我國科學家首次揭示冰室氣候下極熱事件完整圖景

據央視新聞報道，記者從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，該所晚古生代研究團隊要樂副研究員、王秋來副研究員牽頭與國內外科研機構合作，首次系統揭示了地球倒數第二次大冰期中一次極熱事件的完整圖景。研究顯示，在約3億年前的冰室氣候背景下，地球曾經歷過一次快速升溫事件，全球平均地表溫度升高約7.5℃，大氣CO2濃度飆升。相關成果近日在《美國國家科學院院刊》發表。

地球歷史上此前已知的極熱事件，均發生在兩極無冰的溫室氣候下，缺乏與當下對標的參照系。晚古生代大冰期是地球自動植物繁盛以來唯一一個與現代大氣CO2濃度相近的時期，堪稱理解當今氣候變暖的「天然實驗室」。但此前，學界對這一時期是否發生過極熱事件、其升溫過程和機制如何，認識一直不清晰。

研究團隊對我國華南和俄羅斯烏拉爾地區的地層剖面開展了多學科綜合研究。他們從數億年前的海相沉積中找到了一種微體化石——牙形刺，其氧同位素組成就像一柄「古溫度計」，能忠實記錄它生活時的海水溫度。利用離子探針微區原位分析技術，團隊重建了高分辨率的氧同位素變化曲線，從中識別出一次顯著的氧同位素負偏，這正是全球快速升溫的「指紋」。

研究發現，這次極熱事件初始階段海水表層溫度升高約2℃，持續約6萬年；隨後進入主幕階段，溫度驟升約3.5℃，僅用3.5萬年，升溫速率遠超初始階段。快速升溫的同時，海洋出現缺氧和硫化水域擴張，牙形刺個體變小、物種多樣性下降，珊瑚礁等後生動物礁也被鈣藻礁所取代。

通過研究，團隊發現在初始升溫階段，火山排放的CO2點燃了升溫的「第一把」火。然而，到了升溫最劇烈的主幕階段，火山活動反而消退了。接過「接力棒」的是地球軌道。團隊發現當地球軌道偏心率達到高值時，氣候恰好處於最暖期。這表明，火山排放的CO2先行拉高了大氣溫度，導致高緯度冰川融化和凍土釋放大量碳；偏心率的高值進一步放大了這一效應，在氣候正反饋的推動下，升溫一發不可收。

研究團隊認為，這一發現對當下有着清晰的警示意義。當今地球同樣處於冰室氣候背景下，即便小幅度升溫也可能觸發高緯度冰川加速融化與凍土碳排放，在氣候正反饋的作用下突破閾值，進而導致快速升溫、海洋缺氧和生物多樣性下降。因此，人類應當控制碳排放，關注小幅度升溫事件，避免突破氣候狀態閾值和快速升溫事件的發生。