是什么导致了6000万年前的全球气候变暖?

2020-3-31 09:10 来源: 科技行者

约6000万年之前,地球深处的环流变化,催生了一股炽热的岩浆流,名为“冰岛羽流(the Iceland plume)”,从地幔中心涌出。随着地幔岩石刺穿北大西洋底部,熔岩开始进入海水并快速冷却,最终形成了苏格兰、爱尔兰与格陵兰岛。这种极为特殊的形成过程,也带来了壮观的巨型石柱景观,最终成为被人们津津乐道的「北爱尔兰巨人堤道」与「苏格兰芬格尔洞穴」。

400万年之后,第二股巨大的地幔岩石脉冲再次袭来,又一次掀起了冰岛羽流。岩浆在海床下膨胀,将格陵兰岛与欧洲大陆之间的广阔海底层层垫高,最终形成了一座连接苏格兰与格陵兰岛的临时大陆桥。

在地表之下,地幔板块融化了,从固态岩石变为液态岩浆。岩浆带来的沉积物如同皮肤下的淤青般扩散,形成了成千上万的岩床,高温也煮熟了沉积物内的有机物质。整个加热过程产生的大量甲烷与二氧化碳气体,通过海底的通风口喷出。几千年来,一层又一层的岩浆不断渗入这块超大面积的“淤青”,越来越多的气体从海洋中喷出,像一口沸腾的锅。

有证据表明,就在整个活动周期当中,地球的平均温度升高了5摄氏度(9华氏度)。在这一场发生在远古时代被称为「古新世-始新世大升温(简称PETM)」的“全球变暖事件”期间,陆地遭受了强烈的倾盆大雨,而海洋酸化与温度升高,导致许多海洋物种灭绝。同时,陆地动物也即将灭绝,取而代之的是体形矮小的物种,开始夺取陆上霸主的地位。如今,我们已经在北极地区发现大量目前常见于佛罗里达地区的鳄鱼、巨型乌龟与植被遗迹,且当时的海平面比现在高出约300英尺。

自从20世纪90年代初发现以来,“古新世-始新世大升温(PETM)”便引起了气候科学家们的高度关注。当时的气候变化与今天的气候变化颇有相似之处,具体征兆包括温度上升、海洋酸化、大气碳水平急剧浮动并对地球上的生命构成深远影响等等。为了产生这些影响,大气层中的碳总量无疑迎来一波快速增长(最近估计总排放量约10万亿吨)。但是,这些碳到底从何而来?它们为什么释放得如此之快?如果大气中的碳总量再增加,是否会加剧全球变暖?

▲ 图:在“古新世-始新世大升温(PETM)”时期内,二氧化碳突然喷涌并导致全球升温,当时的北极拥有着类似于亚热带沼泽的气候特征。

来自英国伯明翰大学的地质学家Stephen Jones强调,“如果我们能够理解过去一亿年以来曾经出现的类似状况,就能抢先一步做出规划,为我们这一代人可能面临的气候剧变做好准备。”

由于“古新世-始新世大升温(PETM)”在北大西洋形成了大量火山(科学家们将其统称为「北大西洋火成岩省(North Atlantic Igneous Province,简称NAIP)」),因此不少人怀疑火山只是气候变暖的表现,而非原因。但关联性并不代表因果关系,而且我们也有充分的科学理由怀疑,火山活动本身就是气候变化的根源。最近,Jones与其合作者在伯明翰大学发表的一篇论文[注1],消除了这个重要疑问,证明“火成岩活动”确实是气候变暖的主要驱动力。

▲ 图:「北爱尔兰巨人堤道」是一个地质特征,由6000万年前火山喷发形成的数千个相互连接的玄武岩柱组成

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