记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所晚古生代研究团队要乐副研究员、王秋来副研究员牵头与国内外科研机构合作，首次系统揭示了地球倒数第二次大冰期中一次极热事件的完整图景。研究显示，在约3亿年前的冰室气候背景下，地球曾经历过一次快速升温事件，全球平均地表温度升高约7.5℃，大气CO2浓度飙升。相关成果近日在《美国国家科学院院刊》发表。
地球历史上此前已知的极热事件，均发生在两极无冰的温室气候下，缺乏与当下对标的参照系。晚古生代大冰期是地球自动植物繁盛以来唯一一个与现代大气CO2浓度相近的时期，堪称理解当今气候变暖的“天然实验室”。但此前，学界对这一时期是否发生过极热事件、其升温过程和机制如何，认识一直不清晰。
研究团队对我国华南和俄罗斯乌拉尔地区的地层剖面开展了多学科综合研究。他们从数亿年前的海相沉积中找到了一种微体化石——牙形刺，其氧同位素组成就像一柄“古温度计”，能忠实记录它生活时的海水温度。利用离子探针微区原位分析技术，团队重建了高分辨率的氧同位素变化曲线，从中识别出一次显著的氧同位素负偏，这正是全球快速升温的“指纹”。
研究发现，这次极热事件初始阶段海水表层温度升高约2℃，持续约6万年；随后进入主幕阶段，温度骤升约3.5℃，仅用3.5万年，升温速率远超初始阶段。快速升温的同时，海洋出现缺氧和硫化水域扩张，牙形刺个体变小、物种多样性下降，珊瑚礁等后生动物礁也被钙藻礁所取代。
通过研究，团队发现在初始升温阶段，火山排放的CO2点燃了升温的“第一把”火。然而，到了升温最剧烈的主幕阶段，火山活动反而消退了。接过“接力棒”的是地球轨道。团队发现当地球轨道偏心率达到高值时，气候恰好处于最暖期。这表明，火山排放的CO2先行拉高了大气温度，导致高纬度冰川融化和冻土释放大量碳；偏心率的高值进一步放大了这一效应，在气候正反馈的推动下，升温一发不可收。
研究团队认为，这一发现对当下有着清晰的警示意义。当今地球同样处于冰室气候背景下，即便小幅度升温也可能触发高纬度冰川加速融化与冻土碳排放，在气候正反馈的作用下突破阈值，进而导致快速升温、海洋缺氧和生物多样性下降。因此，人类应当控制碳排放，关注小幅度升温事件，避免突破气候状态阈值和快速升温事件的发生。
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