地层“气候日记”揭示5600万年前地球如何变暖

5600万年前，地球经历了一次灾难性的全球变暖事件。7月7日，记者从海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室了解到，该实验室姜仕军教授团队联合国内外科研团队，通过高精度地质记录与地球系统模型模拟，精准捕捉到此次变暖之前的一次二氧化碳快速释放事件，揭示了地质深时快速碳释放触发全球变暖的机制，为理解当今极端气候事件提供参考。相关成果近日发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

 

古新世—始新世极热事件（PETM）是中生代以来最剧烈的全球变暖事件，由大量轻碳短期内释放引发，导致全球升温5℃至6℃，大气二氧化碳浓度急升，海洋酸化和缺氧加剧，并引发生态系统重组，堪称一场气候灾难。

 

在这场变暖来临前，地质记录曾捕捉到一个“预警信号”：一次持续时间更短、幅度更小的碳同位素负偏事件（POE），仿佛暴风雨前的第一声雷鸣，但两者之间的关联机制尚不清晰。

 

姜仕军团队盯上了我国新疆库孜贡苏剖面的沉积地层，这里的地层存储着千万年来地球气候的“日记”。通过多指标分析和地球系统模型cGENIE双重反演模拟，团队创新性开展敏感性模拟实验，重建了POE期间百年至千年尺度的海洋碳循环和环境变化，确认POE在全球范围内具有同步性。结果显示，POE持续时间短、碳同位素负偏幅度小约1‰至2‰，伴随轻微增温、浅海酸化、陆源输入增加、微生物群落重组以及浅海环境低氧化趋势。

 

进一步分析表明，POE期间，碳排放速率约为每年10亿吨，与20世纪60年代人类化石燃料排放水平相当，使大气二氧化碳浓度在百年至千年内升高约40%，与过去60年增幅相当。模拟结果和地质证据共同表明，POE碳源主要来自北大西洋火成岩省早期火山活动，岩浆侵入富含有机质沉积层引发热解，瞬间“烤”出巨量二氧化碳，引发一场“碳爆炸”。这次“闪电式”碳释放扰动了全球碳循环，为随后规模更大、影响更剧烈的PETM极端气候埋下伏笔。

 

5600万年前，地球用一次“自然实验”演示了快速碳释放的后果，今天，人类正以更快的速度往大气中“灌”二氧化碳。姜仕军提醒，研读地球气候历史可以发现，一旦碳排放突破临界点，气候系统可能像多米诺骨牌一样崩塌，触发更大危机。“我们必须在碳积累达到引爆点前尽快减排，才能避免重演PETM式全球气候灾难。”姜仕军说。