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我们是处于4000万年以来的第一个“高热状态”吗?

通过马丁·莱格- 2011年3月17日格林尼治时间12:57:0
我们是处于4000万年以来的第一个“高热状态”吗?

这种现象被称为“超热现象”,即持续数万年的温度剧烈而突然的上升。直到现在,它们都被认为是罕见的地质事件,可以追溯到二氧化碳水平比现在高几倍的时代。但在《自然》杂志上发表的一篇论文中,斯克里普斯海洋学研究所的两位地质学家指出,在大约5000万年前,高温天气经常发生。

理查德·诺里斯(Richard Norris)和菲尔·塞克斯顿(Phil Sexton)通过观察南美海岸钻取的沉积物岩芯发现了这一发现。在厚厚的绿色泥浆层中,他们发现了灰色富含粘土的沉积物。分析表明,这些引人注目的粘土带的形成,是因为通常的微观富钙壳没有出现——被酸性海水溶解掉了。

海洋钻探计划(Ocean Drilling Program)在理查德·诺里斯(Richard Norris)实验室获得的沉积物样本揭示了持续了数千年的“超热物质”变暖事件的标志,这些事件改变了沉积物的成分和颜色。左边的包装沉积物样本包含了5500万年变暖事件后形成的沉积物,右边的样本是全球温度稳定后的晚期沉积物。

图片来源:加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所

海洋的酸性是高温事件的信号。当大气中的二氧化碳水平上升时,海洋就会吸收大气中的二氧化碳,形成弱酸。这种由二氧化碳驱动的海洋酸化已经在我们自己的全球变暖时代开始了——同样的海洋反应在过去与温度的大规模上升相一致——高温。

从5000万年前开始,这些高温事件似乎每40万年触发一次,温度上升3到5华氏度(2到3摄氏度),持续了4万年。这个循环似乎一直重复到4000万年前,跨越了古新世到始新世的过渡。在古新世-始新世最热时期,全球温度达到了顶峰(7至12华氏度)。在那个时候,高温事件要强烈得多,需要20万年的时间才能从它们的高点下来。

作者认为,他们的研究有助于将超热现象的原因归因于那1000万年二氧化碳循环中的长期节律。其他被认为的罪魁祸首,如甲烷水合物的释放或泥炭的燃烧,似乎不太可能在海洋温度变暖的时期发生。它们的规律性排除了另一种可能性,即彗星撞击。相反,他们认为海洋洋流的巨大周转会周期性地减缓,从而将二氧化碳锁进深海。有一些证据表明海洋环流系统可以逆转——这可能会释放储存的二氧化碳。

理查德·诺里斯(Richard Norris)在他的实验室里用海洋钻探计划(Ocean Drilling Program)获得的古代沉积物揭示了“超热物质”的特征,即持续数千年的变暖事件改变了沉积物的成分和颜色。左图中深色的大型沉积物岩芯样本描绘了5500万年暖化事件的开始和结束,当时海洋温度的变化改变了海洋生物的组成

理查德·诺里斯图片:来源:加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所

不管原因是什么,这种高温热气流已经有4000万年没有出现过了——直到现在。由于化石燃料燃烧释放大量二氧化碳,目前的气温上升速度可能会引发数千万年以来的首次高温事件。这项研究有助于扩大我们对未来发展方向的理解。

诺里斯说:“这些高温现象似乎不是罕见的事件,因此有很多古老的全球变暖的例子,其规模与预期的未来变暖大致相同。从地质记录来看,在100到300年的时间里,我们可以在地球上产生一个需要数万年才能平衡的信号。”