圣安德鲁斯大学的研究人员首次阐明了二氧化碳(CO 2)在地球地质变暖和冷却过程中所起的根本作用。
大气中的二氧化碳是地球上最重要的温室气体:它吸收热量并将大部分热量辐射回地球,因此当大气中的二氧化碳含量上升时,地球的气候就会变暖。然而,尽管人们已经充分了解二氧化碳 在推动近期气候变化方面的作用,但它在地质历史中的作用却一直“被锁在岩石中”。
圣安德鲁斯大学地球与环境科学学院团队领导的一项新研究首次揭示了地质记录中的重要部分,该记录记录了复杂生命所经历的最大气候转变之一,该研究已发表在《自然地球科学》(2025 年 1 月 6 日星期一)上。这项新发现提供了关键证据,表明数亿年来,二氧化碳一直 在调节地球的气候和环境条件,在全球进入和走出冰河时代的过程中发挥着关键作用。
圣安德鲁斯大学的首席研究员 Hana Jurikova 博士与世界各地其他 9 所大学和机构合作,重建了距今 3.35 亿至 2.65 亿年前的石炭纪和二叠纪时期二氧化碳的变化情况, 这一时期被称为晚古生代冰河期,地球气候急剧冷却。
研究人员利用了保存在腕足动物化石壳中的化学指纹,腕足动物是一种古老的蛤蜊状生物,是现存最古老的动物之一,至今仍栖息在海洋中。这些贝壳保存了化石记录的所有时期,为地球气候和环境的演变提供了线索。通过结合多种化学指纹,该团队能够精确计算出过去地球大气中的二氧化碳含量及其变化情况。
“这表明晚古生代冰河时期的二氧化碳浓度长期处于低水平, 这在地球历史上是史无前例的。随后,由于大规模火山喷发,大气中的二氧化碳浓度 在 2.94 亿年前急剧上升,导致地球变暖,冰雪融化,”该研究的主要作者 Jurikova 博士解释说。“晚古生代冰河时期的结束是生命和环境进化的转折点,导致了爬行动物的崛起。现在我们知道,二氧化碳是推动这一进程的因素。”
这项研究为二氧化碳 和地球气候在长期地质时间尺度上如何演变提供了新的见解,表明二氧化碳 在重大气候转变中发挥着核心作用。石炭纪大气中二氧化碳含量 低导致大面积冰河期,而二叠纪初期二氧化碳含量升高导致全球变暖和冰盖融化。
“这一时间间隔为二氧化碳对地球的影响提供了潜在的地质类比 ,”该研究报告的合著者詹姆斯·雷博士解释道。“过去的二氧化碳 排放造成了严重的全球变暖和海平面上升,如果不加以控制,未来还会再次发生这样的情况。”