记者8月13日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，由该所牵头的国际科研团队，完整还原了3亿年前晚古生代冰期里一次剧烈升温事件的全过程。这也是人类首次拿到冰期环境下，二氧化碳浓度和当下地球相近的古气候完整样本，填补了同类研究空白，为预判现代全球变暖的连锁反应找到了关键地质参照。相关成果近日刊发于《美国科学院院刊》。
如今的地球，两极常年被冰川覆盖，科学界把这种环境称为“冰室气候”。而地质史上绝大多数快速升温事件，都发生在两极无冰、全球温暖的“温室气候”里，很难直接用来对照现在的气候变化。3亿年前的晚古生代大冰期，是动植物大规模出现以来大气二氧化碳水平和当下接近的唯一冰期阶段，是研究现代变暖最贴合的“天然实验场”。
为还原当年气候变化，科研团队分别采集我国华南两处地层剖面、俄罗斯乌拉尔山脉的岩层样本开展跨区域综合分析。我国华南地区保存了连续完整的古代海洋岩层与生物化石，是这次研究的核心优势。
科研人员找到一种微小海洋生物化石——牙形刺，它外形像细小尖牙，骨骼里的氧同位素精准留存它生存年代的海水温度，相当于刻在岩石里的“远古温度计”。团队运用高精度离子探针技术，逐段解析化石里的同位素数据，清晰锁定了宾夕法尼亚亚纪两段地层交界时，全球出现过一次剧烈升温，学界将其命名为KGTM极热事件。
研究显示，这次升温分为清晰的两步：先是小幅升温，低纬度海域表层水温上升约2℃;随后迎来爆发式快速升温，海水温度再升高3.5℃。综合测算，当时全球地表平均温度整体上升7.5℃，空气中二氧化碳含量从300ppm暴涨至700ppm，这个浓度区间和当前地球大气环境高度相似。
团队还原了当年升温的完整连锁链条：区域火山喷发释放碳，拉开小幅升温序幕;气温小幅走高后，叠加天体运行周期影响，两极冰川、高纬度冻土开始融化，封存其中的巨量碳被释放到大气，二氧化碳进一步攀升。这种一环助推一环的气候正向循环，最终突破气候稳定临界点，催生了后期急剧升温。
这项研究表明，如果地球出现小幅升温，就可能加速极地冰川消融、冻土碳释放，形成持续放大的升温循环。一旦跨过气候临界阈值，地球将迎来快速升温、海洋大面积缺氧、生物多样性下降等一系列连锁负面后果。
|
