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地層“氣候日記”揭示5600萬年前地球如何變暖
科技日報 / 2025-07-08 / ：58
5600萬年前，地球經(jīng)歷了一次災(zāi)難性的全球變暖事件。7月7日，記者從海南大學(xué)南海海洋資源利用國家重點實驗室了解到，該實驗室姜仕軍教授團隊聯(lián)合國內(nèi)外科研團隊，通過高精度地質(zhì)記錄與地球系統(tǒng)模型模擬，精準捕捉到此次變暖之前的一次二氧化碳快速釋放事件，揭示了地質(zhì)深時快速碳釋放觸發(fā)全球變暖的機制，為理解當今極端氣候事件提供參考。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》。
古新世—始新世極熱事件（PETM）是中生代以來最劇烈的全球變暖事件，由大量輕碳短期內(nèi)釋放引發(fā)，導(dǎo)致全球升溫5℃至6℃，大氣二氧化碳濃度急升，海洋酸化和缺氧加劇，并引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)重組，堪稱一場氣候災(zāi)難。
在這場變暖來臨前，地質(zhì)記錄曾捕捉到一個“預(yù)警信號”：一次持續(xù)時間更短、幅度更小的碳同位素負偏事件（POE），仿佛暴風(fēng)雨前的第一聲雷鳴，但兩者之間的關(guān)聯(lián)機制尚不清晰。
姜仕軍團隊盯上了我國新疆庫孜貢蘇剖面的沉積地層，這里的地層存儲著千萬年來地球氣候的“日記”。通過多指標分析和地球系統(tǒng)模型cGENIE雙重反演模擬，團隊創(chuàng)新性開展敏感性模擬實驗，重建了POE期間百年至千年尺度的海洋碳循環(huán)和環(huán)境變化，確認POE在全球范圍內(nèi)具有同步性。結(jié)果顯示，POE持續(xù)時間短、碳同位素負偏幅度小約1‰至2‰，伴隨輕微增溫、淺海酸化、陸源輸入增加、微生物群落重組以及淺海環(huán)境低氧化趨勢。
進一步分析表明，POE期間，碳排放速率約為每年10億噸，與20世紀60年代人類化石燃料排放水平相當，使大氣二氧化碳濃度在百年至千年內(nèi)升高約40%，與過去60年增幅相當。模擬結(jié)果和地質(zhì)證據(jù)共同表明，POE碳源主要來自北大西洋火成巖省早期火山活動，巖漿侵入富含有機質(zhì)沉積層引發(fā)熱解，瞬間“烤”出巨量二氧化碳，引發(fā)一場“碳爆炸”。這次“閃電式”碳釋放擾動了全球碳循環(huán)，為隨后規(guī)模更大、影響更劇烈的PETM極端氣候埋下伏筆。
5600萬年前，地球用一次“自然實驗”演示了快速碳釋放的后果，今天，人類正以更快的速度往大氣中“灌”二氧化碳。姜仕軍提醒，研讀地球氣候歷史可以發(fā)現(xiàn)，一旦碳排放突破臨界點，氣候系統(tǒng)可能像多米諾骨牌一樣崩塌，觸發(fā)更大危機。“我們必須在碳積累達到引爆點前盡快減排，才能避免重演PETM式全球氣候災(zāi)難。”姜仕軍說。
