來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)
中新網(wǎng)北京5月3日電 (記者 孫自法)在約1.4億年前的溫室地球時(shí)期，海洋表層溫度如何變化？極地冰川是否存在？這些對(duì)全球變暖環(huán)境下地球未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)具有重要鏡鑒作用的探索研究，廣受學(xué)界和社會(huì)公眾關(guān)注。
來(lái)自中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所的最新消息說(shuō)，由中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，通過對(duì)產(chǎn)自青藏高原上早白堊世時(shí)期(1.398億年-1.329億年前)的4件牡蠣化石進(jìn)行深入研究，并以其為“氣候探針”，首次重構(gòu)了溫室地球時(shí)期海洋表層溫度的季節(jié)性波動(dòng)歷史，發(fā)現(xiàn)早白堊世時(shí)期地球具有顯著的季節(jié)性溫差和極地冰蓋-冰川周期性消融現(xiàn)象。
揭示溫室地球氣候復(fù)雜性與多變性
這項(xiàng)地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究，突破了以往“溫室地球背景下海水表層溫度季節(jié)變化微弱、冰川活動(dòng)罕見”的傳統(tǒng)認(rèn)知，揭示出溫室地球氣候的復(fù)雜性與多變性，為深刻理解地球氣候演化、預(yù)知未來(lái)全球生態(tài)情景提供了全新的視角和依據(jù)。
雙殼(牡蠣)化石與全球氣候變化示意圖。中國(guó)科學(xué)院青藏高原所 供圖
該研究由中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所丁林院士領(lǐng)導(dǎo)的碰撞隆升及影響團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國(guó)森肯貝格生物多樣性和氣候研究中心、英國(guó)布里斯托大學(xué)和馬達(dá)加斯加塔那那利佛大學(xué)等科研同行共同完成。北京時(shí)間5月3日凌晨，相關(guān)成果論文在線發(fā)表于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。
論文通訊作者丁林院士表示，牡蠣等雙殼類軟體生物的殼體是連接地表各圈層的時(shí)空橋梁，精細(xì)記錄著地球氣候節(jié)律與生態(tài)更替的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，這“啟迪我們從深時(shí)之境中探尋生態(tài)文明的未來(lái)之路”。
他指出，以牡蠣化石為代表的增生生物殼體如同樹木年輪，每年形成明暗交替的生長(zhǎng)紋層。夏季高溫時(shí)，殼層生長(zhǎng)較快、結(jié)構(gòu)疏松，形成“亮帶”；冬季低溫時(shí)，生長(zhǎng)減緩、結(jié)構(gòu)致密，形成“暗帶”。
基于這一思想，中國(guó)科學(xué)院青藏高原所碰撞隆升及影響團(tuán)隊(duì)早在2014年就提出，利用介形蟲化石明暗相間的季節(jié)性殼體環(huán)帶進(jìn)行氧同位素古高度計(jì)的重置檢驗(yàn)方法，揭示了岡底斯山是比喜馬拉雅山更古老的山脈。
溫暖主旋律偶爾穿插冰川短促音符
論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院青藏高原所特別研究助理何松林介紹說(shuō)，在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過精準(zhǔn)識(shí)別大型耙牡蠣化石殼體生長(zhǎng)紋層，進(jìn)行高分辨率微區(qū)采樣，通過巖相學(xué)(掃描電鏡和陰極發(fā)光顯微鏡)和地球化學(xué)(鍶同位素，成巖識(shí)別元素錳和鐵含量測(cè)定)等方法，確定化石并未受到后期成巖作用的改造，并從中提取氣候季節(jié)性變化的高分辨信號(hào)。
本項(xiàng)研究的穩(wěn)定同位素結(jié)果，顯示了牡蠣在生長(zhǎng)階段的季節(jié)性規(guī)律。中國(guó)科學(xué)院青藏高原所 供圖
結(jié)合全球氣候模型，研究團(tuán)隊(duì)模擬了不同二氧化碳濃度下的海表溫度、海水氧同位素值和鹽度分布，驗(yàn)證了基于生物碳酸鹽巖團(tuán)簇同位素溫度計(jì)所獲取數(shù)據(jù)的可靠性。
研究結(jié)果顯示，在白堊紀(jì)早期大洋缺氧事件全球降溫時(shí)期，牡蠣化石記錄的南半球中緯度地區(qū)冬季海水溫度比夏季低10℃-15℃，這一數(shù)據(jù)與現(xiàn)今同緯度地區(qū)季節(jié)性海水溫度變化幅度相似；海水氧同位素?cái)?shù)值的波動(dòng)表明，部分淡水可能以季節(jié)性冰蓋-冰川融水的形式注入海洋，類似現(xiàn)代格陵蘭冰蓋夏季消融的情景。
何松林對(duì)此比喻說(shuō)，早白堊世溫室世界就像一首交響樂，溫暖的主旋律中偶爾穿插著冰川的短促音符。
當(dāng)前全球變暖常被簡(jiǎn)化為“溫度持續(xù)上升”，但本項(xiàng)研究提醒，氣候系統(tǒng)具有高度非線性特征，即溫室氣體濃度升高可能加劇季節(jié)差異，導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)，而非均勻升溫。
助解溫室氣候下海陸相互作用機(jī)制
論文通訊作者和共同第一作者、中國(guó)科學(xué)院青藏高原所特別研究助理王天洋指出，研究推測(cè)，早白堊世的短暫冰川活動(dòng)可能由巴拉那-伊騰德卡(Paraná-Etendeka)火山活動(dòng)的負(fù)反饋與地球軌道周期變化等因素共同驅(qū)動(dòng)?！斑@提示我們即使在全球變暖的今天，局部地區(qū)的重大地質(zhì)事件疊加人類活動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)意料之外的降溫事件?！?/p>
本項(xiàng)研究的團(tuán)簇同位素和模型重建的海表溫度與相關(guān)值的季節(jié)變化，以及與現(xiàn)今海水觀測(cè)特征。中國(guó)科學(xué)院青藏高原所 供圖
研究團(tuán)隊(duì)之前通過分析位于藏南江孜地區(qū)的箭石化石，已提出在早白堊世的全球降溫期間，大陸冰蓋的總體積或達(dá)到現(xiàn)今南極冰蓋體積的一半，約1650萬(wàn)立方千米。此次研究成果不僅再次印證該時(shí)期氣候變化的復(fù)雜性，也豐富了學(xué)界對(duì)溫室氣候背景下海陸相互作用機(jī)制的科學(xué)理解。
論文作者之一、德國(guó)森肯貝格生物多樣性與氣候研究中心安德烈亞斯·馬爾奇(Andreas Mulch)教授認(rèn)為，這項(xiàng)研究如同為古老氣候圖景打開一扇新窗，打破溫室氣候單一敘事，照見地球系統(tǒng)深層的季節(jié)律動(dòng)與冰凍回聲。
中國(guó)科學(xué)院青藏高原所稱，近3年以來(lái)，丁林院士團(tuán)隊(duì)已在諸多國(guó)際期刊上發(fā)表一系列具有里程碑意義的地球系統(tǒng)科學(xué)研究成果，持續(xù)引領(lǐng)和推動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)前沿研究。(完)
熱門跟貼