本世紀末地球或回歸五千萬年前的遠古溫暖氣候

據(jù)國外媒體報道，從生物的角度來看，地球的歷史既充滿了滄桑巨變，又穩(wěn)定得如同上天眷顧。大陸在極地與赤道間來回漂移，山脈與海洋時而出現(xiàn)、時而消失。但無論是在冰河時期與非冰河時期，地球環(huán)境的變化都相對較小，使生命得以存續(xù)。 雖然太陽幫助不大，但地球環(huán)境一直維持在相對穩(wěn)定的水平。

太陽的亮度在成熟過程中慢慢增強。如今每平方米地表接收到的太陽輻射約為1368瓦特，但在地球成型早期僅有1000瓦特。約4億年之前（當時海洋生物尚未進化成陸地生物），每平方米地表接收的太陽輻射約比今天少50瓦特。雖然當時陽光較弱，但較強的溫室效應抵消了這一不足（大氣中二氧化碳含量較高）。事實上，近幾百萬年的地球溫度處于歷史最低值。

但如今的陽光更加強烈，溫室效應也達到了幾百萬年來的頂峰。這一組合將招致怎樣的結(jié)果呢?

為尋找答案，南安普頓大學一支由加文·福斯特（Gavin Foster）帶領(lǐng)的團隊匯集了來自112項研究的數(shù)千份過往二氧化碳水平數(shù)據(jù)。南極冰核可為我們提供一百萬年前的空氣樣本，但更久之前的數(shù)據(jù)則需要利用碳同位素分析等手段從巖心中獲取。

圖為過去4.2億年間的二氧化碳含量變化（圖中藍線），顯示了變化的整體趨勢（圖中紅線）。上方的淺藍色柱形代表冰川從極地向外延伸的程度。

不斷降低

研究結(jié)果揭露的規(guī)律與預期大致相符，不過結(jié)合多項研究，科學家得到了更加精確的結(jié)論。二氧化碳水平并非在3億年前的冰河時期突然下降，而是在4.2億年間均勻減少。每隔一百萬年，二氧化碳水平平均減少百萬分之3.4。（相比之下，自1960年以來，二氧化碳水平約上漲了百萬分之80）。

事實上，二氧化碳減少引發(fā)的長期降溫效果略強于太陽的升溫效果，因此在過去幾百萬年間，地球上才會規(guī)律性地出現(xiàn)冰河時期。

地球大氣中的二氧化碳含量為何會不斷下降、與逐漸增強的太陽輻射相互抵消呢?這也許是巖床風化、形成沉積物的結(jié)果。一些常見礦物與溶解在雨水中的二氧化碳發(fā)生化學反應，使大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉積物和巖石。關(guān)鍵在于，這一化學反應取決于氣候狀況：氣候越溫暖，風化效應就越強烈（大氣中二氧化碳含量降低）;相反，氣候越寒冷，風化就越微弱（大氣中二氧化碳含量增加）。這就像一臺天然溫度調(diào)節(jié)器，使地球氣候維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

在過去的4億年間，生命從海洋登上陸地，碧綠的植被覆蓋了地表，彌補了僅有蔚藍海洋的單調(diào)。生物圈的擴張也對巖床風化產(chǎn)生了巨大影響。在動植物的共同作用下，風化作用有所加速，使大氣中的二氧化碳含量進一步減少。

這一變化過程有時也會偏離整體趨勢，如3億年前溫度突然大幅下降、2億年前溫度突然大幅上升，而這往往與板塊構(gòu)造有關(guān)?；罨鹕綌?shù)量的變化會影響從地球內(nèi)部釋放的二氧化碳量。此外，盤古大陸等“超級大陸”形成時，會產(chǎn)生大批新山脈，加劇風化效應，導致大氣中二氧化碳含量大幅減少。

未來趨勢

目光從過去轉(zhuǎn)向未來，你可以將溫室氣體排放情況與上述歷史記錄進行有趣的對比。最新一份政府間氣候變化專門委員會評估報告中將“一切如常”描述為最糟糕的一種情況，若按目前趨勢發(fā)展下去，到了2100年，溫室氣體濃度將達到百萬分之1370，并于2250年到達百萬分之2000的最高值。

大氣中二氧化碳濃度上一次高達百萬分之2000時，距今已有2億年之久。但當時的太陽輻射比今天略弱，因此兩者不可同日而語。研究人員的計算結(jié)果顯示，到了本世紀末，陽光和二氧化碳的共同作用將使地球氣候恢復到5000萬年前始新世時期的水平，成為恐龍滅絕后溫度最高的時期。（不過溫度還需要一定時間才能達到始新世的水準。）

如果我們?nèi)斡啥趸紳舛壬涟偃f分之2000，再加上目前的太陽輻射水平，“地球溫度將超過4.2億年間至少99.9%的地質(zhì)記錄。”好在我們已經(jīng)開始對溫室氣體排放加以控制，不過這個想法仍然夠嚇人的。

我們必須記住，全球變暖面臨的威脅主要取決于上述變化速度。地球歷史上也出現(xiàn)過溫暖的氣候，但那是成百上千年、甚至數(shù)百年地質(zhì)變化積累的結(jié)果，生物有足夠的時間來適應這些變化。問題是，如今地球氣候的變化速度太快，更接近物種大滅絕時的水平。