來源：中國科學(xué)報(bào)

編譯：趙婉婷

如果持續(xù)變暖，地球會(huì)經(jīng)歷什么？一項(xiàng)日前發(fā)表于《科學(xué)》的研究指出，隨著氣候變暖，富含養(yǎng)分的徑流會(huì)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(jìn)入冰河時(shí)代。

全球變暖引發(fā)的海洋過程會(huì)掩埋大量的碳，使地球進(jìn)入冰河時(shí)代。圖片來源：Shutterstock

幾十年來，科學(xué)家一直認(rèn)為地球氣候由巖石風(fēng)化驅(qū)動(dòng)的一個(gè)緩慢自然過程所調(diào)節(jié)。該機(jī)制被視為一種穩(wěn)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(dāng)水與巖石，尤其是花崗巖等硅酸鹽巖石相互作用時(shí)，后者會(huì)逐漸分解。溶解的物質(zhì)和被捕集的CO2會(huì)一起進(jìn)入海洋，在那里，碳進(jìn)一步與巖石釋放的鈣結(jié)合，形成貝殼和石灰?guī)r礁。這些物質(zhì)沉積在海底，將碳固定數(shù)億年，并使大氣中的CO2含量逐漸減少。

“隨著地球變熱，巖石風(fēng)化加快，從而吸收了更多CO2，使地球再次冷卻?！闭撐淖髡?、美國加利福尼亞大學(xué)河濱分校的Andy Ridgwell說。

然而，地質(zhì)記錄卻講述了一個(gè)更為戲劇性的故事。有證據(jù)表明，在地球最早的冰河時(shí)期，冰雪幾乎覆蓋了整個(gè)地球。研究人員認(rèn)為，這種凍結(jié)程度無法僅用一個(gè)依靠自我微調(diào)的氣候系統(tǒng)來解釋。

這一認(rèn)識(shí)促使團(tuán)隊(duì)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(yǎng)分（如磷）帶入海洋。這些營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)刺激浮游生物生長(zhǎng)。它們能夠通過光合作用吸收CO2。浮游生物死亡后會(huì)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(chǔ)存在海洋沉積物中。

但在溫暖條件下，這一系統(tǒng)會(huì)發(fā)生變化。浮游生物的增加會(huì)降低海洋中的氧氣水平。氧氣減少時(shí)，磷更容易被重新釋放回水中。這種磷循環(huán)進(jìn)一步促進(jìn)浮游生物生長(zhǎng)，其腐爛后會(huì)進(jìn)一步消耗氧氣，并維持養(yǎng)分循環(huán)。隨著這個(gè)循環(huán)的持續(xù)，大量碳被埋藏，全球氣溫開始下降。

這種反饋并不會(huì)溫和地穩(wěn)定地球溫度，計(jì)算機(jī)模擬顯示，這種效應(yīng)強(qiáng)烈到足以引發(fā)冰河時(shí)代。Ridgwell將這一過程比作制冷系統(tǒng)的過勞?！跋奶鞎r(shí)，恒溫器設(shè)定在26℃左右。當(dāng)白天室外氣溫上升時(shí)，空調(diào)會(huì)帶走室內(nèi)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(huì)反應(yīng)不均勻，就像恒溫器離空調(diào)太遠(yuǎn)一樣。

研究指出，地球古代大氣中氧氣含量較低，導(dǎo)致氣候控制不穩(wěn)定。這有助于解釋為何早期冰河時(shí)代幾乎“統(tǒng)治”了整個(gè)地球。

如今，大氣中的氧氣含量要高得多。隨著人類活動(dòng)持續(xù)增加大氣CO2，地球在短期內(nèi)會(huì)持續(xù)變暖。模型表明，最終會(huì)出現(xiàn)降溫反彈。然而，未來的降溫可能不會(huì)那么極端，因?yàn)楦叩难鯕馑綍?huì)削弱海洋中營養(yǎng)物質(zhì)反饋的強(qiáng)度。

“就像是把恒溫器放得更靠近空調(diào)?！盧idgwell補(bǔ)充道，即便如此，這種影響可能足以導(dǎo)致下一個(gè)冰河時(shí)代提前到來。

“歸根結(jié)底，我們現(xiàn)在需要專注于如何限制地球持續(xù)變暖。無論地球最終會(huì)以多么不穩(wěn)定的方式冷卻下來，都不會(huì)快到允許我們?cè)谟猩陻[脫全球變暖困境?！盧idgwell說。