■本报记者 张楠

现今地球正处在冰室天气配景下，年夜气二氧化碳（CO2）浓度不停上升，全世界天气变暖加重。假如不加以节制，本世纪末海水表层温度可能升高1.5～2.0℃，进而增长超过天气临界点及生物灭尽的危害。

而3亿年前，地球正处于年夜冰期，南极被厚厚的冰盖笼罩，一样履历了一次急剧升温。那次变暖使全世界平均地表温度上升约7.5℃，海洋缺氧，生物变小……特别值患上存眷的是，其时CO2浓度从约300ppm（百万分之一）飙升到了700ppm——这一浓度区间，恰是今六合球正于履历的程度。

近日，中外科学家协力揭开了此次“冰室中的极热事务”的面纱，同时为人们今天的处境拉响了警报。相干研究结果发表在美国《国度科学院院刊》。

3亿年前的“冰室”

假如把地球天气比作人的体温状况，那末冰室天气就像地球于低在“正常体温”下运行——南北极笼罩着厚厚的冰盖，全世界偏冷；而温室天气则是地球于“发热”，南北极没有冰，全世界炎热。

今天的地球正处于冰室天气配景下。然而，这个冰室其实不循分——年夜气CO2浓度连续上升，全世界气温不停爬升，海洋变酸、缺氧，珊瑚礁萎缩，物种数目下滑。科学家猜测，假如对于碳排放不加以节制，到本世纪末全世界海表温度可能升高1.5到2.0℃，并冲破天气体系的临界点。

这个临界点象征着甚么？

地质汗青上曾经屡次发生过极热事务，但这些“病例”多数发生于温室天气配景下，与如今的冰室配景下变暖的界限前提差别，不克不及简朴套用。

为找到一个与今天“体质”最相似的“病例”，研究职员把眼光投向了约3亿年前的晚古生代年夜冰期。那是显生宙以来范围最年夜、连续时间最长的冰期，也是动植物繁盛以后独一一个与今朝CO2浓度相称的冰期。

中国科学院南京地质古生物研究所副研究员要乐、王秋来及中国科学院青藏高原研究所副研究员魏强结合海内外研究职员，对于华南及俄罗斯的多个地质剖面开展了多学科综合研究，初次完备出现了此次冰室配景下极热事务的全历程。

“古温度计”展现的两段式升温

要回复复兴3亿年前的海水温度，离不开一类非凡的化石——牙形刺。这是一类已经灭尽的远古海洋动物的微小齿状骨骼，它个头虽小，但氧同位素构成却能忠厚记载其保存时的海水温度。这就比如一支自然的、埋藏于岩石中待读取的“温度计”。

使用二次离子质谱技能，研究团队对于华南的纳庆、纳饶以和俄罗斯乌索卡等3个剖面的牙形刺化石举行了微区原位氧同位素阐发。这类技能耗损的样品量少少，仅纳克级别，却能得到高精度的氧同位素数据。

成果使人不测。于约莫3亿年前的卡西莫夫期与格舍尔期之交，牙形刺的氧同位素值呈现了一次较着“跳水”，这注解海水温度履历了一次快速上升。研究团队将此次事务定名为卡西莫夫期-格舍尔期极热事务（KGTM）。

研究发明，此次升温并不是一次性发生，而是分两步走。第一步，迟缓“热身”。初始阶段低纬海水表层温度升高约2℃。这个历程连续约6万年，像一场暖和的“预热”。第二步，急速冲刺。主阶段温度迅速爬升约3.5℃。而这一次只用了约3.5万年，升温速度远高在初始阶段。

研究职员经由过程地球体系模子将牙形刺记载的温度数据转换为全世界标准，成果显示，KGTM时期全世界平均地表温度共升高了约7.5℃，年夜气CO2浓度从约300ppm猛增到700ppm。

“这一浓度区间，刚好包罗了现今地球所处的天气状况。”要乐告诉《中国科学报》。

谁点燃了这把火

那末，3亿年前这场“高烧”是怎么形成的？研究团队从两个角度睁开了追踪。

起首是火山勾当。汞是火山喷发开释到情况中的标记性元素，是以科研职员丈量了岩石中的汞同位素及汞含量。成果显示，于KGTM的初始升温阶段，汞同位素Δ199Hg维持高值，且汞含量与总有机碳的比值较着升高。这是典型的火山勾当旌旗灯号，申明区域性火山喷发开释的CO2，恰是最初那“第一把火”。

然而，到了升温迅速的主阶段，火山旌旗灯号反而消散了。那末，后续的巨量碳排放又来自哪里？

研究团队把眼光投向了轨道力。地球绕太阳运行的轨道并不是原封不动，而是受偏疼率、地轴歪斜度等天文参数调制，周期性地转变太阳辐射的漫衍。这比如地球有一个自然的“节奏器”，节制着冰期-间冰期的节拍。研究团队将牙形刺氧同位素曲线与40.5万年及10万年的偏疼率周期举行对于比，发明高温期刚好对于应偏疼率的高值期。

这象征着初始火山升温以后，天文轨道的勒迫作用增长了高纬度太阳辐射，进而加快了冰盖的熔化及冻土层的解冻。这些冻土中封存的年夜量有机碳经升温开释，进一步推高了年夜气CO2浓度，带来更强烈的升温，形成为了“升温—释碳—再升温”的天气正反馈作用。地球天气体系终极冲破了临界阈值，激发了巨量碳排放及主阶段的快速升温。

研究职员还有对于比了速度相称但幅度差别的升温事务，发明升温的速度及幅度配合决议生物多样性的变化。

“这项研究注解，于冰室配景下小幅度的初始升温就有可能触发一系列连锁反映，跨过天气阈值，变成快速变暖、海洋恶化及生物多样性损失的后果。”要乐指出，今天的咱们，正站于这条升温链的出发点上。

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