熱帶山脈變身地球恒溫器或為造成冰川時代的原因

在一些潮濕的熱帶山區，二氧化碳會被捕獲。圖片來源：ROBERT HARDING

　　討厭寒冷嗎？譴責印度尼西亞吧。考慮到該國2.7億人口、森林砍伐以及頻繁的二氧化碳排放對全球變暖的貢獻，這聽起來可能有些奇怪。但在更長的時間內，該國正在從大氣中吸收二氧化碳。

　　印度尼西亞和鄰近的巴布亞新幾內亞的許多山脈都是由海底的古老火山巖構成的，這些火山巖是在一系列島嶼火山和大陸之間的巨大構造碰撞中形成的。在熱帶雨水的沖擊下，這些巖石“饑渴”地與二氧化碳發生反應，并將其封存在礦物中。這就是為什么印度尼西亞只有世界陸地面積的2%，卻占其長期二氧化碳吸收的10%。這些山脈可以解釋為何在幾百萬年里，冰蓋盡管有漲有落，但卻一直存在。

　　現在，研究人員擴展了這一理論，發現在過去5億年里，這種熱帶造山碰撞幾乎與6次左右的重要冰期重合。“這類環境在漫長的時間里調控了氣候。”美國加州大學圣塔芭芭拉分校地質學家Francis Macdonald在近日舉行的美國地球物理聯盟會議上說，如果地球的氣候有一個總開關，那可能就是這些山脈。

　　大多數地質學家都認為，地球溫度的長期變化是由二氧化碳變化所控制的，而板塊構造在某種程度上推動了這些變化，因為它重塑了地球的表面。但幾十年來，研究人員一直爭論到底是什么在控制二氧化碳。許多人把注意力集中在那些板塊相互俯沖隆起的火山上。通過釋放地球內部的碳，它們可以打開恒溫器。

　　還有人強調巖石風化作用。當山脈中含有富含鈣和鎂的海底巖石時，它們與雨水中溶解的二氧化碳發生反應，形成石灰巖，后者最終被埋在海底。

　　“問題是哪一個變化最大。”得克薩斯州萊斯大學火山學家Cin-Ty Lee說。僅僅靠巖石“吞食”二氧化碳是不夠的，氣候也很重要。例如，羅格斯大學地質學家Dennis Kent說，2.52億年前發生過破壞性火山噴發的西伯利亞暗色巖也富含這種巖石，但吸收得很少。“這里太冷了。”他說。

　　沙特阿拉伯有高溫和巖石，但缺少另一種成分。“這里比地獄還熱，但是不下雨。”而印度尼西亞地處熱帶多雨地區，地理位置恰到好處。

　　在過去的幾年里，Macdonald和合作者一直研究相關問題。他們發現，9000萬年前和5000萬年前的冰川條件與現在已經消失的新特提斯海中一系列島嶼火山同非亞大陸的碰撞形成了鮮明對比。

　　大約4.6億年前的一次類似碰撞形成了阿巴拉契亞山脈，但人們認為它發生在亞熱帶，那里干燥的氣候不利于風化。通過重新分析碰撞形成巖石中的古老磁場，Macdonald研究小組發現，這些山脈實際上是在熱帶地區的深處形成的。而且，它們的隆起與200萬年的冰期相吻合。

　　賓夕法尼亞州立大學帕克分校古氣候學家Lee Kump表示：“他們正在描繪一個相當有說服力的故事，證明這是地球過去的氣候驅動力。”

　　但也可能有例外。因此，研究小組收集了過去5億年里每一次構造“縫合”的數據，這些“縫合”被認為含有蛇綠巖，即火山海床的碎片。根據每條縫合線上巖石磁性和大陸漂移模型，他們繪制了古代緯度地圖，以確定這些縫合線是在什么時候形成的。Macdonald說：“我們很驚訝，事情沒有我們想的那么復雜。”

　　該研究小組將結果與冰川期記錄進行了比較，發現兩者之間有很強的相關性。他們也在尋找火山活動的減少，這可能冷卻了氣候。但研究人員說，它們的影響力要弱得多。

　　懷俄明大學地球化學家Kimberly Lau稱這項工作“在構思上令人興奮，在執行上新穎”。然而，Lau希望能從古代沉積物中找到直接證據，證明碰撞導致巖石風化。“他們必須去水里研究這些東西。”Lau說。

　　Macdonald在演講的最后說，該團隊模型的美妙之處在于，它不僅解釋了冰河期為何開始，也解釋了冰河期為何停止。溫暖似乎是這個星球的默認狀態，在過去5億年的3/4時間里占主導地位。印尼式的碰撞可能會將全球氣候推入冰河時期，但只是暫時的。山脈侵蝕，大陸漂移。地球又變暖了。