为什么5600万年前北极的温度可以容纳下鳄鱼和棕榈树?

  • 小编 发布于 2019-11-13 22:45:02
  • 栏目:科技
  • 来源:木法沙和三傻
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为什么5600万年前北极的温度可以容纳下鳄鱼和棕榈树?

地球轨道上的奇特现象可能有助于解释为什么在大约5600万年前,北极的温度高到足以容纳鳄鱼和棕榈树

地球轨道的改变可能引发了古代的全球变暖,一项结合天文和地质数据的新研究暗示了5600万年前极端气候变化的外星原因。

大约5600万年前,在古新世始新世之间的过渡时期,地球发烧了。在不到2万年的时间里,大量的二氧化碳流入大气,平均气温上升了5到8摄氏度。地球由此被改造了。鳄鱼在棕榈树林立的北极海滩上晒太阳,潮湿的沼泽和丛林遍布中纬度的大部分地区。这种“超热”事件在地球历史上周期性地发生和消失,但这次特别强烈,原因不明。几十年来,研究人员一直对引发古新世-始新世极热现象(PETM)的原因感到困惑,他们试图通过对地球气候历史的研究来更好地理解我们星球目前的全球变暖。火山爆发的激增可能是其中的一个原因,也可能是彗星撞击造成的。但是一项新的研究表明,PETM可能是由地球绕太阳轨道的微小变化引起的

确定数千万年前地球的位置是一个非常棘手的问题,因为太阳及其行星形成了一个混沌系统,在这个系统中,随着时间的推移,微小的轨道变化可以放大成巨大的影响。天文学家最好的行星运动模型也无法追溯到5000万年前。地质学家可以通过在海底沉积物中寻找有关地球古气候的线索,并利用这些数据推断出地球过去相对于太阳的位置,从而提供帮助。在发表在《科学》上最新研究中,夏威夷大学马诺阿分校的古海洋学家理查德·泽贝(Richard Zeebe)和荷兰乌得勒支大学的地球科学家卢卡斯·卢伦斯(Lucas Lourens)结合了天文和地质数据,把我们对地球位置的详细了解又往前推了800万年,并让PETM的起源与一个跨度更长的轨道变化周期联系起来。

泽贝说:“由轨道变化触发的PETM以及随后全球变暖的强有力证据,让其他可能的原因都显得微不足道。”

40.5万年周期

地球的轨道是偏心的,这意味着随着时间的推移,它已经多次改变。在木星、火星、金星和其他行星的引力作用下,地球的轴向倾斜岁差总是在缓慢地变化。在数千年的复杂周期中,它的轨道在圆形和椭圆形轨道之间滑动。其中一个周期的持续时间为40.5万年,它帮助地质学家利用沉积物记录并校准行星动力学:就像钟表一样,当一个周期使地球离太阳更近时,气候变暖,然后会在岩石中留下存在的证据。

在他们的研究中,Zeebe和Lourens检查地质记录,以确定地球轨道偏心周期,计算出过去行星位置和速度的一个新的天文解,并将其与大西洋海底沉积物进行了对比。泽贝说,我们发现了一个令人振奋的匹配结果,一直到5800万年前,地质记录和我们的计算结果都非常一致。最重要的是,Zeebe和Lourens的计算表明,PETM也开始于405000年周期中的一个,这一周期与过去的超热事件相吻合,表明是行星动力学引发了PETM

乔治梅森大学的古气候学家Linda Hinnov很高兴的说:“我们一直在等待有人做这样的事情。”她没有参与这项研究。在众多行星动力学的天文学解决方案中,找出哪一个与地质数据相符,是阐明5000多万年前地球所在位置的关键。这项新研究为探索地球更早期的历史提供了一个支撑。

超热辩论升温

哥伦比亚大学古生物学家保罗·奥尔森(Paul Olsen)表示,将PETM与轨道动力学联系起来的结论是有充分根据的。他说:“在很长一段时间里,PETM看起来是一种非常特殊的现象,不属于天体力学的范畴,因为它看起来不属于这些(405,000年)高峰中的一个。”与发生在405,000年周期内的其他超高温现象相比,这次的严重程度引发了一个问题:为什么这次的极端程度要严重得多?有什么不同?彗星和火山假说仍然可能与之相关。英格兰南安普顿大学的分子古生物学家西卡·怀特塞德(sica Whiteside)说,地球上的古新世-始新世边界条件的汇合,可能为轨道动力学将古新世-始新世边界的升温推至这样的极端提供了条件,而且二氧化碳的大量增加最初是由什么引起的,目前仍然存在争议。”

无论什么原因导致了PETM之前二氧化碳的激增,这个事件以及随后全球气温的上升都是目前全球变暖岩石记录的最佳参照物。但这并不意味着轨道作用在人为气候变化中发挥作用,Zeebe说,人类向大气中释放碳的速度远远快于PETM时期,这意味着它的影响可能更严重。很明显,今天的轨道结构与5600万年前大不相同,就未来的气候变化而言,就像过去数千万年中地球轨道对气候变化所发挥的作用,或仍将在未来数千万年中继续。

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