地球軌道的變化,可能是地球史上最熱時期的關鍵

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 07 日 0:00 | 分類 環境科學 , 自然科學 follow us in feedly


我們的星球正在變暖,這是不爭的事實,但這並不是我們星球史上最熱的時候──數百萬或數十億年前的不同時期,地球比現在暖得多。最引人注目的「熱潮」發生在 5,600 萬年前的古新世─始新世氣候最暖期(Paleocene-Eocene Thermal Maximum,PETM),這是個相對短暫的異常變暖時期,在此期間,原本就遠高於平均氣溫(約攝氏 +5 度)的情形下,短短幾千年裡再度往上飆升約攝氏 5 度,到處都是熱帶氣候,兩極完全沒有冰帽。

這種現象對生命的影響非常戲劇性,海洋生物因無法在溫暖的海中生活而大批死亡;與此同時,哺乳動物從中受益,隨後千年裡迅速擴張和演化,為包括人類等未來物種奠定了基礎。

雖然大氣的碳確實加劇氣溫上升,但 PETM 的高溫並不是由大氣的碳引發。相反地,夏威夷大學和烏特勒支大學(Utrecht University)一組科學家發現,這是天文和陸地的綜合條件作用下,將地球的氣候推向崩潰邊緣。他們在《科學》期刊發表論文,加深我們對地球軌道變化如何影響氣候的理解,還為當前全球暖化提供罕見的歷史先例。

▲ 透過測量氧同位素的半衰期,得知 6,500 萬年來的溫度變化,左上方明顯的突起處即為 PETM。

地球軌道並不如想像是完美、穩定的圓,我們繞太陽的路徑實際上看起來像稍微壓扁的橢圓。這稱為偏心現象,隨著時間推移會發生可預測的變化,或多或少會擠壓成有規律的週期。不過,夏威夷大學海洋學家理查‧澤貝(Richard Zeebe)說,這種偏心程度對氣候有明顯的影響。研究團隊利用南大西洋的沉積物核心來追蹤地球在 PETM 時期的偏心率,透過觀察沉積物的種類,他們發現了有規律的模式,這種模式與軌道偏心週期的模式一致,因此它們是地球軌道變化一個很好的證據。

透過這方法,能精確定出 PETM 的突然高溫,當時地球的軌道正處於偏心率極大的位置。Zeebe 說,偏心率大的軌道意味著更高的太陽輻射,導致氣候變暖很有道理,那時地球的氣候已經很熱了,這也意味著可能替 PETM 做出正回饋效應,偏心率改變僅改動太陽輻射量的提升,但不僅如此,當時全球陸地正處於撕裂時期,大量熔化的岩石、熱從陸塊下湧出,並加熱富含碳的沉積物,使海洋酸化,大量海洋生物死亡,兩極冰帽的永凍土死亡生物也開始腐爛,兩者釋放出大量甲烷,這種氣體的溫室效應程度比二氧化碳高出 21 倍。

這種令人窒息的環境持續了約 17 萬年,比之前一些估計要長。PETM 的新解釋本身就很有趣,它提醒我們,地球軌道動力學可對我們的生活產生真正的影響。但是,PETM 為理解當今氣候變化的寶貴資源也是無價的,這是地球史上為數不多的幾個氣候變得非常溫暖、非常迅速的時期之一,不久的將來我們可以期待一些線索被發現。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

延伸閱讀: