地球進入冰室氣候的那一刻!根據赤道太平洋的深海沈積物岩心,解析出最近一次地球從溫室氣候進入冰室氣候的過程(大約距今五千五百萬年到三千四百萬年前),其間的變化包括了大氣中二氧化碳濃度的降低以及碳酸鈣補償深度(calcite compensation depth, CCD*)加深。氧同位素比值變化則顯示這段期間,陸地上大量冰體的形成,造成全球海水面下降至少一百公尺。
始新世晚期(大約距今五千五百萬年到三千四百萬年前),是地球最近一次溫室氣候(Green House)轉變為冰室氣候(Ice House)的時間,全球氣候於是開始進入冰河期與間冰期的循環之中。最早出現紀錄的大規模冰原,是在三千四百萬年前的南極大陸,而北半球要一直晚到一千萬年至六百萬年前,才開始出現小規模的冰原。過去我們都是將三千四百萬年前,海水中氧十八同位素比值突然上升千分之一,意味著全球大量冰體出現的事件,當作冰室氣候的肇始。但是實際上在這個重要的氣候轉換期間,我們一直沒有足夠高解析度的材料來提供分析。
本篇論文主要利用了中赤道太平洋兩根沈積物岩心,年代涵蓋了距今四千九百萬年到三千四百萬年之間。分析碳酸鈣補償深度、碳酸鈣含量以及碳氧同位素比值等的分析。結果發現在這段氣候轉換的期間,大氣中二氧化碳含量降低、碳酸鈣補償深度加深了超過八百公尺(氣候便冷)、氧十八同位素比值上升千分之一點五(地表大量結冰與海水面下降至少一百公尺)以及碳同位素比值變化約千分之一點四(表示碳循環發生變化)。顯示所有的氣候紀錄都相當一致地詳述了這段氣候轉變的過程。
這段期間同時還發生了碳酸鹽岩補償深度與大氣中二氧化碳含量之間的負回饋機制,因此在三千四百萬年之前,出現過兩次氣候變化的波動,這個變化也跟西藏高原隆升所造成陸源沈積物大量增加的時間點相吻合,其間的關係仍待討論。但是這個波動在三千四百萬年之後就停止了,顯示地球已經完全進入冰室氣候。
參考資料: A. Tripati, J. Backman, H. Elderfield and P. Ferretti, 2005, Eocene bipolar glaciation associated with global carbon cycle changes, Nature, v.436, p.341-346
*一般文章中CCD是「”carbonate”(碳酸鹽) compensation depth」,不過本文是用「”calcite”(碳酸鈣)compensation depth」,意義是一樣的。至於CCD與氣候變遷之間的關連性,請參閱相關連結的介紹。