地球轨道的变化,可能是地球史上最热时期的关键

2020-06-27

地球轨道的变化,可能是地球史上最热时期的关键

我们的星球正在变暖,这是不争的事实,但这并不是我们星球史上最热的时候──数百万或数十亿年前的不同时期,地球比现在暖得多。最引人注目的「热潮」发生在 5,600 万年前的古新世─始新世气候最暖期,这是个相对短暂的异常变暖时期,在此期间,原本就远高于平均气温的情形下,短短几千年里再度往上飙升约摄氏 5 度,到处都是热带气候,两极完全没有冰帽。


这种现象对生命的影响非常戏剧性,海洋生物因无法在温暖的海中生活而大批死亡;与此同时,哺乳动物从中受益,随后千年里迅速扩张和演化,为包括人类等未来物种奠定了基础。


虽然大气的碳确实加剧气温上升,但 PETM 的高温并不是由大气的碳引发。相反地,夏威夷大学和乌特勒支大学一组科学家发现,这是天文和陆地的综合条件作用下,将地球的气候推向崩溃边缘。他们在《科学》期刊发表论文,加深我们对地球轨道变化如何影响气候的理解,还为当前全球暖化提供罕见的历史先例。

地球轨道的变化,可能是地球史上最热时期的关键

透过测量氧同位素的半衰期,得知 6,500 万年来的温度变化,左上方明显的突起处即为 PETM。


地球轨道并不如想像是完美、稳定的圆,我们绕太阳的路径实际上看起来像稍微压扁的椭圆。这称为偏心现象,随着时间推移会发生可预测的变化,或多或少会挤压成有规律的週期。不过,夏威夷大学海洋学家理查‧泽贝说,这种偏心程度对气候有明显的影响。研究团队利用南大西洋的沉积物核心来追蹤地球在 PETM 时期的偏心率,透过观察沉积物的种类,他们发现了有规律的模式,这种模式与轨道偏心週期的模式一致,因此它们是地球轨道变化一个很好的证据。


透过这方法,能精确定出 PETM 的突然高温,当时地球的轨道正处于偏心率极大的位置。Zeebe 说,偏心率大的轨道意味着更高的太阳辐射,导致气候变暖很有道理,那时地球的气候已经很热了,这也意味着可能替 PETM 做出正回馈效应,偏心率改变仅改动太阳辐射量的提升,但不仅如此,当时全球陆地正处于撕裂时期,大量熔化的岩石、热从陆块下涌出,并加热富含碳的沉积物,使海洋酸化,大量海洋生物死亡,两极冰帽的永冻土死亡生物也开始腐烂,两者释放出大量甲烷,这种气体的温室效应程度比二氧化碳高出 21 倍。


这种令人窒息的环境持续了约 17 万年,比之前一些估计要长。PETM 的新解释本身就很有趣,它提醒我们,地球轨道动力学可对我们的生活产生真正的影响。但是,PETM 为理解当今气候变化的宝贵资源也是无价的,这是地球史上为数不多的几个气候变得非常温暖、非常迅速的时期之一,不久的将来我们可以期待一些线索被发现。

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