火山“隐秘碳”排放可能是地球过去气候的隐藏驱动因素

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由罗格斯大学新不伦瑞克分校火山学家领导的国际地球科学家团队发现，与目前的科学认识相反，古老的火山在喷发期结束后很长一段时间内仍继续从地球深处向大气中排放二氧化碳。
通过这一研究，研究小组解开了长期存在的谜团：地球气候历史转折点期间为何会出现长期变暖现象。这项研究的详细内容刊登在《自然地球科学》杂志上。
“我们的发现非常重要，因为它们确定了地球过去气候突然变暖并且持续变暖的时间比我们预期的要长得多的时期内大气中二氧化碳的隐藏来源，”这项研究的负责人、艺术与科学学院地球与行星科学系副教授本杰明·布莱克 (Benjamin Black) 说。
“我们认为我们已经找到了地球气候如何遭到破坏以及或许同样重要的是地球气候如何恢复这一谜题的重要部分。”
如今，人类排放的二氧化碳比所有活火山排放的总和还要多得多，但新发现可能有助于我们了解，如果人类二氧化碳排放量减少，地球的气候将如何恢复。“地球有天然的气候控制系统，就像你家里的恒温器一样，”布莱克说。
“问题是，这些气候控制系统是否会在某个阈值以上开始崩溃，从而使气候更难恢复？”
几十年来，科学家们一直对气候记录感到困惑，这些记录表明，在 2.52 亿年前的二叠纪末期大规模灭绝之后，地球大气层未能像预期的那样迅速恢复，这是地球上已知的最严重的生物多样性下降。
大规模灭绝与西伯利亚的大规模火山喷发有关。即使在火山喷发停止后，地球的气候也花了近 500 万年才稳定下来。
“这种延迟的恢复长期以来一直困扰着科学家。地球的自然恒温器似乎在这次事件期间和之后失灵了，”布莱克说。“我们注意到，在地球历史上，类似的模式似乎在多次大规模火山活动时也出现过，我们开始着手了解其中的原因。”
布莱克与一个国际团队回顾历史，发现此类火山省的二氧化碳排放可能会在大多数地表喷发结束后持续数百万年。他们通过汇编熔岩的化学分析、开发模拟地球内部熔化的计算机模型，并将结果与​​沉积岩中保存的过去气候记录进行比较，找到了证据。
分析显示，大规模的古代火山省份缓慢关闭。在地表，火山喷发可能已经停止，但在地壳和地幔深处，岩浆仍在释放二氧化碳，导致气候长期变暖。
“我们将地下岩浆中的这种二氧化碳称为‘隐性碳’，因为它来自系统深处潜伏的岩浆，”布莱克说。“就好像火山从坟墓里释放出碳一样。”
布莱克表示，新研究的发现意义重大，因为它们确定了气候突然变暖时大气中二氧化碳的隐藏来源。如果火山持续“使温度升高”，这可能意味着地球的恒温器可能比科学家们想象的更灵敏。
“如果这是真的，那么这对于人类活动导致的气候变暖之后地球的恢复来说可能是个好消息，”布莱克说。“这意味着如果我们停止调高温度，在地质时间尺度上，气候就能恢复。”
这些发现只是一项多年努力的开始，旨在研究隐藏碳如何影响地球气候发生重大变化后的恢复。今年夏天，该团队前往俄勒冈州东北部，那里的大规模火山活动与 1600 万年前的气候变暖有关。
科学家们将目光锁定在瓦洛厄山脉，那里布满了巨大的扁平岩浆堤，这些岩浆堤是由熔岩流入裂缝并凝固而成的。由于侵蚀作用，被称为“俄勒冈阿尔卑斯山”的地区暴露出了这些曾经构成地球深处岩浆的岩石。
团队成员包括布莱克、同事以及来自罗格斯大学和其他大学的研究生，他们爬上了海拔 5,000 至 9,000 英尺的山峰，并在岩浆堤的边缘采集了玻璃状物质的样本。这些岩浆堤是在岩浆与周围较冷的岩石接触时形成的。
回到实验室，研究人员正在玻璃岩中寻找古代二氧化碳和其他气体排放的证据。
参与这项研究的其他科学家包括：俄勒冈大学的 Leif Karlstrom、英国利兹大学的 Benjamin Mills、英国牛津大学的 Tamsin Mather、加州大学戴维斯分校的 Maxwell Rudolph、英国纽卡斯尔诺森比亚大学的 Jack Longman 以及澳大利亚阿德莱德大学的 Andrew Merdith。