地層“氣候日記”揭示5600萬年前地球如何變暖

科技日報訊 （記者張蓋倫）5600萬年前，地球經歷了一次災難性的全球變暖事件。7月7日，記者從海南大學南海海洋資源利用國家重點實驗室瞭解到，該實驗室姜仕軍教授團隊聯合國內外科研團隊，通過高精度地質記錄與地球系統模型模擬，精準捕捉到此次變暖之前的一次二氧化碳快速釋放事件，揭示了地質深時快速碳釋放觸發全球變暖的機制，為理解當今極端氣候事件提供參考。相關成果近日發表於國際學術期刊《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，由大量輕碳短期內釋放引發，導致全球升温5℃至6℃，大氣二氧化碳濃度急升，海洋酸化和缺氧加劇，並引發生態系統重組，堪稱一場氣候災難。

在這場變暖來臨前，地質記錄曾捕捉到一個“預警信號”：一次持續時間更短、幅度更小的碳同位素負偏事件（POE），彷彿暴風雨前的第一聲雷鳴，但兩者之間的關聯機制尚不清晰。

姜仕軍團隊盯上了我國新疆庫孜貢蘇剖面的沉積地層，這裏的地層存儲着千萬年來地球氣候的“日記”。通過多指標分析和地球系統模型cGENIE雙重反演模擬，團隊創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和環境變化，確認POE在全球範圍內具有同步性。結果顯示，POE持續時間短、碳同位素負偏幅度小約1‰至2‰，伴隨輕微增温、淺海酸化、陸源輸入增加、微生物羣落重組以及淺海環境低氧化趨勢。

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升高約40%，與過去60年增幅相當。模擬結果和地質證據共同表明，POE碳源主要來自北大西洋火成岩省早期火山活動，岩漿侵入富含有機質沉積層引發熱解，瞬間“烤”出巨量二氧化碳，引發一場“碳爆炸”。這次“閃電式”碳釋放擾動了全球碳循環，為隨後規模更大、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後果，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現，一旦碳排放突破臨界點，氣候系統可能像多米諾骨牌一樣崩塌，觸發更大危機。“我們必須在碳積累達到引爆點前儘快減排，才能避免重演PETM式全球氣候災難。”姜仕軍説。