加州大學河濱分校的一項新研究表明，歷史上的極端高溫導致表層水和深層海水之間的交換減緩。這個過程通常被稱為”全球傳送帶”，它透過海水的流動在全球範圍內重新分配熱量，使地球的大部分地區適合人類居住。

在最近發表在《美國國家科學院院刊》上的這項研究中，研究人員利用從古代深海沉積物中發現的貝殼化石，發現了5000 萬年前傳送帶是如何應對極端高溫事件的。當時的地球氣候與本世紀末預測的情況相似，如果不採取重大行動減少碳排放的話。

海洋在調節地球氣候方面發揮著至關重要的作用。它們將赤道的暖水向南北兩極流動，平衡地球的溫度。如果沒有這個循環系統，熱帶會更熱，而兩極則會更冷。這一系統的變化與重大和突然的氣候變遷有關。

此外，海洋在清除大氣中的人為二氧化碳方面起著至關重要的作用。第一作者、加州大學地球與行星科學系副主任桑德拉-柯特蘭-特納（Sandra Kirtland Turner）說：”海洋是目前地球表面最大的碳庫。”

「今天，海洋中含有近40,000 億噸碳，是大氣中碳含量的40 倍以上。海洋還吸收了大約四分之一的人為二氧化碳排放量，」Kirtland Turner 說。 “如果海洋環流減慢，海洋對碳的吸收也會減慢，從而增加留在大氣中的二氧化碳量。”

_ueditor_page_break_tag_

有孔蟲貝殼幫助科學家拼湊出始新世時期的海洋運動圖景，當時大氣中的高碳含量導致海水交換速度減慢。資料來源：Marci Robinson，美國地質調查局

先前的研究已經測量了地球較近地質時期海洋環流的變化，如上一個冰河時期的變化；但是，這些變化並不能近似地反映當今大氣中二氧化碳的水平或地球變暖的情況。其他研究提供了第一個證據，顯示深海環流，特別是北大西洋的環流已經開始減緩。

為了預測海洋環流如何應對溫室氣體所導致的全球暖化，研究團隊將目光投向了始新世早期，大約4,900萬年前到5,300萬年前。當時的地球比現在要溫暖得多，在高熱基線上，二氧化碳和溫度會出現峰值，這種峰值被稱為”高熱”（hyperthermals）。

在此期間，深海的溫度比現在高出攝氏12度。在遠古時期，海洋的溫度又上升了3 攝氏度。

柯特蘭-特納說：”儘管人們對高熱事件的確切原因還存在爭議，而且它們發生在人類出現之前很久，但這些高熱事件是我們對未來氣候變遷的最佳模擬。”

加州大學河濱分校的Sandra Kirtland Turner 和海洋岩芯沉積物樣本。圖片來源：綜合大洋鑽探計劃

有孔蟲：古代海洋的微小指標

透過分析來自全球不同海底地點的微小貝殼化石，研究人員重建了這些過熱事件期間的深海環流模式。這些貝殼來自名為有孔蟲的微生物，有孔蟲生活在世界各地的海洋中，包括海面和海底。它們的大小與句末的句點差不多。

柯特蘭-特納說：”生物在製造外殼的過程中，會吸收海洋中的元素，我們可以測量這些外殼的化學成分差異，從而廣泛地重建有關古代海洋溫度和環流模式的信息。”

貝殼本身由碳酸鈣構成。碳酸鈣中的氧同位素是生物生長的水溫和當時地球上冰量的指標。研究人員也研究了貝殼中的碳同位素，這反映了採集貝殼的海水的年齡，或海水與海洋表面隔離的時間。透過這種方法，他們可以重建深層海水的運動模式。

有孔蟲不能進行光合作用，但它們的外殼能顯示附近其他生物（如浮游植物）光合作用的影響。光合作用只在表層海洋中進行，因此最近在表層的水俱有富含碳-13的訊號，當這些水沉入深海時，這種訊號就會反映在貝殼上。相反，長期與地表隔絕的水，隨著光合生物殘骸的下沉和腐爛，累積了相對較多的碳-12。因此，與’年輕’的水相比，老水的碳-12含量相對較多。

氣候模型與現代預測

科學家經常利用電腦氣候模型對當今的海洋環流進行預測。他們利用這些模型來回答這樣一個問題：”隨著地球不斷變暖，海洋會發生怎樣的變化？”

研究團隊同樣利用模式模擬了遠古海洋對氣候暖化的反應。然後，他們利用有孔蟲貝殼分析來幫助檢驗氣候模型的結果。

在始新世時期，大氣中的二氧化碳含量約為百萬分之1,000 (ppm)，這導致了當時的高溫。如今，大氣中的二氧化碳含量約為百萬分之425。

然而，人類每年向大氣中排放近370 億噸二氧化碳；如果這種排放量持續下去，到本世紀末可能會出現與早期新世類似的情況。因此，當務之急是盡一切努力減少排放。

她說：『這不是一個全有或全無的情況。在碳排放問題上，每一點漸進的變化都很重要。即使是二氧化碳的少量減少，也會減少對自然界的影響、生命損失和變化。 “

編譯來源：ScitechDaily