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硅酸盐风化被认为可以“制动”温室效应 帮助保持地球可居住性

2022-11-17 15:35:09 来源:cnBeta

我们目前面临的气候灾难远不是地球上的第一次,但数十亿年来,生命一直在这些起伏中艰难前行。麻省理工学院的科学家们现在已经分析了6600万年的气候数据,并发现了一个稳定机制,它在10万年的时间尺度上发挥作用,使全球温度不至于摇摆到不可逆转的地步。


(资料图片仅供参考)

在其45亿年的历史中,地球经历了巨大的火山爆发,使全球温度上升,而在其他时候,它作为一个巨大的雪球度过了数百万年。但是,无论事情变得多么糟糕,气候最终都会向另一个方向摆动,尽管发生了许多大规模的灭绝,但地球上的生命一直在坚持。

但是问题仍然存在--这一切是如何发生的?是什么阻止了地球经历失控的温室效应,使金星成为今天的地狱般的地方?长期以来,人们怀疑某种反馈机制使全球温度保持在一个稳定的、可居住的范围内,但在数据中还没有发现直接证据。

因此,在这项新的研究中,来自麻省理工学院的研究人员着手查看是否有任何此类信号出现在古代气候数据记录中,以及它可能在什么时间尺度上发挥作用。研究小组检查了几个大型的全球温度记录数据集,包括南极冰芯和微小的海洋化石的化学成分,这些数据可以追溯到6600万年前的恐龙灭绝时期。

接下来,科学家们应用了一个叫做随机微分方程的数学系统,它被用来在大尺度波动的数据集中寻找模式。利用这一工具,研究小组分析了全球平均气温随时间的变化,寻找不同时间尺度上的稳定模式,从几万年,到几十万年,直至几百万年。

"我们意识到这一理论预测了如果有反馈作用于某些时间尺度,你会期望地球的温度历史是什么样子,"该研究的共同作者Constantin Arnscheidt说。

如果没有任何稳定的反馈机制,温度波动在大的时间尺度上应该比小的时间尺度上看起来更极端。但是研究小组观察到,在数百万年的尺度上不是这样,这表明在几十万年的时间尺度上发生了一种稳定模式。

有关的机制被怀疑是"硅酸盐风化",这被认为是地球长期碳循环的一个关键部分。当雨水逐渐风化地球表面的硅酸盐岩石时,它们会发生化学反应,增加它们从大气中吸收碳的速度,然后被带入海洋沉积物。大气中的二氧化碳越多,这个过程就越快,这将对失控的温室效应起到制动作用。

由于模型预测硅酸盐风化将在10万年的时间尺度上起作用,它与数据所指向的稳定机制很匹配。但有趣的是,在大于一百万年的尺度上缺乏一种机制,这表明运气可能仍然有作用。

Arnscheidt说:"现在科学界的看法分为两个阵营:有人说随机机会是一个足够好的解释,也有人说实现这些必须有一个稳定的反馈。我们能够直接从数据中显示,答案可能是在两者之间。换句话说,有一些稳定作用,但纯粹的运气也可能在保持地球持续宜居方面发挥了作用。"

对一些人来说,这可能听起来像是我们目前的气候危机的一张免罪牌,但是,当然,大的时间尺度意味着人类--以及大量的其他生物可能活得不够久。

Arnscheidt说:"一方面,这很好,因为我们知道今天的全球变暖最终会通过这种稳定的反馈被抵消掉。但是另一方面,这将需要几十万年的时间才能发生,所以还不足以解决我们今天的问题。"

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

关键词: 麻省理工学院

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