课外地理 ｜“地球升温现象”不是第一次出现

无论是之前的“亚马逊雨林火灾”，“澳大利亚山火”，还是近期的“北极甲烷大爆发”，“珠穆朗玛峰长草”......

所有的事件都将一个话题推上了热门——地球升温，温室效应。

在地球几十亿年的演化过程中，“升温的现象”绝不是第一次出现。

有些人说：“和过去的温度相比，现在的温度升高根本不算什么！”

但真的是这样么？

为了了解真相，我们不妨回到过去。去看一看距离我们最近的，另一次“全球大升温”的真貌！

它究竟是如何发生的？又带来了什么影响呢？

第

1

则

这一切始于5600万年前，古新世末期。

一场时长20万年的“气候变暖事件”就这样发生了，它的开始和结束一样：突然而神秘。

而这场发生于不久之前（就地质时代而言）的事件所导致的结果：

世界变暖的程度——是人类从未见过的。

那时候，生命还处在白垩纪-古近纪灭绝事件后的恢复期中，该次事件导致了非鸟类恐龙的灭绝。

以今天的标准来看，当时的天气已经很暖和了。没有极地冰盖，这意味着海平面比现在要高得多。而大陆，刚刚开始呈现熟悉的状态——被温带森林、沙漠和赤道附近的热带雨林带等栖息地所覆盖。

但这种环境并没有维持太久。

在接下来不到2万年的时间里，全球平均气温上升了5到8摄氏度。

高纬度地区的升温幅度最大。所以，在两极，陆地上的温度平均达到了23度，而海洋的温度达到了温暖的20度。这意味着你可以在南极洲周围的海洋里舒服地游泳!

这一显著而突然的变暖事件被称为“古新世-始新世极热”(PETM)，它对地球上的生命产生了巨大的影响。

当古新世-始新世极热时期达到顶峰时，雨林的扩张比以往任何时候都要大得多。

来自北美、欧洲和亚洲的化石揭示了丰富的植物栖息地，这些栖息地与热带雨林有关——尽管这些森林根本不在热带附近。

例如，北至遥远的美国怀俄明州都发现了棕榈叶化石。而在北极圈内的一些地方，如加拿大的埃尔斯米尔岛，有蕨类植物、红杉和银杏的迹象。

那么，为什么会出现这样的情况呢?

第

2

则

我们可以在古代沉积物中找到最好的线索。

从美国马里兰到南极洲的海洋沉积物样本显示，大约5600万年前，海洋中二氧化碳和其他温室气体的含量突然激增。

从沉积物中发现的碳的类型来判断，这些气体很可能来自于有机物，比如植物。

植物像大多数生物一样，富含碳-12，而不是更重的同位素，如碳-13。所以，这种生物碳与从未成为生物体一部分的碳相比，具有不同的特征。

而在PETM开始时期的沉积物中，与碳-12相比，碳-13的比例突然大幅下降。这意味着大量的生物碳以二氧化碳、甲烷和其他气体的形式突然释放到大气中。

但是，这些气体具体是从哪里来的呢?

有一种假设是，大量的森林大火释放出大量的二氧化碳，而这些二氧化碳本就被封存在植物中。

而另一种模型认为，巨大的煤层暴露在火山活动的高温下，会释放出植物化石中的碳。

又或者，可能是一个温和的变暖事件，通过融化一种叫做甲烷水合物的化合物，触发了温室气体的释放。

甲烷水合物类似于冰，但它含有被水分子困住的甲烷分子。而水合物通常是稳定的，只要它们在很大的压力下，比如在海洋深处；或者它们保持低温，比如在永久冻土中。

但是如果这些地方变暖，水合物就会融化，释放出大量的甲烷，这是一种比二氧化碳更强的温室气体。而气候变暖的程度越高，融化的程度就越深，温室气体的排放量也就越大，形成了一个恶性循环。

一项对北极海洋沉积物的研究表明，在古新世-始新世极热时期的高峰时期，至少在4000年的时间里，每年有多达17亿吨的碳被释放到大气中。

而对美国新泽西州沉积物的类似研究表明，这一数字约为11亿吨。

古新世-始新世极热时期的高峰时期碳排放量

现在，将其与今天释放的碳量进行比较。仅2014年，碳排放量就达到98亿吨。

所以，5600万年前，碳的释放速度比现在要慢，但这些排放持续了至少数千年，这足以产生强大的温室效应。

由于大气中的碳含量超过了植物的吸收能力，地球开始迅速变化。

碳排放量对比

在许多地方，湿热交加的气候造就了大片的热带雨林。

在这些温暖的森林里生长的动物中有爬行动物。鳄鱼和乌龟的化石几乎可以在古新世-始新世极热时期的每一块化石床上找到——甚至在加拿大和格陵兰的极地森林里也能找到。

而事实上，最早的灵长类动物出现在化石记录中，就是在5600万年前，PETM开始腾飞的时候。

它们很快就适应了这个被树木覆盖的世界，发展出向前看的眼睛，指甲代替了爪子，和相对的拇指。这些特征赋予了灵长类动物如此强大的优势，以至于在5300万年前，它们可以在整个北半球被发现。

灵长类动物

然而，此时在温室地球上的海洋中又是另一番境况......

在赤道，海洋的温度高得令人难以忍受，有时高达36度，几乎和你在浴缸里的平均温度一样热！

对于许多种类的浮游生物来说，实在是太热了，而这些浮游生物过去和现在都是大多数海洋食物网的基础。

而高二氧化碳水平的一个更具破坏性的副作用是海洋酸化。

当海水吸收二氧化碳时，它会变得更酸，这就消耗了水中碳酸盐的浓度——许多生物用来建造外壳和其他结构的化合物。

在深海的岩芯样本中仍然可以发现当时海洋酸化所带来的影响。

气候变暖之前的沉积物通常颜色较淡，因为它们富含深海有孔虫类的骨骼。（有孔虫是一种微小的原生动物，可以形成碳酸钙外壳。在有孔虫丰富的地方，它们的外壳化石将海底变成白色。）

但当海洋变得更酸时，大多数有孔虫消失，沉积物变黑。而在古新世-始新世极热时期，30%-50%的有孔虫物种灭绝。

深海岩芯样本

酸化现象同样也阻碍了硬珊瑚的生长，硬珊瑚也需要碳酸盐来建造骨架。因此，在古新世-始新世极热时期和之后的数百万年里，大型复杂的珊瑚礁几乎从化石记录中消失了。

总而言之，地球上的古新世-始新世极热时期十分特别——对我们哺乳动物来说是一个重要的时期，但对一些海洋生物来说却是一个重大的损失。

第

3

则

几十万年过去了，古新世-始新世极热事件开始走向尾声。

在始新世时期，气候逐渐变冷。尽管气温偶尔会再次升高，但从未达到最高温度的极限。

气温持续下降——下降的幅度如此之大，以至于在3400万年前，极地冰盖已经开始形成。

到目前为止，导致古新世-始新世极热时期结束的最初冷却的原因仍然是个谜。但科学家们对此的研究也并非一无所获，他们认为：答案可能和植物有关。

科学家发现，可以追溯到4900万年前始新世早期的北极沉积物中，含有大量被称为Azolla的水生蕨类化石。

这些植物生长在当时温暖的北极，但随着环境的变化，它们灭绝了。科学家认为，当它们沉入海底时，带走了大量的碳，导致温度进一步下降。

尽管古新世-始新世极热事件仍有许多谜团未解，但它确实向我们展示了气候变化对地球上生命的影响是多么两极分化。

我们在前文提到过：古新世-始新世极热时期，地球变暖的程度比人类迄今所见的还要严重。

这是否意味着，目前地球的升温状态还很乐观？

当然不是！

近年来，每年的碳排放量比古新世-始新世极热时期的峰值要高出五倍多！仅仅在过去的一百年里，全球平均气温就上升了0.7摄氏度！

而在古新世-始新世极热时期，温度上升到这个程度可能需要数千年的时间。

因此，我们可以知道的是，虽然地球的温度还未达到过去的峰值，但它变暖的速度已远远超过了古新世-始新世极热时期！

极热时期所发生的一切都在告诉我们：

气候变化的影响是多么的极端！

如果我们再不采取措施，谁知道未来的温度又会给人类带来什么影响？

参考视频：

The Last Time the Globe Warmed

转自桔灯勘探

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