六千六百万年前 ， 一颗10亿枚核弹头当量的小行星撞击地球 ， 天空顷刻间被汽化的岩石和尘埃笼罩 ， 直接造成地球上绝大多数动植物物种的死亡 ， 恐龙也随之走向灭亡 。 然而 ， 一种被称为有孔虫的海底浮游生物却依旧像数亿年前一样繁殖 ， 用海洋中的钙和其他深海矿物为自己构建出坚固的贝壳 。 当这些有孔虫不可避免地死亡并最终成为海底沉积物时 ， 地球的那一小段历史便被永久地封存了起来 。

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几十年来 ， 科学家一直在研究这些贝壳 ， 试图寻找有关古代地球海洋温度、碳平衡以及空-海矿物成分的种种线索 。 令人兴奋的是 ， 研究人员在分析了数千个有孔虫样本中的化学元素后 ， 建立起了地球上有史以来最为详尽的气候记录 ， 进而向世人揭示了地球当前严峻的气候现状 。 该研究结果发表在《Science》杂志上 。

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为了编制新的地球史气候图 ， 科学家们调查了数十年来从世界各地海洋中钻取得到的深海有孔虫化石 。 有孔虫最古老的近亲出现在近10亿年前的海洋中 ， 从海床向下挖掘得越深 ， 发现的有孔虫标本就越古老 。 有孔虫壳中碳和氧同位素的比值为我们提供了有关气候的重要信息 。 例如 ， 氧同位素18O和16O之间的比值可以揭示出当有孔虫形成壳时周围水的温度 ， 前者比率越高 ， 表明海水温度越低；碳同位素13C和12C之间的比率则揭示了微生物可食用有机碳的丰富程度 ， 较高的比率与大气中较高的温室气体（如二氧化碳）含量有着密切的关系 。

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整合数十年的深海钻探任务记录 ， 研究人员详细描述了从恐龙死亡到今天这6600万年新生代时期地球的气候变化 ， 显示了地球如何通过温室、暖室、冷室和冰室四种不同的气候状态来应对地球轨道、温室气体水平和极地冰盖范围的变化 。

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由于研究小组的气候记录涵盖了6600万年的时间段 ， 研究人员还不得不考虑天文因素对地球气候的影响 ， 也就是说 ， 地球缓慢变化的轨道和向太阳倾斜的机制同样值得被考虑 ， 也即米兰科维奇周期 。

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当研究小组将轨道数据与同位素气候数据叠加后发现 ， 轨道变化对全球气候产生的影响不甚显著 ， 但值得关注的是全球气候状态的每一次重大变化都与大气温室气体水平的剧烈变化有关 。 例如 ， 恐龙灭绝后约1000万年 ， 地球短期内从温室状态跃升至暖室状态 ， 全球平均温度比现代水平高约16摄氏度 ， 这正是大量温室气体进入大气中所致 。 而大气中过量的碳排放则来源于北大西洋巨型火山的喷发 ， 即“古新世-始新世极热事件” 。
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在接下来的2000万年中 ， 随着二氧化碳等温室气体从大气中消失 ， 南极洲冰盖规模开始再次上升 ， 地球随即进入了新的冷室阶段 ， 其平均地表温度比现代水平高出约4摄氏度 。 大约300万年后 ， 在北半球北极海冰形成与洋流作用的双重驱动下 ， 地球进入了冰室阶段 。分页标题#e#

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现在 ， 人类排放的温室气体正导致地球气温上升到数千万年来从未有过的程度 ， 这种上升程度远远超出了地球轨道偏移所引发的自然变化 。 模型预测显示 ， 若当前的温室气体排放水平保持稳定态势 ， 那么地球平均温度可能会飙升至自古新世-始新世以来的峰值 ， 从冰室到暖室的转变仅需短短数百年 。

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联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）曾评估 ， 在保持现有态势的情况下 ， 到2300年全球平均气温或将达到5000万年来从未有过的高度 。 研究人员认为 ， 目前人为导致的全球变暖速度远远超过新生代任何时期的自然气候波动 ， 并有可能将地球从漫长的冰室状态推向暖室状态 ， 这影响将远超预期 。

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在距今数千万年前的那段时间里 ， 地球平均温度曾显著高于今天 。 由于那段时期的气候变化模式与今天人类所经历的气候尤为相似 ， 所以引起了国际科学界越来越多研究人员的关注 。 德国不来梅大学海洋环境科学中心的托马斯·韦斯特霍尔德教授表示 ， 现在我们可以更准确地知道地球历史上什么时候更暖或更冷 ， 以及更深入地了解其内在的动力学驱动机制 。
责编：朱张航宇
参考文献：Forest carbon sink neutralized by pervasive growth-lifespan trade-offs, Nature Communications ， 2020, Vol. 11, Article number: 4241.

来源：(环球科学大观)

【】网址：/a/2020/0920/kd527331.html

标题：地球|五千万年未见！科学家警告：地球气候将进入“温室”，大周期加速