冰河末期地球大解冰
两万年前，地球还是一片冰天雪地。是什么原因导致覆盖整个地球的冰雪融化？科学家致力于寻找冰河末期地球大解冻谜题的答案。
地球大解冻之谜
从纽约城的冰川壶穴到海下森林，在我们周围到处都留下了冰川主宰世界时代的遗迹。地球最后的大冰期（第四纪冰期）大约开始于12万年前，一个厚度超过3千米的巨大冰盖在这段时期内渐渐形成，最后覆盖了几乎整个加拿大，并一直延伸到曼哈顿。在地球的另一边，冰盖则覆盖了西伯利亚、北欧和英国的大部分地区，一直到接近如今伦敦所在的地方。地球其他地方也形成了许多规模较小的冰原和冰川，而且随着地球气候变得越来越干燥，大片地区变成冻土地带，沙漠也在不断扩张。
陆地上积起了厚厚的冰层，海平面比现在低约120米。如今英国和爱尔兰所在的地方，当时是欧洲大陆的一部分；美国佛罗里达州有现在的两倍大，如今的佛罗里达州西部港市坦帕那时还离海岸很远；澳大利亚、塔斯马尼亚和新几内亚岛那时都是一片被称为古莎湖的陆地的一部分。当时的地球面貌与如今迥然不同。
到两万年前，地球上规模巨大的解冻时代开始了。在接下来的一万年里，地球平均温度上升了3.5℃，地球上的大部分冰雪渐渐融化，上升的海平面吞没了一些低洼地区，如英吉利海峡和北海（今天俄罗斯的贝加尔湖），迫使人类祖先放弃了之前的许多定居点。那么，是什么原因促使地球发生了如此巨变？地球大解冻时代又是如何开始的？
揭开谜底
科学家早就知道，在冰河末期，随着地球北半球夏日阳光的增强，地球上的冰雪开始融化。但接下来发生的事情却让他们迷惑不解。例如，在地球开始解冻之后不久，南半球变得温暖起来，北半球却变得更冷，与阳光增强的预期效果正好相反。这个看似矛盾的发现给人们带来了极大的困惑。如今，科学家经过将近两个世纪的研究探索，终于解开了冰河时代末期地球大解冻之谜。
这个解惑过程始于19世纪30年代，当时路易斯·阿加西斯发现了受冰川影响而形成的一些地质特征，比如冰河在岩床上留下的痕迹，又如在距离如今的冰川很远的地方发现的显然是从其他地方被搬运去的奇特岩石。此后不久，从加拿大到智利，世界各地都有类似的发现。显然，冰河期与间冰期曾交替出现，地球周而复始地经历了一系列的冰河时代。
是什么原因导致冰河时代开始？又是什么原因导致冰河时代结束？1864年，詹姆斯·克罗尔提出，由于地球轨道的改变，导致照射到地球表面不同部分的阳光发生了变化。他还提出，各种反馈机制将轨道效应放大。例如，冰雪融化导致地球反射热量发生变化，海洋洋流变化导致地球气温发生变化，等等。
尽管克罗尔在许多细节问题的推断上有错误，但他的研究大方向却是正确的。早在20世纪，塞尔维亚天文学家米卢丁·米兰科维奇在对过去60万年里的太阳辐射量的变化情况进行精心计算后，提出了著名的“米兰科维奇周期”，指出北半球夏季的太阳辐射变化是导致地球第四纪冰期气候巨变的一个关键因素。米兰科维奇的理论在当时未被人们接受，但20世纪70年代对海洋沉积物的研究表明，冰河的前进与倒退确与“米兰科维奇周期”相吻合。
不过，还有许多谜题依然未解。首先，太阳辐射的变化很微小，即使地球冰雪融化导致更多太阳热量被地球表面吸收，太阳辐射的影响得以放大，仍然难以促成如此全球规模的巨大变化。更重要的是，当北半球的夏季太阳辐射增加时，南半球的太阳辐射却在相应减少。因此克罗尔认为冰河时代在两个半球应该是交替出现的：北半球冻结，南半球解冻，反之亦然。但问题是：整个地球几乎同时解冻。这是为什么？
这些谜题的答案在上世纪80年代似乎开始浮出水面。南极冰芯钻探科学探险揭露了一个惊人的事实：地球大气二氧化碳水平的变化与地球温度变化密切相关。研究发现，在过去的几百万年里，地球经历了一系列的冰河时代，其间地球大气二氧化碳水平的变化与地球温度的上升与下降近乎完美地同步发生。科学家说：“这是我们所知道的大自然中最奇妙的相互关系。”
北半球开始解冻不久，二氧化碳水平上升，这解释了南半球为什么同时变暖，同时也有助于解释温度变化幅度为什么如此之大。
大解冻之谜似乎揭开。但是，还有一个重要的问题，这也是科学家在十年前就已经非常清楚的一个事实：南极变暖在二氧化碳水平上升之前几百年前就已经开始了。如此来看，虽然二氧化碳水平上升是造成全球变暖、冰河时代结束的部分原因，但却不是最初的触发因素，造成全球变暖应该另有原因。
隐藏在花粉中的秘密
大解冻之谜并不止于此。20世纪30年代，科学家对沉积物中含有的一种名叫“宽叶仙女木”的高山花卉以及其他植物的花粉的研究表明，在冰河末期，当欧洲刚开始变暖时，突然又变冷了。这段寒冷时期被称为“老仙女木期”，大约从17500年前持续到14700年前。对冰核的研究也显示，北极格陵兰岛地区在同一时期也变冷了。
可是，在此期间，南极的温度仍然稳步上升。那么，是什么原因导致在北半球温度下降的同时，南半球仍然保持温暖呢？不可能是因为地球轨道变化或二氧化碳水平上升，但有可能与海洋洋流变化有关：19000年前，随着巨大的冰原开始融化，惊人数量的淡水涌入北大西洋。
今天，在北大西洋，来自热带的海水在这里变冷，水的密度增大，沉到洋底，这些深海冷流一路流到南半球。而在海洋表面，温暖的海流——包括墨西哥湾流——则向北流去。这一洋流循环系统被称为“大西洋经向翻转环流”。
19000年前，大量淡水涌入海洋，海水的盐分被稀释，海水密度降低，导致洋流循环速度放缓，其结果是产生了“拉锯效应”：被表面洋流带往北半球的热量大为减少，北半球温度自然下降；与此同时，南半球热带和亚热带地区失去的热量减少，于是开始变暖。这一理论解释了许多令人困惑的发现。大西洋洋流循环速度放缓也有助于解释大解冻时期二氧化碳水平上升的原因。
20世纪90年代，寻找二氧化碳源头的行动主要集中于南冰洋（也叫南大洋或南极海）。海洋沉积物中的同位素含量表明，冰河时代在海洋深水域积累起了大量的二氧化碳。据推测，由于减少了海水的垂直对流活动，加上海面被厚厚的海冰封冻，于是二氧化碳被困在了海底。当大解冻时代到来之时，封冻海洋的海面冰层融化，这就好像拔掉了一个巨大的瓶塞，海底大部分二氧化碳逃逸到了大气中。科学家最近对南极冰核中同位素的详细分析证实：冰核中的二氧化碳的确来自深海。
南冰洋海水垂直对流增加导致大量二氧化碳外逸的理论已被广泛接受。
大解冻的理论与依据
那么，引起南冰洋洋流的变化原因又是什么？有两种理论。
一种理论认为，当大西洋环流停止运转时，取而代之的是南极洲附近海域的翻转环流。密度较大的海面海水下沉，深层海水上涌，释放热量和二氧化碳。这也解释了南极变暖和二氧化碳上升之间的关系。
另一种理论认为，深层海水上涌增加是受风的变化影响。地球上的风主要受两极地区和热带地区的温差的影响，以及地球自转的影响，当温差发生变化时，地球上风带的位置也会发生变化。冰河时代位于南半球的西风带在冰河末期向北移动，导致“拉锯效应”向南移动越过南冰洋，南极洲气候变暖，冰冻大陆周围的海冰开始融化。特别是，受风力驱动产生的大洋环流在南美洲和南极洲之间的浅海海域导致更多海水上涌。
有科学家对过去22000年里的80种不同的温度和大气成分记录进行分析研究，基本上证实了冰河时代结束时大解冻事件发生的先后顺序。
大约20000年前，北半球的冰原一直向南延伸到很远，在那里，只要太阳辐射强度稍有增加，就会导致大面积的冰雪融化，融化的雪水涌入北大西洋，导致翻转环流系统关闭，北半球温度下降，南半球气候变暖。这些变化主要源自于17500年前地球表面热量的重新分配，全球平均温度上升了0.3℃。
风带或洋流的变化，或者两个因素兼有，令南冰洋更多深层海水涌上海洋表面，释放出被困了数千年的二氧化碳。随着大气二氧化碳水平攀升至百万分之190，整个地球开始变暖，北半球最北方是最慢有所反应的。但是，到了大约15000年前，当大气中二氧化碳浓度达到百万分之240时，大西洋翻转环流重新开始加速，气温又开始上升。翻转环流的复苏在南半球却起到了相反的作用：气候停止变暖，二氧化碳停止释放。
大约12900年前，“拉踞效应”又开始发挥威力。北纬地区气温突然暴跌，之后的大约1300年里一直持续寒冷。这股持续千年的寒流被称为“新仙女木事件”，据认为是由北美一个巨大的冰湖融化造成的。融化的雪水远非北美洲五大湖所能容纳，于是大量的融化雪水一下子突然涌进大西洋，再次令大西洋翻转环流系统关闭。
与此同时，南半球的海洋又开始释放二氧化碳，大气中二氧化碳的含量上升到百万分之260，导致整个地球在接下来的几千年里迅速变暖。大约10000年前，原本一片冰雪世界的地球已经是旧貌换新颜，冰盖撤退，海平面上升，人类祖先开始学习耕作。
然而，冰河时代至此还没有真正结束。在过去的几百万年里，冰河经历了几次前进和撤退，而且两极地区的冰雪一直没有完全融化。不过，从现在开始，大约要不了多长时间，这一天就会到来。太阳辐射强度只稍微增加了一点，二氧化碳浓度渐渐上升了百万分之70，曾经覆盖整个欧亚大陆和美洲的冰盖就全部融化了。而自人类开创工业时代以来，二氧化碳浓度持续上升了百万分之130。如果说我们人类送入大气中的二氧化碳还不足以融化格陵兰岛和南极洲的冰原，那么随着人类持续加速这一过程，这一天就为期不远了。
对于我们来说，幸运的是，可能需要数千年时间，地球上最后的巨大冰盖才会彻底消失。如果这一天真的到来，也许未来的南极建设者有一天会在南极洲融化雪水流过的岩床上发现一些巨大的冰川壶穴，让他们反思发生在这个星球上的另一次巨变。
全球变暖的惊人后果
全球变暖导致的后果可能人人都能背出来：气温升高，冰川融化，海平面上升。不过，全球变暖导致的另外一些后果未必人人都知道。
森林大火频发：在过去几十年中，森林大火更频繁猛烈。研究发现，森林大火频发与气温逐渐升高、冰雪提前融化有着很大的关系。每当春天提前来临、冰雪提早融化时，森林地区就会变得更干燥，而且干燥的时间会更长。长时间的干燥增加了发生森林火灾的概率。
毁坏文物古迹：世界各地的文物古迹都是经受住了时间考验的远古文明的历史见证。然而，全球变暖导致的海平面上升和极端天气最终还是可能波及它们。
山脉反弹：重量级的冰川“镇压”着不断“长高”的山脉。随着全球变暖，冰雪加速融化，冰层重量减轻，山体反弹将加速。
卫星加速：大气电离层空气稀薄，但空气分子仍然会产生阻力，减缓人造卫星的运动速度（正因此必须定期推动人造卫星回到正确轨道上）。随着大气中二氧化碳浓度增加，大气电离层的空气密度发生变化，空气阻力减小，卫星的运动速度会加快。
适者生存：随着全球变暖，春天来得更早，植物开花期提前，动物如果照常迁徙，有可能错过它们的食物。那些能较早适应环境变化的物种有更多机会生存繁衍，从而将其随环境变化改变了的基因信息传递给下一代，最终改变整个族群的基因档案。
永冻层解冻：全球变暖令地表之下的永久冻土层解冻，使地面下沉，可能导致铁路、公路和房屋等受损。在高海拔地区，永久冻土层的解冻可能导致山体崩塌和泥石流。冻土解冻还可能让古人类遗体出露地面，导致恶疾再度肆虐地球。
湖泊消失：在过去几十年里，北极消失的湖泊高达125个，而湖泊下的永久冻土层融化被认为是湖泊失踪的罪魁祸首。当永久冻土层解冻时，湖水渗漏到土壤中，湖泊的水被排干。从湖泊消失那天起，支持它们的生态系统也随之消失了。
北极植物生长旺盛：融化的北极冰川在给低纬度地区的动植物带来困境的同时，却给北极生物群带来了光明前景。正常情况下，北极植物往往会被困在冰雪中长达数年之久。而如今，研究发现，一当冰雪在早春提前融化，植物便迫不及待地开始生长。
动物退避三舍：研究发现，从20世纪初开始，花栗鼠、老鼠和松鼠等许多动物开始迁移到海拔更高的地方，而其“退避三舍”的原因可能是全球变暖导致其栖息地发生改变。相同的生存危机也威胁着北极熊等北极生物，因为它们栖身的海冰正在逐渐消融。
过敏症加剧：全球变暖还可能让越来越多的人患上季节性过敏症和哮喘。研究显示，空气中较高的二氧化碳浓度和不断攀升的气温刺激植物，促使植物开花期提前并产生更多花粉。随着过敏源到来的时间提前，过敏季节持续时间也会延长。
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