Eunice Newton Foote
Seit 150 Jahren weiß die Wissenschaft über den Zusammenhang von CO² und Klimaerwärmung, doch ist Ihnen bekannt, wer diese Entdeckung machte? Die Geschichte ist aus vielen Gründen wichtig. Inmitten einer überwältigenden Anzahl von Überschwemmungen, Hitzewellen und Waldbränden wurden die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels noch nie so deutlich. Und obwohl bereits vor 150 Jahren Eunice Newton, eine Verwandte des berühmten Mathematikers und Physikers, die Eigenschaften von Kohlendioxid und deren mögliche Auswirkungen auf das Klima entdeckte, zahlten die Konzerne für fossile Brennstoffe Milliarden Dollar, damit nichts gegen die Erderwärmung getan wird und die Menschheit zahlt den Preis. Dieses Verbrechen geht seit Jahrzehnten. Interne Aufzeichnungen zeigen, dass die eigenen Wissenschaftler von Exxon in den späten 1970er Jahren ihre Führungskräfte informierten, dass die vom Menschen verursachte globale Erwärmung real, potenziell katastrophal und hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht werde. Weitere Untersuchungen ergaben, dass Chevron, Shell, BP und andere Ölgiganten ebenfalls wussten, dass ihre Produkte das Klima der Erde unbewohnbar zu machen drohten. Kurz gesagt, Exxon wusste es nicht nur. Sie alle wussten es. Bereits vor dreißig Jahren, in einer kleinen schwedischen Stadt namens Sundsvall, veröffentlichte der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimawandel (IPCC) seinen ersten großen Bericht. Doch trotz 30 Jahren Klimaverhandlungen hat die Staatengemeinschaft bislang so gut wie keine Konsequenzen aus den Ergebnissen von den Klimaberichten gezogen. Die Wissenschaftlerin, Erfinderin und Frauenrechtlerin Eunice Newton Foote gilt als die weltweit erste Forscherin, die einen direkten Zusammenhang zwischen der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Luft und der Erwärmung der Erdatmosphäre erkannte und damit eine wichtige Komponente des Treibhauseffekts identifizierte.
Die fast vergessene Entdeckung von Eunice Newton Foote
Die Wissenschaftlerin, Erfinderin und Frauenrechtlerin wies drei Jahre vor John Tyndall die wärmeabsorbierenden Eigenschaften von Kohlendioxid und deren mögliche Auswirkungen auf das Klima nach.
Am 23. August 1856 saß Eunice Newton Foote bei einer Tagung der American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Albany, New York, im Publikum, um einen Vortrag über ihre eigene Arbeit zu hören. Sie stellte ihre Forschung nicht vor. Stattdessen hörte sie, umgeben von Amerikas Elite-Wissenschaftlern, zu, als Joseph Henry, Sekretär der Smithsonian Institution, ihre Forschungsergebnisse über die wärmeabsorbierenden Eigenschaften von Kohlendioxid und Wasserdampf vorstellte – und erkannte nicht, welche Auswirkungen diese hatten. Die Arbeit hatte Foote zu dem Schluss geführt, dass eine Zunahme des Kohlendioxids in der Atmosphäre zu einer globalen Erwärmung führen würde.
„Eine Atmosphäre aus diesem Gas [Kohlendioxid] würde unserer Erde eine hohe Temperatur verleihen“, erklärte Foote in der anschließenden Abhandlung, in der sie ihre Arbeit beschrieb.
Vielleicht wegen Henrys Fehltritten, vielleicht wegen ihres Geschlechts, gerieten Footes bahnbrechende Schlussfolgerungen in Vergessenheit.
Stattdessen erinnert sich die Welt seit anderthalb Jahrhunderten an John Tyndall, einen irischen Physiker, der das Erwärmungspotenzial von Kohlendioxid und Wasserdampf entdeckte – obwohl er seine Erkenntnisse drei Jahre nach Foote veröffentlichte.
Erst 2011, als der Geologe Raymond Sorenson auf einen Bericht über Henrys Präsentation von Footes Arbeit stieß, wurde Foote die ihr gebührende Anerkennung zuteil. Sorenson erkannte sofort, dass Footes Entdeckung und Schlussfolgerung über die Auswirkungen von Kohlendioxid auf das Klima derjenigen von Tyndall voraus-ging, was neues Interesse an ihrem Leben und ihrer wissenschaftlichen Arbeit weckte.
Suffragette und Wissenschaftlerin
Eunice Newton wurde 1819 als Tochter von Theriza Newton und Isaac Newton jr. geboren, einem entfernten Verwandten des berühmten Mathematikers und Physikers. Sie wuchs in Bloomfield, New York, auf und besuchte das Troy Female Seminary, dessen Gründerin Emma Willard daran glaubte, junge Frauen in allen Fächern auszubilden, auch in den Naturwissenschaften.
Im Jahr 1841 heiratete Newton den Richter, Erfinder und Wissenschaftler Elisha Foote. Sie lebten kurzzeitig in Seneca Falls, wo sie Nachbarn und Freunde der Frauenrechtlerin und Abolitionistin Elizabeth Cady Stanton waren. Beide Footes engagierten sich in der Frauenrechtsbewegung; sie nahmen an der berühmten Seneca Falls Convention teil und unterzeichneten 1848 die Declaration of Sentiments, ein Dokument, das gegen die Entrechtung der Frauen protestierte.
Eunice vergaß nie, dass sie in ihrer Kindheit mit der Wissenschaft in Berührung gekommen war, und hielt sich über die aktuelle wissenschaftliche Literatur auf dem Laufenden. Ihr Experiment aus dem Jahr 1856 war wahrscheinlich eine Reaktion auf eine Ausgabe des Scientific American, in der Theorien darüber diskutiert wurden, wie die Sonne die Erde erwärmt. Es entbrannte eine Debatte darüber, warum die Berggipfel kälter waren als die Täler. Einige glaubten, dass dies auf den Winkel der Sonnenstrahlen zurückzuführen sei, andere glaubten, dass es an der Luftdichte liege. Foote entwickelte ein Experiment, um diese Debatte zu klären.
Footes Experiment war einfach:
Sie platzierte zwei identische Thermometer in identischen Glaszylindern, die 30 Zoll lang waren und einen Durchmesser von 4 Zoll hatten. Mit einer Luftpumpe ließ sie Luft aus dem einen Zylinder ab und füllte den anderen mit Luft auf. Nachdem sich die Temperaturen angeglichen hatten, stellte sie die Gläser nebeneinander in die Sonne und zeichnete alle zwei bis drei Minuten die resultierende Temperatur auf. Sie führte das Experiment auch mit beiden Gläsern im Schatten durch. Beim Vergleich der Temperaturveränderungen stellte sie fest, dass „die [thermische] Wirkung mit der Dichte der Luft zunimmt und mit zunehmender Luftfeuchtigkeit abnimmt“. Sie wiederholte das Experiment mit feuchter und trockener Luft, indem sie einem Zylinder Wasser hinzufügte und den anderen mit Kalziumchlorid dehydrierte. Sie stellte fest, dass feuchte Luft deutlich heißer wurde als trockene Luft.
Schließlich maß sie die Wirkung verschiedener Gase im Vergleich zur „gewöhnlichen Luft“ (der Umgebungsatmosphäre) und stellte fest, dass „die stärkste Wirkung der Sonnenstrahlen … im Kohlensäuregas liegt“. Sie stellte fest, dass Kohlendioxid, nachdem es dem direkten Sonnenlicht entzogen wurde, seine hohe Temperatur viel länger beibehielt als andere Gase. Sie testete auch Wasserstoff und Sauerstoff, führte aber nur deren Endtemperaturwerte auf.
„Was mich wirklich beeindruckt hat, war die Eleganz ihres Versuchsplans“, insbesondere ihr sorgfältiger Versuch, experimentelle Fehler durch Kontrollgruppen zu reduzieren, sagt Joseph Ortiz, ein Klimawissenschaftler, der Footes Forschung kürzlich analysiert hat.
Der vorletzte Absatz ihres kurzen Papiers fasste ihre bahnbrechende Schlussfolgerung zusammen: Zusätzliches Kohlendioxid in der Atmosphäre würde zu einer globalen Erwärmung führen, „und wenn, wie einige vermuten, zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Geschichte der Erde ein größerer Anteil der Luft mit Kohlendioxid vermischt war als heute, muss dies zwangsläufig zu einem Temperaturanstieg geführt haben, sowohl durch seine eigene Wirkung als auch durch das erhöhte Gewicht.“
Trotz ihres beeindruckenden Experiments und ihrer prophetischen Schlussfolgerung unternahm Foote keinen Versuch, den Mechanismus zu erklären, durch den die Gase Wärme absorbierten. Dies wäre ihr aufgrund der Beschränkungen ihres Experiments auch schwergefallen. Sie hat den Druck im Inneren der Apparatur nicht gemessen, der sich auf die Temperatur auswirken würde, wenn sie verschiedene Gase hinzufügt. Außerdem wissen wir heute, dass der Treibhauseffekt durch IR-Strahlung und nicht durch sichtbares Licht verursacht wird. Es ist nicht bekannt, ob die Gase in ihrem Experiment durch direktes Sonnenlicht erwärmt wurden oder ob das Sonnenlicht das Glas erwärmte, das wiederum IR-Strahlung in das Gefäß abgab. Wahrscheinlich war es eine Kombination aus verschiedenen Mechanismen. Diese Einschränkungen ändern jedoch nichts an der Tatsache, dass Foote die erste war, die die wärmeabsorbierende Eigenschaft der Gase entdeckte und sie mit dem Klima in Verbindung brachte.
Eine bahnbrechende Schlussfolgerung wird übersehen
Es bleibt unklar, warum Henry, ein Freund der Familie und einer der führenden amerikanischen Physiker, und nicht Foote ihre Erkenntnisse an jenem Augusttag im Jahr 1856 präsentierte. Die Teilnehmer der AAAS-Tagung, zu denen Beamte des Staates New York und etablierte Wissenschaftler, aber nur wenige jüngere Mitglieder zählten, sprechen für das Prestige der Veranstaltung. Für einige war das Treffen eine freundliche Angelegenheit; es war „kaum möglich, einen wärmeren oder gastfreundlicheren Empfang zu erleben“, wie ein Teilnehmer im Canadian Journal of Industry, Science, and Art berichtete.
Aber für eine Wissenschaftlerin war das wahrscheinlich nicht der Fall. In den damaligen Zeitungsberichten über wissenschaftliche Tagungen wurde die Schönheit der Frauen und Töchter der Teilnehmer hervorgehoben; in einem Bericht wurde sogar eine Burlesque-Show für einen der Wissenschaftler erwähnt. Obwohl die AAAS-Satzung Frauen nicht ausdrücklich diskriminierte, wurden im 19. Jahrhundert nur wenige Wissenschaftlerinnen aufgenommen, und die, die Mitglied waren, präsentierten selten ihre eigenen Arbeiten.
Henrys Vortrag wurde in den offiziellen Protokollen der Tagung nicht erwähnt. Aber in seinen Bemerkungen über Footes Arbeit, über die in der New-York Daily Tribune berichtet wurde, spielte er die Bedeutung ihrer Ergebnisse herunter. Berichten zufolge erklärte Henry, dass die Experimente zwar interessant und wertvoll seien, es aber [viele] [Schwierigkeiten] gebe, die [jeden] Versuch, ihre Bedeutung zu interpretieren, einschränkten.
Auch nach der Tagung wurde Footes Arbeit nicht weithin bekannt gemacht. Ihre Arbeit mit dem Titel „Circumstances affecting the heat of the sun’s rays“ wurde im American Journal of Science and Arts neben einem Artikel ihres Mannes abgedruckt. In einem Artikel des Scientific American aus dem Jahr 1856 mit dem Titel „Wissenschaftliche Damen-Experimente mit kondensierten Gasen“ wurde ihre Forschung als Teil eines größeren Werkes zum Verständnis des Klimas in der geologischen Vergangenheit betrachtet. Der ungenannte Autor lobte auch die Arbeit von Wissenschaftlerinnen und stellte fest, dass „die Experimente von Mrs. Foot[e] reichlich Beweise für die Fähigkeit von Frauen liefern, jedes Thema mit Originalität und Präzision zu untersuchen“.
Kurze Zusammenfassungen von Footes Arbeit erschienen in zwei europäischen Publikationen, von denen eine die Arbeit fälschlicherweise ihrem Ehemann zuschrieb und keine die Klimaschlussfolgerung der Arbeit erwähnte. Henrys Präsentation ihrer Arbeit wurde auch im Canadian Journal of Industry, Science, and Art sowie von David A. Wells in seinem Annual of Scientific Discovery veröffentlicht. Wells erwähnte Footes Forschungen sogar in späteren Veröffentlichungen, allerdings ohne sie zu zitieren, obwohl er andere Wissenschaftler, auf deren Arbeiten er Bezug nahm, allesamt Männer, rigoros zitierte.
Footes Worte hatten es auf die internationale wissenschaftliche Bühne geschafft, aber anscheinend hörte niemand zu. Ihre Entdeckung wurde nicht mehr erwähnt.
Was wusste Tyndall?
Als John Tyndall 1859 seine vorläufigen Ergebnisse über den Treibhauseffekt von Kohlendioxid, Wasserdampf und Methan veröffentlichte, war er bereits ein gut vernetzter und angesehener Physiker. Nachdem er bei einem Aufenthalt in den Schweizer Alpen beobachtet hatte, wie sich die Höhe auf die Temperatur auswirkt, führte Tyndall ein Experiment durch, um zu testen, wie verschiedene Gase auf Wärme reagieren. Er bezog sich auf die zeitgenössische Literatur über Wärme von Horace Bénédict de Saussure, Joseph Fourier, Claude Pouillet und William Hopkins als Grundlage für seine Arbeit und war daran interessiert, die Art der Wechselwirkung von Molekülen mit Wärmestrahlung zu erforschen.
Aufgrund seines guten Rufs und seiner Verbindungen war Tyndall in der Lage, modernste, maßgeschneiderte Geräte für seine Experimente zu verwenden. Er verwendete „Strahlungswärme“, die heute als IR-Strahlung bekannt ist, und ein Differentialspektrometer, um hochpräzise Daten zu erhalten. Bei seinen ersten Messungen von Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff zeigte keines der Gase nennenswerte Anzeichen von Wärmeabsorption. Dann maß er andere atmosphärische Gase, darunter Wasserdampf und Kohlendioxid, und kam zu demselben Schluss wie Foote, dass beide Gase zur Erwärmung der Atmosphäre beitragen. Darüber hinaus machte er ausdrücklich die Strahlungswärme der Erdoberfläche für die Erwärmung verantwortlich, die heute als Treibhauseffekt bekannt ist. Da er sich der Bedeutung seiner Ergebnisse bewusst war, beeilte er sich, seine vorläufigen Ergebnisse 1859 zu veröffentlichen, und veröffentlichte 1861 seine vollständige Arbeit „Über die Absorption und Abstrahlung von Wärme durch Gase und Dämpfe und über den physikalischen Zusammenhang von Strahlung, Absorption und Leitung“.
Die Historiker sind sich nicht einig, ob Tyndall von Footes Arbeit wusste. Tyndall war nicht nur ein gut informierter Physiker, der wahrscheinlich daran interessiert war, die Literatur zu den von ihm erforschten Themen zu lesen, sondern er war auch Mitglied des Redaktionsausschusses des Philosophical Magazine. Die Publikation druckte die Arbeit von Footes Ehemann nach, die direkt neben der ihren im American Journal of Science and Arts erschienen war, obwohl diese Arbeit weniger aussagekräftige Ergebnisse hatte. Jemand im Philosophical Magazine sah ihre Arbeit und entschied sich, sie nicht zu veröffentlichen, und es scheint plausibel, dass Tyndall durch seine Position im Redaktionsausschuss mit ihrer Arbeit in Berührung gekommen sein könnte.
Dennoch gibt es keinen Beweis dafür, dass Tyndall Footes Arbeit gelesen hat. In seiner Korrespondenz erwähnt er ihre Arbeit mit keinem Wort. Er führte sein Experiment sogar so durch, dass er ihre Schlussfolgerungen nicht kannte. Wenn er gewusst hätte, dass Wasserdampf und Kohlendioxid Wärme absorbieren, hätte er wahrscheinlich zuerst diese Gase getestet. Stattdessen begann er mit Gasen wie Sauerstoff und Wasserstoff, von denen Foote ausdrücklich erwähnte, dass sie keine nennenswerten wärmeabsorbierenden Eigenschaften aufweisen, und schien von seinen Ergebnissen überrascht zu sein. Roland Jackson, der eine Biografie über Tyndall verfasst hat, kam in einem Aufsatz von 2019 zu dem Schluss, dass es unwahrscheinlich ist, dass Tyndall von Footes Arbeit wusste. Tyndall „hielt sich selbst für einen aufrechten moralischen Charakter“, sagt Jackson. „Er verteidigte Menschen, von denen er glaubte, dass sie übersehen worden waren. [Er war nicht jemand, der absichtlich plagiieren würde“.
Tyndalls Arbeit wurde als wissenschaftlicher Durchbruch gefeiert und wurde schnell Teil des Kanons der Klimawissenschaften. Lord Kelvin bemerkte, dass die Ergebnisse neu waren, was darauf hindeutet, dass auch er nichts von Footes Arbeit wusste. Jackson stellt fest, dass selbst der mathematische Physiker Peter Guthrie Tait, „ein absoluter Erzfeind von Tyndall“, Footes Arbeit nie erwähnte. „Hätte er gedacht, dass Tyndall Footes Arbeit im Grunde genommen gestohlen hat“, sagt Jackson, wäre Tait „in die Stadt gegangen“.
Es ist möglich, dass die Leser Footes Namen sahen und ihren Beitrag wegen ihres Geschlechts übersprangen. Vielleicht spielte auch eine europäische Voreingenommenheit eine Rolle. Ähnlich wie das Land selbst war auch die wissenschaftliche Infrastruktur in den USA relativ neu, und viele europäische Wissenschaftler schauten auf die Arbeit amerikanischer Wissenschaftler herab, sagt Jackson. Obwohl diese Erklärungen vernünftig sind, ist es dennoch ein rätselhaftes Versehen. „Die ganze Sache ist höchst merkwürdig“, sagt Jackson. „Ich kann mir nicht erklären, warum niemand, einschließlich Henry, von der Bedeutung von Footes Arbeit wusste. Ich glaube nicht, dass es nur daran liegt, dass sie eine Frau oder eine Amateurin ist. Wenn man sich den Artikel im Scientific American anschaut, hat [der Autor] erkannt, dass die Arbeit interessant ist, und trotz-dem hat sie niemand aufgegriffen.“
Erinnerung an Foote und ihren Einfluss
Foote veröffentlichte 1857 eine weitere Arbeit, „On a new source of electrical excitation“, in der sie die statische Elektrizität unter verschiedenen Bedingungen maß. Nach Abschluss dieser Arbeit widmete sie sich wieder der Kampagne für das Frauenwahlrecht und veröffentlichte nicht mehr in einer wissenschaftlichen Zeitschrift. Stattdessen setzte sie ihre wissenschaftlichen Beiträge in Form von Erfindungen fort. Sie kann drei Patente auf ihren Namen vorweisen, und es wird vermutet, dass sie ihren Mann bei einigen seiner Erfindungen unterstützte. Sie starb im Jahr 1888.
Footes Töchter, Mary und Augusta, hinterließen ebenfalls ihre Spuren. Mary Foote Henderson war eine soziale Aktivistin, Autorin und Immobilienentwicklerin. Sie heiratete John B. Henderson, den US-Senator, der im Kongress den dreizehnten Zusatzartikel zur Abschaffung der Sklaverei einbrachte. Augusta Foote Arnold war Schriftstellerin und Kuratorin des Barnard College. Sie schrieb Kochbücher und teilte das Interesse ihrer Eltern an der Wissenschaft. Unter dem Pseudonym Mary Ronald veröffentlichte sie The Sea Beach at Ebb Tide: A Guide to the Study of the Seaweeds and the Lower Animal Life Found Between Tide-Marks.
In den Jahren nach Footes Wiederauftauchen im Jahr 2011 begannen Historiker und Klimawissenschaftler, nach weiteren Informationen über die Frau zu suchen, die den Klimawandel vorausgesagt hatte, aber die Arbeit war schwierig. In einigen Artikeln und Büchern, die sich auf ihre Forschung bezogen, wurde ihr Name nicht genannt, und es gibt kein bekanntes Bild von ihr. Liz Foote, eine Doktorandin der Umwelt- und Verhaltenswissenschaften und eine entfernte Verwandte von Elisha Foote, erfuhr nur zufällig von Eunice Foote, als sie eine Grundsatzrede der Klimawissenschaftlerin Katharine Hayhoe auf einer AAAS-Tagung 2018 verfolgte. Foote erkannte ihren Namen, forschte in ihrer Familiengeschichte, fand ihre Verbindung und schloss sich der Suche nach einem Bild an.
Ortiz und Jackson taten sich nach einer Twitter-Korrespondenz, die durch einen Tweet der Klimawissenschaftlerin Sarah Myhre ausgelöst wurde, zusammen, um Foote zu untersuchen. Sie sammelten so viele Informationen aus Primärquellen wie möglich und veröffentlichten ihre Analyse im vergangenen Jahr.
Die Geschichte von Foote ist aus vielen Gründen wichtig. Inmitten einer überwältigenden Anzahl von Überschwemmungen, Hitzewellen und Waldbränden wurden die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels noch nie so deutlich. Im Jahr 1856 konnte Eunice Newton Foote feststellen, dass ein steigender Kohlendioxidgehalt in der Erdatmosphäre eine Erwärmung verursachen würde. Sie wollte damit keine Warnung aussprechen, aber vielleicht hätte sie das inmitten der industriellen Revolution in Amerika tun sollen. „Wissenschaftler wissen schon seit langem, dass der Mensch das Klima beeinflusst“, sagt Ortiz.
Footes Worte erinnern daran, dass der Begriff der globalen Erwärmung in wissenschaftlichen Kreisen schon seit mehr als 150 Jahren bekannt ist.
Vielleicht noch ergreifender ist, dass Footes Sturz in die Vergessenheit Teil einer größeren Erzählung über die Entrechtung von Frauen im wissenschaftlichen Establishment ist. Es ist vielleicht kein Zufall, dass Foote dafür kämpfte, dass die Stimmen der Frauen von der Regierung gehört wurden, während ihre eigene Stimme von der wissenschaftlichen Gemeinschaft übersehen wurde. Liz Foote: „Nach dem, was ich über Eunice‘ Leben weiß, war sie sehr privilegiert. . . Aber als Frau in den 1800er Jahren waren ihre beruflichen Möglichkeiten dennoch begrenzt. Das, was sie trotz der Realitäten ihrer Zeit erreicht hat, ist sehr beeindruckend und sollte jeden inspirieren.“
Eunice Newton Foote’s nearly forgotten discovery
The scientist, inventor, and women’s rights activist demonstrated the heat-absorbing properties of carbon dioxide and their potential effect on climate three years before John Tyndall. By Maura Shapiro
An illustration of Eunice Newton Foote at work on her study of the heat absorption of carbonic acid gas. No known portrait of Foote exists. Credit: Carlyn Iverson/NOAA
On 23 August 1856, Eunice Newton Foote sat in the audience at an American Association for the Advancement of Science (AAAS) meeting in Albany, New York, to attend a talk about her own work. She did not present her research. Instead, surrounded by America’s elite scientists, she listened as Joseph Henry, secretary of the Smithsonian Institution, presented—and failed to recognize the implications of—her research on the heat-absorbing properties of carbon dioxide and water vapor. The work had led Foote to conclude that increased carbon dioxide in the atmosphere would lead to global warming. “An atmosphere of that gas [carbon dioxide] would give to our earth a high temperature,” Foote declared in the subsequent paper describing her work.
Perhaps because of Henry’s missteps, perhaps because of her gender, Foote’s groundbreaking conclusions fell into obscurity. For a century and a half, the world has instead remembered John Tyndall, an Irish physicist, as the person who discovered the warming potential of carbon dioxide and water vapor—even though he published his findings three years after Foote.
It was not until 2011, when geologist Raymond Sorenson stumbled upon an account of Henry’s presentation of Foote’s work, that Foote began to receive her due. Sorenson immediately realized that Foote’s discovery and conclusion about carbon dioxide’s effect on climate predated Tyndall’s, generating new interest in her life and scientific work.
Suffragette and scientist
Eunice Newton was born in 1819 to Theriza Newton and Isaac Newton Jr, a distant relative of the famous mathematician and physicist. She grew up in Bloomfield, New York, and attended Troy Female Seminary, whose founder, Emma Willard, believed in educating young women in all subjects, including science. In 1841 Newton married judge, inventor, and scientist Elisha Foote. They briefly lived in Seneca Falls, where they were neighbors and friends of suffragette and abolitionist Elizabeth Cady Stanton. Both Footes were involved in the women’s rights movement; they attended the famed Seneca Falls Convention and signed the 1848 Declaration of Sentiments, a document protesting women’s disenfranchisement.
Never forgetting her childhood exposure to science, Eunice stayed up-to-date on current scientific literature. Her 1856 experiment was likely a response to a Scientific American volume that discussed theories about how the Sun heats Earth. A debate ensued on why mountaintops were colder than valleys. Some believed it was due to the angle of the Sun’s rays; others believed it came down to air density. Foote devised an experiment to settle that debate.
Foote’s experiment was simple: She placed two identical thermometers in identical glass cylinders, 30 inches long and 4 inches in diameter. Using an air pump, she exhausted air from one cylinder and added air into the other. After the temperatures equalized, she placed the jars next to each other in the Sun and recorded the resulting temperature every two to three minutes. She also conducted the experiment with both jars in the shade. In comparing the temperature changes, she observed that “the [thermal] action increases with the density of the air, and is diminished as it becomes more rarified.” She repeated the experiment using moist and dry air by adding water to one cylinder and dehydrating the other using calcium chloride. She discovered that damp air became significantly hotter than dry air.
Last, she measured the effect of different gases against “common air” (the ambient atmosphere) and found “the highest effect of the sun’s rays . . . to be in carbonic acid gas.” She noted that after being removed from direct sunlight, carbon dioxide maintained its high temperature much longer than other gases did. She also tested hydrogen and oxygen but listed only their final temperature values. “What really struck me was the elegance of her experimental design,” particularly her careful attempt to reduce experimental errors through control groups, says Joseph Ortiz, a climate scientist who recently analyzed Foote’s research.
The penultimate paragraph of her short paper summarized her groundbreaking conclusion: Additional carbon dioxide in the atmosphere would cause global warming, “and if as some suppose, at one period of [Earth’s] history the air had mixed with it a larger proportion than at present, an increased temperature from its own action as well as from increased weight must have necessarily resulted.”
Despite Foote’s impressive experiment and prophetic conclusion, she made no attempt to explain the mechanism by which the gases absorbed heat. It would have been difficult for her to do that because of the limitations of her experiment. She did not measure the pressure inside the apparatus, which would impact the temperature as she added various gases. Additionally, we now know the greenhouse effect is caused by IR radiation, not visible light. It is unknown if the gases in her experiment were heated by direct sunlight or if the sunlight heated the glass, which in turn radiated in the IR within the jar. Likely it was a combination of various mechanisms. However, those limitations do not change the fact that Foote was the first to discover the heat-absorbing property of the gases and connect it to climate.
A groundbreaking conclusion overlooked
It remains unclear why Henry, a family friend and one of America’s leading physicists, and not Foote presented her findings on that August day in 1856. The attendees of the AAAS meeting, which included New York State officials and established scientists but notably few younger members, speak to the prestige of the event. The meeting was a friendly affair for some; it was “scarcely possible for a warmer or more hospitable welcome to be offered,” one attendee reported in the Canadian Journal of Industry, Science, and Art. But for a woman scientist, that probably was not the case. At the time newspaper reports of scientific meetings would remark on the beauty of the wives and daughters of attendees; one even mentioned a burlesque show held for one of the scientists. Though the AAAS constitution did not explicitly discriminate against women scientists, only a few were extended membership in the 19th century, and those who were members rarely presented their own work.
Henry’s talk was not mentioned in the official proceedings of the meeting. But in his remarks about Foote’s paper, which were reported in the New-York Daily Tribune, he discounted the importance of her findings. Henry reportedly stated “that although the experiments were interesting and valuable, there were [many] [difficulties] encompassing [any] attempt to interpret their significance.”
Foote’s work was not widely publicized after the meeting either. Her paper, titled “Circumstances affecting the heat of the sun’s rays,” was printed in the American Journal of Science and Arts next to an article published by her husband. It did get noticed in an 1856 Scientific American article, “Scientific ladies.—experiments with condensed gases,” that contextualized her research as part of the larger body of work dedicated to understanding the climate of the geologic past. The unnamed author also praised the work of women scientists and stated that “the experiments of Mrs. Foot[e] afford abundant evidence of the ability of women to investigate any subject with originality and precision.”
Brief summaries of Foote’s paper appeared in two European publications, one of which miscredited the work to her husband, and neither of which mentioned the paper’s climate conclusion. Henry’s presentation of her work was also covered by the Canadian Journal of Industry, Science, and Art as well as by David A. Wells in his Annual of Scientific Discovery. Wells even mentioned Foote’s research in future publications, but without citation—despite rigorously citing other scientists whose work he referenced, all of whom were men.
Foote’s words had made it to the international scientific stage, but it seems no one was listening. Her discovery was not mentioned again.
What did Tyndall know?
By 1859, when John Tyndall published his preliminary results on the greenhouse effect of carbon dioxide, water vapor, and methane, he was already a well-connected and respected physicist. After observing how altitude affects temperature while spending time in the Swiss Alps, Tyndall conducted an experiment to test how different gases respond to heat. He referred to the contemporary literature on heat by Horace Bénédict de Saussure, Joseph Fourier, Claude Pouillet, and William Hopkins as the basis for his work and was interested in exploring the nature of the interaction of molecules with thermal radiation.
Because of his reputation and connections, Tyndall was able to use state-of-the-art, custom equipment for his experiment. He used “radiant heat,” today known as IR radiation, and a differential spectrometer to obtain high-precision data. When he first measured oxygen, hydrogen, and nitrogen, none showed significant signs of heat absorption. He then measured other atmospheric gases, including water vapor and carbon dioxide, and came to the same conclusion as Foote that both gases contribute to atmospheric heating. In addition, he explicitly attributed the radiant heat of Earth’s surface as the cause for the heating, which is now known as the greenhouse effect. Realizing the importance of his results, he rushed to report his preliminary findings in 1859 and published his full paper, “On the absorption and radiation of heat by gases and vapours, and on the physical connexion of radiation, absorption, and conduction,” in 1861.
Historians disagree on whether Tyndall knew of Foote’s work. Not only was Tyndall a well-informed physicist who would likely be interested in reading the literature on topics he was exploring, but he was on the editorial board of Philosophical Magazine. The publication reprinted the paper by Foote’s husband that was directly next to hers in the American Journal of Science and Arts, though that paper had less significant results. Someone at the Philosophical Magazine saw her work and chose not to publish it, and it seems plausible that Tyndall could have been exposed to her paper through his position on the editorial board.
Nonetheless, there is no evidence that Tyndall read Foote’s paper. He makes no mention of her work in any correspondence. He even performed his experiment in a way that indicated he did not know her conclusions. If he was aware that water vapor and carbon dioxide would absorb heat, it is likely he would have tested those first. Instead, he started with gases like oxygen and hydrogen, which Foote explicitly mentioned did not display any significant heat-absorbing properties, and seemed surprised by his results. Roland Jackson, who wrote a biography of Tyndall, concluded in a 2019 paper that it is unlikely Tyndall knew of Foote’s work. Tyndall “thought of himself as an upright moral character,” Jackson says. “He defended people he thought had been overlooked. [He was] not someone who would purposefully plagiarize.”
Tyndall’s paper was celebrated as a scientific breakthrough and quickly became part of the climate science canon. Lord Kelvin remarked that the findings were novel, suggesting he, too, did not know of Foote’s work. Jackson notes that even mathematical physicist Peter Guthrie Tait, “an absolute sworn enemy of Tyndall,” never brought up Foote’s work. “If he had thought that Tyndall had essentially stolen Foote’s work,” says Jackson, Tait “would have gone to town.”
It is possible that readers saw Foote’s name and skipped over her paper because of her gender. Perhaps European bias came into play as well. Much like the country itself, the scientific infrastructure in the US was relatively new, and many European scientists looked down on the work of American scientists, Jackson says. Though those explanations are reasonable, it is still a puzzling oversight. “The whole thing is most curious,” Jackson says. “I cannot explain why nobody, including Henry, knew of the significance of Foote’s work. I don’t think it is just because she is a woman or an amateur. If you look at the Scientific American article, [the author] recognized the work was interesting, and still nobody picked up on it.”
Remembering Foote and her impact
Foote published one more paper, in 1857, “On a new source of electrical excitation,” in which she measured the static electricity of different conditions. Once that work was complete, she returned to campaigning for women’s suffrage and did not publish in a scientific journal again. Instead, her scientific contributions continued in the form of inventions. She has three patents in her name, and it is suspected she assisted her husband in some of his inventions. She died in 1888.
Foote’s daughters, Mary and Augusta, also left their mark. Mary Foote Henderson was a social activist, author, and real-estate developer. She married John B. Henderson, the US senator who introduced to Congress the Thirteenth Amendment abolishing slavery. Augusta Foote Arnold was an author and a trustee of Barnard College. She wrote cookbooks and shared her parents’ interest in science, publishing The Sea Beach at Ebb Tide: A Guide to the Study of the Seaweeds and the Lower Animal Life Found Between Tide-Marks under the pen name Mary Ronald.
In the years following Foote’s resurfacing in 2011, historians and climate scientists started digging to find more information about the woman who predicted climate change, but the work was difficult. Some articles and books that referenced her research did not cite her name, and there is no known image of her. Liz Foote, a PhD candidate studying environmental science and behavioral science and a distant relative of Elisha Foote, learned about Eunice Foote only accidentally, while watching a keynote address by climate scientist Katharine Hayhoe at a 2018 AAAS meeting. Foote recognized her name, dug into her family history, found her connection, and joined the search for an image.
Ortiz and Jackson teamed up to study Foote after a Twitter correspondence spurred by a tweet by climate scientist Sarah Myhre. They gleaned as much information from primary sources as possible and published their analysis last year.
Foote’s story is important for many reasons. Amid an overwhelming number of floods, heat waves, and wildfires, the effects of human-caused climate change have never been so apparent. In 1856 Eunice Newton Foote was able to conclude that increasing carbon dioxide levels in Earth’s atmosphere would cause warming. She did not mean for it to be a warning, but perhaps, in the midst of America’s industrial revolution, it should have been. “Scientists have known for a long time that humans impact climate,” Ortiz says. Foote’s words are a reminder that the notion of global warming has been in scientific circles for more than 150 years.
Perhaps more poignant, Foote’s fall into obscurity is part of a larger narrative of women’s disenfranchisement in the scientific establishment. It might not be a coincidence that Foote was fighting for women’s voices to be heard by the government while hers was being overlooked by the scientific community. Says Liz Foote: “From what I know about Eunice’s life, she benefited from a great deal of privilege. . . . But as a woman in the 1800s her professional options were nevertheless limited. To accomplish what she did, despite the realities of her time, is very impressive and should inspire anyone.”
Netzfrau Lisa Natterer
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