大约在5500万年前,全球气温曾一度极速攀升,从而导致海平面升高、海洋酸度增大,以及一些物种的永久消亡。这一历史性全球变暖就是著名的“古新世-始新世极热事件”。科学家眼中,这一事件具有很高的研究参考价值,对后世研究者探索现代气候变化有着非同寻常的意义。许多科学家开始对大约5500万年前的海洋沉积物等进行深入研究,探寻该事件与现代气候变化事件之间的异同以及气候变化的成因,以期为现代人应对全球气候变暖找到有效解决方案。

如果南极洲冰川融化,海平面将大幅上升。

南极洲上的冰川冰冻时间已长达数百万年。

“古新世-始新世极热事件”之前的南极洲没有冰天雪地。
一个更热的气候意味着一个不同的世界。

海洋储存了大量的热能。

气候变化导致全球许多地方出现严重干旱。

现代气候变化将导致遭受旱灾的地区越来越多。
在“古新世-始新世极热事件”时期,植物生长繁茂。
如今,我们知道在地球进化史中,“古新世-始新世极热事件”是全球气候变化最迅速且最剧烈的一个典型例子,其引发原因还有待考证。然而,科学家猜测这个原因很可能与造成现代气候变化的原因非常相似,并且有一点非常明确,那就是“古新世-始新世极热事件”对环境的影响意义深远,它可能已经改变了地球生命的历程。
20世纪80年代,许多地质学家都参与了南极洲沉积物的研究,并在1991年发表了他们的研究成果。在研究论文中,他们称,泥淖中微型浮游生物的化石壳显示,这里曾经历过气温的极速攀升。更准确地说,是这些浮游生物化石壳中锁住的氧同位素暴露了气候变暖的事实。大约在5500万年,这些壳中的“重”氧18,相对“轻”氧16的含量更高。氧18的丰富含量是气候变暖的明显标识。由于“轻”氧16最容易蒸发,也就是说越温暖的水中所含的氧18就越多,因此生活在更高温度水中的浮游生物就会在壳中锁住更多的氧18。这些浮游生物的壳还暗示着另外一个现象,即它们所含的碳导致了海洋温度上升。
与氧元素一样,碳元素也以许多不同的同位素形式存在。几乎就在浮游生物的壳中富含氧18的同时,其中的碳12含量也相对碳13含量要高。海洋一定是在突然之间,吸收了大量的碳12,这通常是由于含碳丰富的温室气体,如二氧化碳和甲烷向大气中大规模喷发所造成。换而言之,“古新世-始新世极热事件”的成因就是温室气体,这也与当代的气候变化原因非常相似。然而,如今的全球气候变暖不仅仅是重蹈“古新世-始新世极热事件”的覆辄,因为如今的地球已不再是5500万年前的那个地球了。
如今,受气候变化影响,南极洲冰层面积急剧缩小,这个问题成为全球最热的关注焦点之一。在“古新世-始新世极热事件”时期,由于当时可能根本没有南极洲冰层,所以这个问题在当时并不是什么问题。即使在“古新世-始新世极热事件”伊始,全球气温也比如今的气温要高几度。一些研究人员认为,“古新世-始新世极热事件”时期的气候变化节奏也与今天的气候变化节奏明显不同。
有关这个论点,2013年发表的一篇研究论文引起科学界的广泛争议。研究人员对5500万年前大西洋西北部的海底泥淖进行了检测,结果发现泥浆带是按年周期形成的。当追踪到与“古新世-始新世极热事件”有关的碳、氧元素的同位氧时,研究人员发现它们仅存在13个泥浆带中。他们表示,这意味着“古新世-始新世极热事件”的温度攀升了13年。
然而,这并不意味着“古新世-始新世极热事件”反复持续了十多年。所有研究人员一致认为,此次异常的气候变暖造成平均气温升高了至少5摄氏度,整个过程持续了大约17万年。或许,全球气温在仅仅13年中就攀升了5摄氏度。如今,全球气温从19世纪末以来,才升高了1摄氏度。如果“古新世-始新世极热事件”中气候变化果真如此迅速,那么一定有某个事件触发了这个气候变暖。要在短时期内导致全球气温急剧上升,大气必定在几乎一夜之间就充满了温室气体。科学家猜测,也许当时有一颗富含碳的彗星飞近地球,而在现代气候变化中未碰到此种情况。不过,有必要强调一下,许多研究人员都强烈反对13年这个数字。
夏威夷大学科学家理查德-泽比认为,这一理论存在许多问题。其中一个重要问题是,从物理学角度来说让海洋在如此短暂的时间内热起来几乎不可能。在地球上,海洋面积非常广袤,让它们热起来需要很长时间。即使大气中瞬间充满了二氧化碳,海洋也不可能在13年时间里那么热。泽比表示:“你可以让大气在短时间内变热,但是要让海洋变热,可是需要数个世纪甚至数千年。还有一些研究人员指出,在岩石中的13个泥浆带,每个泥浆带一定代表了数个世纪,而不是代表数年。许多沉积物钻探专家表示,如果这些泥浆带是真实的,它们可能也仅仅是研究人员用来提取泥淖所使用到的手工制品。绝大多数研究人员认为,“古新世-始新世极热事件”的发生持续了非常长的时期,但具体到多少年还没有定论。
2011年的一篇气候评估文章认为,碳是在大约20000年时间中逐渐释放出来的。如此缓慢的释放过程与今天的情况相去甚远,这或许意味着温室气体来自于火山爆发过程中渐进式的气体释放。在2014年出版的研究论文中,研究人员将眼光放到了大地上。犹他大学科学家加比瑞尔-博温及其同事进行了一项研究,他们对怀俄明州在5500万年前形成的土壤中的碳同位素进行了检测。正如海洋沉积物揭示了“古新世-始新世极热事件”时期的海洋状况,土壤反应了“古新世-始新世极热事件”时期的大气状况。结果显示,在土壤中碳酸盐结核中的碳12含量有所增高。研究人员分析认为,释放到大气中的碳大约持续了1500年左右,这个时间跨度与今天的大气变化非常类似。通过对古代土壤的研究,科学家了解到碳排放的速度。
研究人员推算,在远古时代,每年大约有十亿吨碳排放到大气中。根据这些发现,“古新世-始新世极热事件”似乎为现代气候变化提供了一个更合理可信的模式。博温及其同事在怀俄明州还发现,在5500万年前这里曾出现过两股不寻常的增温脉冲。在“古新世-始新世极热事件”之前的数千年间,大量富含碳的温室气体进入大气中,其来源尚不明确,之后每年以10亿吨左右的速率递增。
然而,这一“早发型事件”似乎被环境轻易抹盖了。当时,大气温度升高,随后又在数千年后回落,一切看上去又回复到最初的正常状态。由于海洋吸收了此次“早发型事件”中释放的热能,这令气温回落成为可能,不过同时也为后来的“古新世-始新世极热事件”铺就了道路。
当海洋温度逐渐升高,“冻”在海床中的大量甲烷沉积开始解冻融化。甲烷是一种强大的温室气体,随着它的解冻冒泡进入大气,全球气温开始上升。随着全球气温的上升,海洋温度进一步升高,触发海床中更多的甲烷释放,进而又促进了大气的升温,形成恶性循环。如此反复导致了整个地球变暖,引发了“古新世-始新世极热事件”。如今,类似的升温变暖情况
评论 (0)