太古地球极热变乱研讨：探寻应对寰球变暖之策

假如南极洲冰川熔化，海平面将大幅回升。

南极洲上的冰川冰冻时光已长达数百万年。

　　新浪科技讯 北京时光9月23日消息，据国外媒体报道，大概在5500万年前，寰球气温曾一度极速攀升，从而招致海平面降低、大陆酸度增大，以及一些物种的永久消亡。这一历史性寰球变暖就是著名的“古新世-始新世极热变乱”。科学家眼中，这一变乱具有很高的研讨参考价值，对后世研讨者探索古代气象变更有着非同寻常的意义。很多科学家开端对大概5500万年前的大陆沉积物等停止深入研讨，探寻该变乱与古代气象变更变乱之间的异同以及气象变更的成因，以期为古代人应对寰球气象变暖找到有效解决方案。

　　现在，咱们晓得在地球退化史中，“古新世-始新世极热变乱”是寰球气象变更最迅速且最剧烈的一个典型例子，其引发起因另有待考证。然而，科学家猜测这个起因很可能与形成古代气象变更的起因十分相似，并且有一点十分明确，那就是“古新世-始新世极热变乱”对情况的影响意义深远，它可能曾经改变了地球生命的历程。

　　20世纪80年代，很多地质学家都参与了南极洲沉积物的研讨，并在1991年发表了他们的研讨成果。在研讨论文中，他们称，泥淖中微型浮游生物的化石壳表现，这里曾阅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象变暖的事实。大概在5500万年，这些壳中的“重”氧18，绝对“轻”氧16的含量更高。氧18的丰富含量是气象变暖的明显标识。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，因而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，即它们所含的碳招致了大陆温度回升。

“古新世-始新世极热变乱”之前的南极洲没有雪窖冰天。

一个更热的气象意味着一个差别的天下。

　　与氧元素一样，碳元素也以很多差别的同位素形式存在。简直就在浮游生物的壳中富含氧18的同时，其中的碳12含量也绝对碳13含量要高。大陆一定是在突然之间，接收了大批的碳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形成。换而言之，“古新世-始新世极热变乱”的成因就是温室气体，这也与当代的气象变更起因十分相似。然而，现在的寰球气象变暖不仅仅是重蹈“古新世-始新世极热变乱”的覆辄，由于现在的地球已不再是5500万年前的那个地球了。

　　现在，受气象变更影响，南极洲冰层面积急剧缩小，这个成绩成为寰球最热的关注焦点之一。在“古新世-始新世极热变乱”时代，由于事先可能根本没有南极洲冰层，所以这个成绩在事先并不是什么成绩。即使在“古新世-始新世极热变乱”伊始，寰球气温也比现在的气温要高几度。一些研讨职员以为，“古新世-始新世极热变乱”时代的气象变更节奏也与明天的气象变更节奏明显差别。有关这个论点，2013年发表的一篇研讨论文引起科学界的广泛争议。研讨职员对5500万年前大西洋西北部的海底泥淖停止了检测，结果发明泥浆带是按年周期构成的。当追踪到与“古新世-始新世极热变乱”有关的碳、氧元素的同位氧时，研讨职员发明它们仅存在13个泥浆带中。他们表现，这意味着“古新世-始新世极热变乱”的温度攀升了13年。

　　然而，这并不意味着“古新世-始新世极热变乱”反复连续了十多年。所有研讨职员一致以为，此次异常的气象变暖形成平均气温降低了至少5摄氏度，全部进程连续了大概17万年。或许，寰球气温在仅仅13年中就攀升了5摄氏度。现在，寰球气温从19世纪末以来，才降低了1摄氏度。假如“古新世-始新世极热变乱”中气象变更果真如斯迅速，那么一定有某个变乱触发了这个气象变暖。要在短时代内招致寰球气温急剧回升，大气必定在简直一夜之间就充满了温室气体。科学家猜测，也许事先有一颗富含碳的彗星飞近地球，而在古代气象变更中未碰到此种情形。不过，有必要强调一下，很多研讨职员都强烈反对13年这个数字。

大陆储存了大批的热能。

气象变更招致寰球很多地方呈现重大干旱。

　　夏威夷大学科学家理查德-泽比以为，这一理论存在很多成绩。其中一个重要成绩是，从物理学角度来说让大陆在如斯短暂的时光内热起来简直不可能。在地球上，大陆面积十分广袤，让它们热起来需要很长时光。即使大气中瞬间充满了二氧化碳，大陆也不可能在13年时光里那么热。泽比表现：“你能够让大气在短时光内变热，然而要让大陆变热，可是需要数个世纪甚至数千年。另有一些研讨职员指出，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。很多沉积物钻探专家表现，假如这些泥浆带是真实的，它们可能也仅仅是研讨职员用来提取泥淖所使用到的手工制品。绝大多数研讨职员以为，“古新世-始新世极热变乱”的发生连续了十分长的时代，但具体到多少年还没有定论。

　　2011年的一篇气象评估文章以为，碳是在大概20000年时光中逐步开释出来的。如斯缓慢的开释进程与明天的情形相去甚远，这或许意味着温室气体来自于火山爆发进程中渐进式的气体开释。在2014年出版的研讨论文中，研讨职员将眼光放到了大地上。犹他大学科学家加比瑞尔-博温及其同事停止了一项研讨，他们对怀俄明州在5500万年前构成的泥土中的碳同位素停止了检测。正如大陆沉积物揭示了“古新世-始新世极热变乱”时代的大陆状况，泥土反应了“古新世-始新世极热变乱”时代的大气状况。结果表现，在泥土中碳酸盐结核中的碳12含量有所增高。研讨职员分析以为，开释到大气中的碳大概连续了1500年左右，这个时光跨度与明天的大气变更十分类似。通过对古代泥土的研讨，科学家了解到碳排放的速度。

　　研讨职员推算，在远古时代，每年大概有十亿吨碳排放到大气中。根据这些发明，“古新世-始新世极热变乱”似乎为古代气象变更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明，在5500万年前这里曾呈现过两股不寻常的增温脉冲。在“古新世-始新世极热变乱”之前的数千年间，大批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“早发型变乱”似乎被情况轻易抹盖了。事先，大气温度降低，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。由于大陆接收了此次“早发型变乱”中开释的热能，这令气温回落成为可能，不过同时也为后来的“古新世-始新世极热变乱”铺就了道路。

古代气象变更将招致遭受旱灾的地域越来越多。

在“古新世-始新世极热变乱”时代，植物成长繁茂。

　　当大陆温度逐步降低，“冻”在海床中的大批甲烷沉积开端冻结熔化。甲烷是一种强大的温室气体，跟着它的冻结冒泡进入大气，寰球气温开端回升。跟着寰球气温的回升，大陆温度进一步降低，触发海床中更多的甲烷开释，进而又促进了大气的升温，构成恶性循环。如斯反复招致了全部地球变暖，引发了“古新世-始新世极热变乱”。现在，类似的升温变暖情形很可能再次呈现。跟着古代大陆的变暖，有证据表现海床中的甲烷可能再一次冻结冒泡。有了“古新世-始新世极热变乱”的前车之鉴，咱们对寰球气象变暖的成绩有了一定的预见性。然而，对招致“古新世-始新世极热变乱”起因的所有说明都还只是一种推断猜测，现在尚未有可靠的科学共识，不过很显然其成因之一必定有来自某处的温室气体。

　　博温忧心忡忡地说：“我想最后总会有伤害。”关于“古新世-始新世极热变乱”的成因有各种版本，例如彗星靠近地球，然而均与现在地球正阅历的寰球变暖大相径庭。在众多版本中，最令人觉得能够接受的一个是，来自海底的甲烷滚雪球般不断开释到大气中，这一点与明天的气象变更成因很相似。尽管“古新世-始新世极热变乱”的成因仍令科学家难以捉摸，但其危害性昭然可见。

假如气象连续变暖，海平面最终将降低数十米。

现在的南极洲雪窖冰天，一片纯白。

　　即使回退到1991年刚刚发明这一变乱那会，在科学家看来，“古新世-始新世极热变乱”也是一个自然界的毁灭者。一些保存在南极洲沉积物中的微生物物种，在气象变暖伊始就消散了。生活在大陆深处的生物，成为此次变乱中最易受冲击影响的对象。它们在数千万年间，阅历了最为严酷的物种灭绝。令人惊奇的是，很多生活在大陆中的稍浅水域的微观生物物种却显得特别闹热，这是气象变更进程中“适者生活，劣者淘汰”的一个早期迹象。深海生物物种的死亡因素可能十分复杂，逐步变暖的水温以及水中越来越少的氧气，都是罪魁祸首。然而，另一些微生物却刚好能够应用自身优势，适应缺氧情况逆势生活。

　　那时候，一些大陆沉积物含有大批富铁磁性矿物，这种矿物被称为磁铁矿。有些物种能够应用磁铁矿，将其贮存在体内，这可能是由于磁铁矿有两大好处：一是有硬度，能够造就一副钢牙铁齿；二是有磁性，能够帮助生物根据地球磁场确定方向。缺氧水域有利于铁的累积，因而在“古新世-始新世极热变乱”时代，大陆中应用磁铁矿生活的微生物就可能呈现欣欣向荣的景象。海水的别的变更往往都是有害的。当大陆接收了温室气体，如二氧化碳，海水会变为弱酸性，PH值降低，招致大陆酸化。咱们晓得，明天的寰球大陆都可见这种酸化，事实上5500万年前也有过大陆酸化现象。无论是在过去还是现在，大陆酸化都不利于大陆生物生活，由于跟着海水PH值的下降，酸性物质会溶解掉建造骨骼的碳酸钙，招致深海生物的物种灭绝。同时，大陆酸化也会影响大陆中的浅水生物生活，特别是珊瑚礁遭遇了自5.5亿年前退化至今来，最为重大的一次生活危机。除了大陆生物，陆地上的野生植物也面临着生活情况的重大变更。

“古新世-始新世极热变乱”开释的热能改变了地球上的野生植物。

在天下上的一些地域，雨量越来越多。

在“古新世-始新世极热变乱”时代，针叶树林从怀俄明州消散了。

始祖马是一体形跟家猫巨细差不多的马。

　　在“古新世-始新世极热变乱”时代，北极的雨量也比平常要多得多，这或许是由于寒带海水蒸发，蒸汽升到空中进入高纬度地带。通过研讨5500万年前构成的岩石类型，地质学家发明，干燥的沿海情况也由于海平面的回升被淹没。由于陆地上没有冰能够熔化，因而海平面回升的影响不是很大，被水淹没的区域大概就5米高。然而，在一些恶劣情形下，海平面回升可能会形成更重大的灾害。例如，这一时代，曾呈现北大西洋的岩浆活动。大陆地壳温度降低，推动岩浆向上运动，使大陆变得更窄，进而又加重海平面回升趋势，如斯一来海平面可能降低达30米。对于陆地上的生物而言，“古新世-始新世极热变乱”所带来的影响也是深远巨大的。

　　在怀俄明州，植物范围跟着气温的降低，向北推移了数百公里。很明显，针叶树林曾经基本上从怀俄明州消散殆尽了，直到“古新世-始新世极热变乱”后气温回落，针叶树林才又重现。另有一些植物物种也从寒带地域消散了，然而有迹象表现植物多样性事实上整体有所增长。究其起因，可能是由于温暖的气象，以及空气中植物赖以生活的二氧化碳含量的大幅增加。也正是在“古新世-始新世极热变乱”时代，统治地球的很多哺乳植物种群，包括马、牛和别的有蹄类植物呈现并广泛分布于北半球，起因可能就是由于逐步变暖的气象情况。然而，这些咱们耳熟能详的植物种群的成员变更，又将令咱们大吃一惊。内布拉斯加州立大学科学家罗斯-塞科德指出：“有充分证据表现，40%的哺乳植物群在‘古新世-始新世极热变乱’时代，体形变得越来越小，并且没有一种植物群体形变大。”事实上，一些哺乳植物体形曾经变得很小了。

　　2012年，塞科德及其同事对始祖马停止过研讨，这是一种生活在现在怀俄明州地域的古兽马。根据化石记录表现，在“古新世-始新世极热变乱”伊始之初，始祖马的体形十分小，大概重5.6公斤。跟着气温回升，始祖马的体形变得越来越小，13万年后一些成年始祖马竟然退化到只有3.9公斤巨细，接近于一只家猫的重量。在“古新世-始新世极热变乱”之末，跟着气温回落，始祖马又开端长大。别的一些食草哺乳植物体形也有所缩小，食肉植物也不例外。塞科德称，这种体形变更可能是遵循了伯格曼定律。伯格曼定律以为，恒温植物在温暖地域体形会绝对变小，而在寒冷地域体形会绝对变大。然而，伯格曼定律常常被用来说明寒带地域生活的植物比高纬度地域生活的植物体形要小，而不是用来说明为何植物会由于寰球变暖而成长成差别体形巨细。

成长茂盛的寒带雨林。

雨林在湿热情况下成长闹热。

气象变暖意味着海平面回升。

　　2013年，密西根大学科学家菲利浦-金格里奇表现，哺乳植物会随“古新世-始新世极热变乱”所带来的植物变更而变更。当大气中的二氧化碳水平降低，植物的叶子和嫩芽中的营养会流失，并且变硬不利于食草植物消化。在“古新世-始新世极热变乱”期间，这种情形可能招致植物成长速度减慢，食草植物数量减少，结果招致食肉植物捕食体形更小的猎物。南佛罗里达大学科学家彼得-斯特林也就这个成绩停止了研讨。早在2007年，他就发明，在二氧化碳含量高的大气中，橡树叶中的氮元素含量较低。斯特林总结说：“这样一来，食草植物常常要吃更多的树叶来补充营养。”然而，到现在为止，科学家并没有直接证据证明，食草植物或者以其为生的食肉植物，会因而成长得更慢，并在成年后体形更小。

　　从科学家发明“古新世-始新世极热变乱”以来，咱们曾经对其有了大批深入了解，然而另有很多悬而未决的成绩。其中一个最诡异的成绩就是，5500万年前的气象变暖在第一个真正的灵长类植物退化进程中，是否起到重要作用，由于人类是由灵长类植物最终退化而来的。古代灵长类植物与马和别的有蹄类植物，是在“古新世-始新世极热变乱”伊始阶段呈现，并传播开来。虽然他们的早期化石记录是四拼八凑起来的，然而在亚洲、欧洲、美洲和非洲，它们看上去的确是简直同时呈现的。在数千万年间，作为灵长类目独特分支的人类，曾经闹热到如斯程度，以至于全部地球成为了一个人猿星球。大概在500万年后，咱们所晓得的首个直立行走的猿，即人类的祖先呈现了。假如没有“古新世-始新世极热变乱”，灵长类植物会变得如斯成功吗？谁也无法回答。(彬彬)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/n/2015-09-23/doc-ifxhzevf0966502.shtml

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