圖為澳大利亞的一座煤礦。煤是遠(yuǎn)古陽(yáng)光的產(chǎn)物，而燃燒煤產(chǎn)生的溫室效應(yīng)則能使地球恢復(fù)遠(yuǎn)古時(shí)期的溫暖氣候。
新浪科技 北京時(shí)間4月10日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，從生物的角度來(lái)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(lái)回漂移，山脈與海洋時(shí)而出現(xiàn)、時(shí)而消失。但無(wú)論是在冰河時(shí)期與非冰河時(shí)期，地球環(huán)境的變化都相對(duì)較小，使生命得以存續(xù)。
雖然太陽(yáng)幫助不大，但地球環(huán)境一直維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。太陽(yáng)的亮度在成熟過(guò)程中慢慢增強(qiáng)。如今每平方米地表接收到的太陽(yáng)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(dāng)時(shí)海洋生物尚未進(jìn)化成陸地生物），每平方米地表接收的太陽(yáng)輻射約比今天少50瓦特。雖然當(dāng)時(shí)陽(yáng)光較弱，但較強(qiáng)的溫室效應(yīng)抵消了這一不足（大氣中二氧化碳含量較高）。事實(shí)上，近幾百萬(wàn)年的地球溫度處于歷史最低值。
但如今的陽(yáng)光更加強(qiáng)烈，溫室效應(yīng)也達(dá)到了幾百萬(wàn)年來(lái)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(xué)一支由加文·福斯特（Gavin Foster）帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)匯集了來(lái)自112項(xiàng)研究的數(shù)千份過(guò)往二氧化碳水平數(shù)據(jù)。南極冰核可為我們提供一百萬(wàn)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(guò)去4.2億年間的二氧化碳含量變化（圖中藍(lán)線），顯示了變化的整體趨勢(shì)（圖中紅線）。上方的淺藍(lán)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(yù)期大致相符，不過(guò)結(jié)合多項(xiàng)研究，科學(xué)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(shí)期突然下降，而是在4.2億年間均勻減少。每隔一百萬(wàn)年，二氧化碳水平平均減少百萬(wàn)分之3.4。（相比之下，自1960年以來(lái)，二氧化碳水平約上漲了百萬(wàn)分之80）。
事實(shí)上，二氧化碳減少引發(fā)的長(zhǎng)期降溫效果略強(qiáng)于太陽(yáng)的升溫效果，因此在過(guò)去幾百萬(wàn)年間，地球上才會(huì)規(guī)律性地出現(xiàn)冰河時(shí)期。
地球大氣中的二氧化碳含量為何會(huì)不斷下降、與逐漸增強(qiáng)的太陽(yáng)輻射相互抵消呢？這也許是巖床風(fēng)化、形成沉積物的結(jié)果。一些常見(jiàn)礦物與溶解在雨水中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(xué)反應(yīng)取決于氣候狀況：氣候越溫暖，風(fēng)化效應(yīng)就越強(qiáng)烈（大氣中二氧化碳含量降低）；相反，氣候越寒冷，風(fēng)化就越微弱（大氣中二氧化碳含量增加）。這就像一臺(tái)天然溫度調(diào)節(jié)器，使地球氣候維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
在過(guò)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(bǔ)了僅有蔚藍(lán)海洋的單調(diào)。生物圈的擴(kuò)張也對(duì)巖床風(fēng)化產(chǎn)生了巨大影響。在動(dòng)植物的共同作用下，風(fēng)化作用有所加速，使大氣中的二氧化碳含量進(jìn)一步減少。
這一變化過(guò)程有時(shí)也會(huì)偏離整體趨勢(shì)，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(huì)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(jí)大陸”形成時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大批新山脈，加劇風(fēng)化效應(yīng)，導(dǎo)致大氣中二氧化碳含量大幅減少。
未來(lái)趨勢(shì)
目光從過(guò)去轉(zhuǎn)向未來(lái)，你可以將溫室氣體排放情況與上述歷史記錄進(jìn)行有趣的對(duì)比。最新一份政府間氣候變化專門委員會(huì)評(píng)估報(bào)告中將“一切如?！泵枋鰹樽钤愀獾囊环N情況，若按目前趨勢(shì)發(fā)展下去，到了2100年，溫室氣體濃度將達(dá)到百萬(wàn)分之1370，并于2250年到達(dá)百萬(wàn)分之2000的最高值。
大氣中二氧化碳濃度上一次高達(dá)百萬(wàn)分之2000時(shí)，距今已有2億年之久。但當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)輻射比今天略弱，因此兩者不可同日而語(yǔ)。研究人員的計(jì)算結(jié)果顯示，到了本世紀(jì)末，陽(yáng)光和二氧化碳的共同作用將使地球氣候恢復(fù)到5000萬(wàn)年前始新世時(shí)期的水平，成為恐龍滅絕后溫度最高的時(shí)期。（不過(guò)溫度還需要一定時(shí)間才能達(dá)到始新世的水準(zhǔn)。）
如果我們?nèi)斡啥趸紳舛壬涟偃f(wàn)分之2000，再加上目前的太陽(yáng)輻射水平，“地球溫度將超過(guò)4.2億年間至少99.9%的地質(zhì)記錄。”好在我們已經(jīng)開(kāi)始對(duì)溫室氣體排放加以控制，不過(guò)這個(gè)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(guò)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(shí)間來(lái)適應(yīng)這些變化。問(wèn)題是，如今地球氣候的變化速度太快，更接近物種大滅絕時(shí)的水平。
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