一项5亿年的地球气候调查揭示了对人类的可怕警告

一项5亿年的地球气候调查揭示了对人类的可怕警告

古生物植物学家斯科特·荣(Scott Wing)位于冬季怀俄明州的荒地上,鳄鱼在5600万年前游过这里。

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一项5亿年的地球气候调查揭示了对人类的可怕警告

下个月开放时,华盛顿特区史密森学会国家自然历史博物馆将不仅仅是一块恐龙骨头。 它将展示地球气候如何在永恒中发生变化,推动生活中的根本变化,以及在现代,一种生命形式 - 人类 - 如何反过来改变气候。

为了讲述这个故事,博物馆的古生物学家和古生物学家斯科特·荣和布莱恩·胡贝尔分别想要描绘地球在过去5亿年左右的平均表面温度波动。 这两位研究人员还认为,温度曲线可能会对抗气候逆向者的说法,即全球变暖并不值得关注,因为数百万年前地球的温度要高得多。 Wing和Huber希望展示古老极端温度的现实 - 以及它们之间的快速变化导致大规模物种灭绝。 Wing说,突然的气候变化“具有难以适应的灾难性副作用。”

但实际上使图表意外地具有挑战性 - 并重建记录 。 虽然远未完成,但研究表明,一些古老的气候甚至比想象的更为极端。

古代冰川很容易追踪,手掌在极地附近生长的温室时期也是如此。 但是其他方面确实很少,尤其是早在现存的5.41亿年的显生宙。 古气候科学家研究他们自己的时间片,并使用他们自己的专业温度代理 - 叶形,或者说,化石珊瑚中的生长带 - 经常发生冲突。 “我们不会那么多地互相交谈,”康涅狄格州米德尔敦卫斯理大学的古气候学家Dana Royer说。 所以在去年的一次会议上,Wing和Huber组建了一个名为Phantastic的松散合作,致力于打造一份严谨的唱片。 英国布里斯托尔大学的古气候建模师Dan Lunt说:“大多数人都为此做了很多启发。”

深时温度曲线的值超出了展览范围。 对于大气二氧化碳(CO 2 ) 。 亚利桑那大学图森分校的古气候学家Jessica Tierney说,将两者结合起来就可以看出过去二氧化碳的变暖程度。 因为最新的气候模型比以前 ,“使用古气候来约束模型变得越来越重要,”她说。 “我们觉得我们必须加强。”

发烧线

初步的全球温度曲线表明,在陆地植物吸收二氧化碳(CO 2 )和形成极地冰盖之前,海洋生物在极端高温下多样化( 1 )( 2 )。 火山和侵蚀使CO 2水平上下波动( 3 ),但哺乳动物在温暖时期进化( 4 )。 现在,人类正在迅速使气候变暖( 5 )。

500 数百万年前 1 0 ˚ 15。 ˚ 21。 1 ˚ 26。 7 ˚ 32。 2 C 0 ˚ 6 0 ˚ 7 0 ˚ 8 0 ˚ 9 0 ˚ F 450 400 350 300 250 200 150 100 50 今天 世界 极地帽 世界与 极地帽 2 3 4 1
自然历史的SMITHSONIAN机构国家博物馆,由N. DESAI / 科学改编

但是古老的全球气温是难以捉摸的,因为它们随着地点和季节的变化而变化,并且因为随着时间的推移,仪表会逐渐消失:树木年轮只能回归数千年而冰芯只能运行一百万年左右。 尽管如此,海底微小化石壳中的氧同位素给出了相当可靠的长期记录。 因为具有较轻氧变体的水分子蒸发得更快并最终被锁定在冰盖中,化石中轻重同位素的比例表明全球冰的体积,这是温度的粗略指导。

然而,超过1亿年左右的海底很少,因板块构造的不断流失而被吞噬。 为了更深入地研究,大学城德克萨斯A&M大学的地球化学家伊桑·格罗斯曼(Ethan Grossman)寻找在陆地上发现的海洋化石 - 主要是牙齿和曾经称为腕足动物的常见双壳类动物。 它们往往来自古代超级大陆内部形成的浅海,孤立的海洋。 为了从这些化石中收集温度,科学家必须假设这些海洋具有与当今海洋相似的氧同位素平衡。

这个“水问题”已有几十年的历史。 但Phantastic的科学家正在使用第二种温度计攻击它,这种温度计基于一种称为丛集同位素的新技术,可测量的 。 他们使用敏感的质谱仪分析化石壳中的碳酸盐分子,这些碳酸盐分子含有与重碳结合的重同位素氧,在较低温度下形成的频率更高。 如果化石在埋葬过程中暴露在高温和高压下,结果将会产生误导,但研究人员已经学会了如何识别变质标本。 “我们已经搬到了可以应用它的地方,”剑桥麻省理工学院的地质学家Kristin Bergmann说,他正在使用丛集同位素过去十亿年 。

与纽约州立大学石溪分校的地球化学家Gregory Henkes和其他人合作,格罗斯曼已经完成了他的样本,抛弃了那些显示出变化迹象的样本,并分析了他们的丛生同位素。 结果与他现有的氧同位素测量结果相符,他们在“ 地球和行星科学快报”上 了一个惊人的故事。 大约4.5亿年前,海水平均温度为35°C至40°C,比现在温度高出20°C。 然而海洋生物蓬勃发展,甚至多样化。 “这对生物学家来说是令人不安的,我们提出的温暖气温,”格罗斯曼说。 “这对现代生物来说是极端的。”

为了将这些数据转化为全球温度曲线,研究人员需要填补地理和时间方面的空白。 一位Phantastic合作者,伊利诺斯州埃文斯顿西北大学的地质学家Christopher Scotese提出了一种将有限数据传播到全球图景的简单方法。 他利用极地冰帽的存在来指示世界是否在赤道和它的两极之间存在陡峭的温差。

其他合作者正在使用稀疏数据来校准古气候的计算机模拟,天气模型使用卫星数据作为现实检查的方式。 同样位于布里斯托尔的Lunt和Paul Valdes正在进行一系列数百个古气候模拟。 他们已经能够推断整个地球的温度,以显示广泛的显生宙。

虽然Wing和Huber对他们所播种的作品很满意,但他们也没时间了。 Wing说,他们在博物馆开幕式上展示的温度曲线是测试版。 “它有点干扰不同类型的观察,不同类型的模型,不同类型的程序,以及可能不同的假设。” 一旦Phantastic团队的努力达到成熟,该计划将取代它。 格罗斯曼说,即使是草案也应该睁开眼睛。 “这种工作让人们感觉到进入一个温暖的时期是多么容易。因为世界变得温暖。”

*更正,5月24日,上午11点40分:这个故事的先前版本错误地指出腕足动物已经灭绝。

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