南极冰盖历史性萎缩与二氧化碳激增有关

2300 万年前，南极冰盖开始萎缩，面积从现在的一半缩小到现在的一半。计算机模型表明，二氧化碳水平的飙升是造成这一现象的原因，但证据却难以捉摸——直到现在。从新西兰湖床中打捞出的古代树叶化石首次表明，随着冰盖开始退化，二氧化碳水平在相对较短的时间内急剧上升。

该研究结果发表在《地球与行星科学快报》上，对当今南极冰盖的稳定性提出了新的疑问，因为大气中的_二氧化碳浓度上升到了人类从未经历过的水平。

“我们发现，当南极冰盖开始退化时，要恢复就不那么容易了，”这项研究的主要作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的博士后研究员兼前沿教学研究员塔莫·赖希格尔特 (Tammo Reichgelt) 说。“一些模型显示，按照目前的速度，南极冰盖可能会达到临界点，并开始迅速减少冰盖面积。我们看到这种情况在过去已经发生过。”

科学家们研究了渐新世和中新世过渡期的 10 万年时期。该时期开始时，南极冰盖的面积比现在大 125%。到该时期结束时，它的面积比现在小了约 50%。

研究发现，就在冰盖开始融化之前，大气中的_二氧化碳水平开始飙升，在短短 2 万年的时间里从约 500 ppm 上升至 750 至 1550 ppm。科学家表示，此后_二氧化碳水平回落至约 425 ppm，但正反馈循环继续推动冰盖融化。

“这是我们首次发现证据，证明这种程度的_二氧化碳波动可以在相对较短的时间内发生，”赖希格尔特说。与现代相比，大气中的_{二氧化碳浓度}最近超过了 400 ppm，并且还在上升。

赖希格尔特说，2300 万年前_二氧化碳激增的原因仍不得而知。冰川期与地球轨道的周期性变化相吻合，有一种理论认为，南大洋中积累的有机物质可能开始迅速氧化并释放出大量_二氧化碳。

树叶化石中的证据

为了探究过去，科学家们分析了新西兰南岛一个古老湖泊底部的沉积物岩心，当时的条件非常适合保存过去气候的证据。福尔登马尔当时是一个潮湿的亚热带地区，周围环绕着多样化的雨林，湖水很深，底部的氧气含量低，有助于保存掉落并沉入水中的森林树叶。

在这些现已变成化石的树叶中，科学家可以清楚地看到树叶气孔的大小、形状和数量，树叶通过气孔“吸入”_二氧化碳并释放氧气。树叶的碳同位素组成与气孔数据一起提供了 2300 万年前大气中_{二氧化碳的}估计值。

拉蒙特副研究教授兼气候科学家、论文合著者威廉·德安德里亚 (William D'Andrea) 表示：“随着_二氧化碳浓度的增加，湖泊周围森林中的树叶对_二氧化碳的变化做出了反应，它们减少了气孔的数量。”

破坏南极冰盖的稳定性

其他近期研究发现，南极洲对_二氧化碳变化和较低浓度的敏感度可能比之前认为的更高。一个国际科学家小组利用南极洲罗斯海的沉积物岩心和冰盖模型发现，南极洲对中新世早期和中期的_二氧化碳变化高度敏感，当大气中的_{二氧化碳浓度}超过 500 ppm 时，冰盖已经向内陆深处退缩。

丹德里亚指出，即便是新研究中_二氧化碳估计值的最低值，约 750 ppm，似乎也足以破坏南极冰盖的稳定性。

“在这项研究之前，尚不清楚大气中的二氧化碳是否在中新世 Mi-1 冰川期结束时增加，而这是结束冰川期的关键因素，”辛辛那提大学古气候学家 Aaron Diefendorf 表示，他没有参与这项新研究。“这项新研究将为地球科学家提供研究这次冰川期的新信息，并提供一个新的框架来研究地球历史上的其他冰川期和事件。”

斯泰西·莫福德曾任美联社记者，现为哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站科学作家。本文由 Nexus Media 提供，Nexus Media 是一家报道气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻通讯社。