地球一直變暖會怎樣？可能提前開啟冰河時代

來源：中國科學報

編譯：趙婉婷

如果持續變暖，地球會經歷什么？一項日前發表于《科學》的研究指出，隨著氣候變暖，富含養分的徑流會使浮游生物大量繁殖，將大量碳埋藏在海洋中。在低氧條件下，這一過程可能失控，使地球進入冰河時代。

全球變暖引發的海洋過程會掩埋大量的碳，使地球進入冰河時代。圖片來源：Shutterstock

幾十年來，科學家一直認為地球氣候由巖石風化驅動的一個緩慢自然過程所調節。該機制被視為一種穩定的力量，可防止溫度大幅偏移。在該過程中，雨水從大氣中吸收二氧化碳（CO2），當水與巖石，尤其是花崗巖等硅酸鹽巖石相互作用時，后者會逐漸分解。溶解的物質和被捕集的CO2會一起進入海洋，在那里，碳進一步與巖石釋放的鈣結合，形成貝殼和石灰巖礁。這些物質沉積在海底，將碳固定數億年，并使大氣中的CO2含量逐漸減少。

“隨著地球變熱，巖石風化加快，從而吸收了更多CO2，使地球再次冷卻。”論文作者、美國加利福尼亞大學河濱分校的Andy Ridgwell說。

然而，地質記錄卻講述了一個更為戲劇性的故事。有證據表明，在地球最早的冰河時期，冰雪幾乎覆蓋了整個地球。研究人員認為，這種凍結程度無法僅用一個依靠自我微調的氣候系統來解釋。

這一認識促使團隊尋找一種打破氣候平衡并促使其走向極端的額外過程。

該研究揭示了碳在海洋中的埋藏方式。隨著溫度升高與大氣CO2增加，降雨將更多養分（如磷）帶入海洋。這些營養物質會刺激浮游生物生長。它們能夠通過光合作用吸收CO2。浮游生物死亡后會沉入海底，帶走捕獲的碳。這一過程能夠從大氣中移除碳，并儲存在海洋沉積物中。

但在溫暖條件下，這一系統會發生變化。浮游生物的增加會降低海洋中的氧氣水平。氧氣減少時，磷更容易被重新釋放回水中。這種磷循環進一步促進浮游生物生長，其腐爛后會進一步消耗氧氣，并維持養分循環。隨著這個循環的持續，大量碳被埋藏，全球氣溫開始下降。

這種反饋并不會溫和地穩定地球溫度，計算機模擬顯示，這種效應強烈到足以引發冰河時代。Ridgwell將這一過程比作制冷系統的過勞。“夏天時，恒溫器設定在26℃左右。當白天室外氣溫上升時，空調會帶走室內多余的熱量，直到室溫降至26℃，然后停止工作。”Ridgwell解釋，地球的氣候控制并沒有失靈。相反，它可能會反應不均勻，就像恒溫器離空調太遠一樣。

研究指出，地球古代大氣中氧氣含量較低，導致氣候控制不穩定。這有助于解釋為何早期冰河時代幾乎“統治”了整個地球。

如今，大氣中的氧氣含量要高得多。隨著人類活動持續增加大氣CO2，地球在短期內會持續變暖。模型表明，最終會出現降溫反彈。然而，未來的降溫可能不會那么極端，因為更高的氧氣水平會削弱海洋中營養物質反饋的強度。

“就像是把恒溫器放得更靠近空調。”Ridgwell補充道，即便如此，這種影響可能足以導致下一個冰河時代提前到來。

“歸根結底，我們現在需要專注于如何限制地球持續變暖。無論地球最終會以多么不穩定的方式冷卻下來，都不會快到允許我們在有生之年擺脫全球變暖困境。”Ridgwell說。