北京
来源：光明日报
在全球变暖日益加剧的当下，地球历史上的快速变暖事件能否为我们揭示未来的气候演变轨迹？近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队副研究员要乐、王秋来与中国科学院青藏高原研究所副研究员魏强合作，并联合多家国内外科研机构研究人员，首次系统揭示了地球倒数第二次大冰期，即晚古生代大冰期中一次极热事件的完整过程与机制。
研究显示，在约3亿年前的冰室气候背景下，地球曾经历过一次由火山活动触发、天文轨道放大的快速升温事件，全球平均地表温度升高约7.5℃，大气二氧化碳浓度从约300ppm（ppm表示某气体的摩尔分数，含义为每百万个干空气气体分子中所含该种气体分子数）飙升至700ppm——这一浓度区间，恰与当今地球所处状态高度重合。
科研人员选择晚古生代大冰期作为研究对象，是因为该时期是地球上自动植物繁盛以来唯一一个与现代大气二氧化碳浓度相近的时期，对晚古生代冰室气候背景下极热事件的研究可以为当今气候变暖的发展趋势和相关影响提供借鉴和启示。
研究团队对我国华南纳庆和纳饶剖面以及俄罗斯乌拉尔地区乌索卡剖面开展了多学科综合研究。他们从数亿年前的海相沉积中找到了一种微体化石牙形刺。这种形如牙齿的化石，其氧同位素组成就像一支“古温度计”，能很好记录它生活时的海水温度。
研究团队利用离子探针微区原位方法，发现牙形刺的氧同位素数据里发生了一次显著的负偏，进而科研人员首次揭示了晚古生代大冰期存在一次快速升温事件，并将其命名为卡西莫夫期-格舍尔期极热事件。这次极热事件不是匀速的，而是分了两个阶段：初始阶段海水温度升高了约2℃，持续了6万年，相对平缓；主阶段海水温度升高了约3.5℃，但仅仅用了3.5万年。主阶段快速的变暖使得海洋缺氧、硫化环境扩张，进而导致牙形刺的体型变小和多样性降低，同时海底的生物礁系统也大变样。
另外，通过与地质历史上其他著名的极热事件对比后发现，本次极热事件的升温速率和二叠纪末期（导致地球约80%物种灭绝）、三叠纪末期（为恐龙的崛起“扫清障碍”）的升温速率差不多，但总的升温幅度比那两次大灭绝要小。因此，升温幅度和速率均是控制生物多样性变化的主要因素。
是什么触发了这次极热事件？研究团队认为，区域性火山活动可能是导致初始升温的主要原因。天文轨道的变化可以改变太阳辐射的季节和维度分布。最终这些变化彻底突破了气候阈值，导致了冰川加速融化和大量冻土解冻，产生巨量碳排放，最终导致了快速升温。
3亿年前的“全球变暖”会给我们什么警示？“当今地球系统在冰室背景下的小幅度升温，会导致高纬度冰川加速融化和冻土碳排放，在气候正反馈的作用下，气候状态的阈值可能会被突破，进而导致快速升温以及海洋缺氧和生物多样性的降低。”要乐说。
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