地球目前处于间冰后期并将进入冰河期，为什么气温却在不断升高？

想象一片生机勃勃的巨大热带雨林：树木繁茂，昆虫飞舞，美丽的小鸟和灵长类动物在树冠上攀爬，鳄鱼和海龟在下面的河流中游弋，这本是一幅令人陶醉的画面。

然而更令人惊奇的是，若把这片郁郁葱葱的热带雨林安置到北极，它也曾真实地存在过。

就在不算太久之前，地球曾经历一段前所未有的变暖时期。这场古老的变暖发生在短短二十万年间——放在地质时间尺度上，不过是眨眼之间——而它的结束也如同它的开始一样突然而神秘。

这一切始于约5600万年前的古新世末期，彼时，生命仍在从白垩纪—古近纪灭绝事件的灾难中恢复过来，那次事件导致了非鸟类恐龙的灭绝。

以今天的标准来看，那时的气候已经相当温暖。极地冰盖尚未形成，这意味着当时的海平面要比现在高得多。

刚刚开始形成今日我们所熟悉形状的大陆，被温带森林等栖息地所覆盖，赤道附近则是沙漠和热带雨林带。然而这样的环境格局，在不到两万年的时间里发生了剧烈改变。

全球平均气温上升了5到8摄氏度，高纬度地区的升温幅度最大。两极陆地平均气温达到23摄氏度，周边海洋的水温也达到了宜人的20摄氏度。

这就意味着，在南极洲附近的海域里，人们完全可以舒适地游泳。这一显著而突然的升温事件被称为古新世—始新世极热事件（PETM），它对地球上的生命产生了巨大的影响。

首先，当PETM达到顶峰时，热带雨林的扩张范围比以往任何时候都大得多。来自北美、欧洲和亚洲的化石揭示了植物极为丰富的栖息地，这些栖息地如今通常与热带雨林联系在一起。

尽管这些森林距离热带地区非常遥远，但人们在北至美国怀俄明州的地方都发现了棕榈树的化石叶片。在北极圈内的某些地方，例如加拿大的埃利斯—缪尔岛，也发现了棕榈树化石叶片，以及蕨类、红杉和银杏留下的证据。

这一切究竟是如何发生的？最好的线索藏在古代沉积物中。

从美国马里兰州到南极洲的海洋沉积物样本显示，大约5600万年前，海洋中二氧化碳和其他温室气体的含量突然激增。从这些沉积物中所发现的碳类型来判断，这些气体很可能来自植物等有机物。

像大多数生物一样，海洋植物更倾向于使用较轻且更常见的碳同位素——碳-12，而不是较重的碳-13。这种生物碳与从未存在于生物体中的碳，在化学特征上有明显不同。

可追溯到PETM初期的沉积物显示，碳-13与碳-12的比例出现了大幅且突然的下降。这意味着大量的生物碳，一定是以二氧化碳、甲烷等气体的形式突然释放到了大气中。

但是这些气体究竟来自哪里？

一种假设是，当时爆发了一系列大规模的野火，将植被中储存的碳一次性释放进大气；另一种模型则认为，大量二氧化碳被长期封存在植物遗骸中，形成了巨大的煤层，当这些煤层暴露在火山活动的高温之下，便会把化石植物中的碳重新释放出来。

还有第三种可能：一次原本相对温和的变暖事件，触发了甲烷水合物沉积物的融化，从而引发了更大规模的温室气体释放。甲烷水合物看上去很像冰，但它内部包裹的是甲烷分子。

水合物通常在高压环境中保持稳定，例如深海海底，或者在低温环境中保持稳定，例如永久冻土层——那是寒冷气候下形成的厚厚冻土。但只要这些地方变暖，水合物就会融化，释放出大量甲烷，而甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体。

变暖越多，融化的水合物越多，释放的温室气体也就越多，从而形成一个典型的正反馈循环。无论其起源如何，值得注意的是，在PETM期间，碳释放到大气中的速率仅为今天的几分之一。

一项对北极海洋沉积物的研究表明，在PETM的高峰期，每年有多达17亿吨碳被释放到大气之中，而这一数字至少持续了4000年。

另一项对新泽西州沉积物的类似研究则显示，当时每年的碳排放量大约在11亿吨的量级。把它与当今的数字放在一起对照，就会显出巨大的落差：仅2014年一年，人类活动导致的碳排放量就达到了98亿吨。

也就是说，5600万年前那场惊天动地的碳释放，其单年速度反而比现在慢得多，只是持续了数千年之久，才足以造成如此强烈的温室效应，使大气中的碳含量远远超过植物的吸收能力。由此，地球开始在许多地方迅速变化。

气候带来了湿与热的结合，让大片热带雨林得以在原本荒凉的高纬度地区繁荣生长。在这些温暖的森林里，早期的哺乳动物迎来了扩散与演化的黄金窗口——包括最早的灵长类祖先在内的许多类群，都在这段升温期扩展到了新的栖息地。

繁荣只是故事的一面。

深海和珊瑚礁付出的代价同样惊人，由于大气与海洋交换加剧，海水酸化明显，许多依赖碳酸钙构建骨骼的生物难以为继。

因此，在PETM期间以及此后的数百万年里，大型复杂的珊瑚礁几乎从化石记录中消失了。

总的来说，极热事件对地球生命而言是喜忧参半的。它对哺乳动物是一个重要时期，但对一些海洋生物却是一次重大的损失。

就像所有剧烈的事件一样，PETM最终也走向了终结，尽管人们仍不确定它究竟是如何结束、又为何结束。

在始新世时期，气候开始缓慢变冷。尽管气温偶尔会再次飙升，但从未达到极高水平。始新世期间气温持续下降，以至于到了3400万年前，极地冰盖已经开始形成。

那么，极地附近的热带雨林又是怎样一步步变成冰盖的呢？导致PETM停止的最初降温的原因，至今仍是一个谜。

但某种因素使得降温得以持续，并让整个世界变得更加寒冷。

在可追溯到4900万年前始新世早期的北极沉积物中，人们发现了大片被称为水生蕨类的化石。这些植物曾在温暖肥沃的北极繁衍生息，但随着环境的变化，它们逐渐死亡并沉入海底。

研究者认为，正是它们把大量的碳带离了大气循环，沉入深处，从而让气温进一步下降，最终把地球一步步推进了此后长达千万年的降温轨道，直至冰盖成形。正是这条长期降温的轨道，构成了我们今天所熟悉的"冰期—间冰期"节律的背景。

按照现代地质学的主流理解，地球在过去数百万年里反复经历冷暖交替，我们目前所处的全新世，是一个大约始于1.2万年前的相对温暖的间冰期。

如果没有强烈的外部干扰，理论预测地球会在未来的数千年内——放在地质尺度上就是"即将"——逐步过渡到下一个冰期，也就是俗称的"大冰河期"，而这一过渡过程本身，也可能夹杂着若干相对寒冷的阶段，人们有时把这些阶段非正式地称作"小冰河期"。

问题就在这里：本该缓慢滑向寒冷的地球，最近一百多年却在朝着相反的方向狂奔。自工业革命以来，特别是20世纪中叶之后，全球平均气温出现了前所未有的快速上升，其速率远远超过过去几千年、甚至几十万年自然变化所留下的记录。

这种反常并不难解释——真正在改变碳收支的，不再是火山、煤层或水合物，而是人类活动本身，它的影响力已经具备足够的主体性，压倒了地质规律原本的节奏。尽管人们对PETM的开始与结束仍知之甚少，但这一事件依然向我们展示了气候变化对地球生命影响的两极分化。

对早期灵长类动物等一些生物而言，气候变暖为它们提供了进化出新形态、扩散到新栖息地的宝贵机会；但对珊瑚礁和其他海洋生物而言，如此极端的高温和高碳浓度却意味着灾难。

这也让今天身处全球变暖时期的人们得以窥见气候变化影响的极端程度，并进行一些引人注目的对比。前面提到，PETM期间的全球变暖幅度超过了人类迄今所经历的任何时期。

然而值得警醒的是，近年来全球年碳排放量已经超过了PETM峰值时的五倍。因此，如今世界的变暖速度甚至比始新世时期还要快。仅仅在过去一百年里，全球平均气温就上升了约0.7摄氏度。而在PETM期间，气温上升到如此程度可能需要数千年之久。

因此，PETM是目前人们最接近于理解全球变暖影响的一次事件，它能教会我们许多关于陆地和海洋生物在极端气候条件下所经历过的一切。

海洋依然浩瀚，充满灵长类动物、昆虫和爬行动物的热带雨林固然美丽，但相信大多数人都会认同这样一个观点：我们更希望它们如今的模样能保持不变。

地质规律并未失灵，只是被一个新的、来自人类自身的强大变量所压制。

5600万年前那场持续数千年才积累出的碳释放，如今被压缩进了几代人的时间里；那场自然力量主导的极端变暖尚且给珊瑚礁和深海生态带来了灭顶之灾，而当我们以数倍于当年的速度往大气里注入碳，就等于在地质节拍之外，硬生生按下了一个方向相反、力度更大的加速键。

理解过去那次剧烈升温之所以重要，正是因为它像一面镜子，映出了当下这场升温的可能后果。冰河期或许仍在遥远的未来等待，但在此之前，眼下正在发生的，才是最需要被正视的那一段地球史。