة δ ¹³ C في المنخربات الموجودة في المياه السطحية هويتمثل الانحراف الذي يسبق نظائرها القاعية (كما في ورقة توماس وآخرون) في أن الاضطراب حدث من الأعلى إلى الأسفل، وليس من الأسفل إلى الأعلى. إذا كانت قيمة δ ¹³ C الشاذة_إذا دخلت (بأي شكل من الأشكال: CH4 _أو CO2 ) خزان الكربون الجوي أولاً، ثم انتشرت إلى مياه المحيط السطحية، التي تختلط بمياه المحيط العميقة على مدى فترات زمنية أطول بكثير، فمن المتوقع أن نلاحظ تحول العوالق نحو قيم أخف قبل الكائنات القاعية. ^{[ 228 ]}

من الانتقادات الأخرى الموجهة لفرضية إطلاق هيدرات الميثان أن تأثيرات الاحترار الناتجة عن إطلاق كميات كبيرة من الميثان لن تكون مستدامة لأكثر من ألف عام. ولذلك، يرى مؤيدو هذا النقد أن إطلاق هيدرات الميثان لم يكن المحرك الرئيسي لحدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM)، الذي استمر من 50,000 إلى 200,000 عام. ^{[ 229 ]}

دار نقاش حول ما إذا كانت كمية هيدرات الميثان كافية لتكون مصدرًا رئيسيًا للكربون؛ وقد اقترحت دراسة نُشرت عام 2011 ذلك. ^{[ 230 ]} كان يُعتقد سابقًا أن احتياطي هيدرات الميثان العالمي يتراوح بين 2000 و10000 جيجا طن من الكربون (مليارات الأطنان من الكربون )، ولكنه يُقدّر الآن بين 1500 و2000 جيجا طن من الكربون. ^{[ 231 ]} ومع ذلك، نظرًا لأن درجات حرارة قاع المحيطات العالمية كانت  أعلى بنحو 6 درجات مئوية مما هي عليه اليوم، مما يعني وجود حجم أقل بكثير من الرواسب الحاملة لهيدرات الغاز مقارنةً باليوم، فقد اعتُقد أن الكمية العالمية من الهيدرات قبل حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) كانت أقل بكثير من التقديرات الحالية. ^{[ 229 ]} ومع ذلك، تشير إحدى الدراسات إلى أنه نظرًا لانخفاض محتوى الأكسجين في مياه البحر، فمن المحتمل وجود رواسب كافية من هيدرات الميثان الكلاثراتية تجعلها آليةً قابلةً للتطبيق لتفسير التغيرات النظائرية. ^{[ 232 ]} في دراسة أجريت عام 2006، اعتبر العلماء مصدر الكربون في حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) لغزًا. ^{[ 233 ]} تشير دراسة أجريت عام 2011، باستخدام المحاكاة العددية، إلى أن زيادة ترسب الكربون العضوي وتكوين الميثان ربما عوضت عن انخفاض حجم استقرار الهيدرات. ^{[ 230 ]} تشير دراسة أجريت عام 2016، استنادًا إلى إعادة بناء محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي _خلال انحرافات نظائر الكربون (CIE) في حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM)، باستخدام تحليل نظائر الأكسجين الثلاثية، إلى أن إطلاق كميات هائلة من غاز الميثان من قاع البحر إلى الغلاف الجوي هو المحرك الرئيسي للتغيرات المناخية. ويذكر الباحثون أيضًا أن الإطلاق الهائل لهيدرات الميثان من خلال التفكك الحراري لرواسب هيدرات الميثان كان الفرضية الأكثر إقناعًا لتفسير انحرافات نظائر الكربون منذ تحديدها لأول مرة، وفقًا لهم. ^{[ 234 ]}

في عام 2019، أشارت دراسة إلى حدوث احترار عالمي بنحو درجتين مئويتين قبل عدة آلاف من السنين من حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM)، وأن هذا الاحترار أدى في نهاية المطاف إلى زعزعة استقرار هيدرات الميثان وتسبب في زيادة انبعاثات الكربون خلال حدث PETM، كما يتضح من الزيادة الكبيرة في تركيزات الباريوم في المحيطات (حيث كانت رواسب الهيدرات في عصر PETM غنية بالباريوم، وكانت ستطلقه عند انصهارها). ^{[ 235 ]} وفي عام 2022، عززت دراسة لسجلات المنخربات هذا الاستنتاج، مشيرةً إلى أن انبعاث ثاني أكسيد الكربون _قبل حدث PETM كان مماثلاً للانبعاثات البشرية المنشأ الحالية من حيث معدله ونطاقه، لدرجة أنه كان هناك وقت كافٍ للتعافي إلى مستويات الخلفية من الاحترار وتحمض المحيطات في القرون إلى آلاف السنين بين ما يسمى بالانحراف ما قبل البداية (POE) والحدث الرئيسي (انحراف نظائر الكربون، أو CIE). ^{[ 191 ]} أشارت ورقة بحثية نُشرت عام 2021 إلى أنه في حين بدأت فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني بتكثيف كبير للنشاط البركاني، وأن النشاط البركاني الأقل كثافة حافظ على مستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، "أطلق خزان كربوني آخر على الأقل كميات كبيرة من غازات الدفيئة استجابةً للاحترار الأولي". ^{[ 236 ]}

قُدِّر في عام 2001 أن ارتفاع درجة الحرارة سيستغرق حوالي 2300 عام حتى ينتشر الدفء إلى قاع البحر إلى عمق كافٍ لإحداث إطلاق الكلاثرات، مع العلم أن الإطار الزمني الدقيق يعتمد بشكل كبير على عدد من الافتراضات غير الدقيقة. ^{[ 237 ]} وقد يكون ارتفاع درجة حرارة المحيطات نتيجة الفيضانات وتغيرات الضغط الناجمة عن انخفاض مستوى سطح البحر قد تسبب في عدم استقرار الكلاثرات وإطلاق غاز الميثان. ويمكن أن يحدث هذا خلال فترة قصيرة لا تتجاوز بضعة آلاف من السنين. أما العملية العكسية، وهي تثبيت الميثان في الكلاثرات، فتحدث على نطاق أوسع يمتد لعشرات الآلاف من السنين. ^{[ 238 ]}

تُعدّ أنماط دوران المحيطات واسعة النطاق ذات أهمية بالغة عند دراسة كيفية انتقال الحرارة عبر المحيطات. ولا يزال فهمنا لهذه الأنماط في مراحله الأولية. تُشير النماذج إلى وجود آليات مُحتملة لنقل الحرارة بسرعة إلى الجروف القارية الضحلة التي تحتوي على الكلاثرات، شريطة توفر المقطع الباثيمتري المناسب، إلا أن هذه النماذج لا تستطيع حتى الآن مُطابقة توزيع البيانات التي نرصدها. "إنّ الاحترار المُصاحب لتحوّل تكوين المياه العميقة من الجنوب إلى الشمال من شأنه أن يُنتج احترارًا كافيًا لزعزعة استقرار هيدرات الغاز في قاع البحر فوق مُعظم مُحيطات العالم حتى عمق 1900 متر على الأقل." وقد يكون هذا الزعزع للاستقرار قد أدّى إلى إطلاق أكثر من 2000 جيجا طن من غاز الميثان من منطقة الكلاثرات في قاع المحيط. ^{[ 239 ]} وقد تمّت مُناقشة توقيت التغييرات في دوران المحيطات بالنسبة إلى التحوّل في نسب نظائر الكربون لدعم فرضية أن المياه العميقة الأكثر دفئًا تسبّبت في إطلاق هيدرات الميثان. ^{[ 240 ]} ومع ذلك، لم تجد دراسة أخرى أي دليل على حدوث تغيير في تكوين المياه العميقة، بل أشارت إلى أن تعمق الانغماس شبه الاستوائي بدلاً من تكوين المياه العميقة شبه الاستوائية حدث خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 241 ]}

قد يكون تدفق المياه العذبة من القطب الشمالي إلى شمال المحيط الهادئ بمثابة عامل محفز لعدم استقرار هيدرات الميثان، وهو حدث يُعتقد أنه مقدمة لبداية حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 242 ]}

كانت انبعاثات الكربون خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) أكثر تدريجية مقارنةً بالانبعاثات البشرية المنشأ الحالية. ^{[ 249 ]} تُشير محاكاة النماذج لذروة إضافة الكربون إلى نظام المحيط والغلاف الجوي خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني إلى نطاق محتمل يتراوح بين 0.3 و1.7 بيتاغرام من الكربون سنويًا (Pg C/yr)، وهو أبطأ بكثير من معدل انبعاثات الكربون المُلاحظ حاليًا. يُعادل البيتاغرام الواحد من الكربون جيجا طن من الكربون (GtC)؛ ويبلغ معدل حقن الكربون الحالي في الغلاف الجوي أكثر من 10 جيجا طن من الكربون سنويًا، وهو معدل أكبر بكثير من معدل حقن الكربون الذي حدث خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 250 ]} وقد اقتُرح أن نظام انبعاث الميثان الحالي من قاع المحيط يُحتمل أن يكون مشابهًا لما كان عليه خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 251 ]} نظرًا لأن معدل انبعاث الكربون الحالي يتجاوز معدل حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM)، يُعتقد أن سيناريو مشابهًا لحدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني هو أفضل نتيجة محتملة للاحتباس الحراري الناتج عن الأنشطة البشرية، بينما يُعد انقراض جماعي بحجم مماثل لانقراض العصر الطباشيري-الباليوجيني أسوأ سيناريو محتمل. ^{[ 252 ]}

يشير جيمس زاكوس، أستاذ علوم الأرض والكواكب ، إلى أن توقعات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2300، في ظل سيناريو "الوضع الراهن"، قد "ترفع درجة حرارة الأرض إلى مستوى لم يشهده الكوكب منذ 50 مليون سنة" - أي خلال العصر الإيوسيني المبكر. ^{[ 253 ]} وقد وصف البعض حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) بأنه أفضل نظير قديم لتغير المناخ الحديث. ^{[ 254 ]} وقد درس العلماء آثار تغير المناخ على كيمياء المحيطات من خلال استكشاف التغيرات المحيطية التي حدثت خلال حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني. ^{[ 255 ] [ 256 ]}

أظهرت دراسة أن حدث الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني -الإيوسيني (PETM) يُشير إلى وجود نقاط تحول مناخية جوهرية في نظام الأرض ، والتي "يمكن أن تُحفز إطلاق المزيد من خزانات الكربون وتدفع مناخ الأرض نحو حالة أكثر سخونة". ^{[ 191 ] [ 257 ]}

لا يزال الجدل قائمًا حول ما إذا كانت حساسية المناخ خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني (PETM) أقل أم أعلى مما هي عليه اليوم. فقد وجدت دراسة أجريت عام 2022 أن بحر أوراسيا القاري كان بمثابة بالوعة رئيسية للكربون خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني نظرًا لإنتاجيته البيولوجية العالية، مما ساهم في إبطاء وتخفيف الاحترار. كما وجدت الدراسة أن وجود العديد من البحار القارية الكبيرة في ذلك الوقت جعل مناخ الأرض أقل حساسية لتأثير غازات الاحتباس الحراري مقارنةً باليوم، حيث يوجد عدد أقل بكثير من البحار القارية. ^{[ 258 ]} ومع ذلك، تشير أبحاث أخرى إلى أن حساسية المناخ كانت أعلى خلال فترة الاحترار الأقصى في العصر الباليوسيني-الإيوسيني مما هي عليه اليوم، ^{[ 259 ]} مما يعني أن الحساسية لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري تزداد كلما زاد تركيزها في الغلاف الجوي. ^{[ 260 ]}