在全球變暖日益加劇的當下，地球歷史上的快速變暖事件能否為我們揭示未來的氣候演變軌跡？近日，中國科學院南京地質古生物研究所晚古生代研究團隊副研究員要樂、王秋來與中國科學院青藏高原研究所副研究員魏強合作，並聯合多家國內外科研機構研究人員，首次系統揭示了地球倒數第二次大冰期，即晚古生代大冰期中一次極熱事件的完整過程與機制。

研究顯示，在約3億年前的冰室氣候背景下，地球曾經歷過一次由火山活動觸發、天文軌道放大的快速升溫事件，全球平均地表溫度升高約7.5℃，大氣二氧化碳濃度從約300ppm（ppm表示某氣體的摩爾分數，含義為每百萬個干空氣氣體分子中所含該種氣體分子數）飆升至700ppm——這一濃度區間，恰與當今地球所處狀態高度重合。

科研人員選擇晚古生代大冰期作為研究對象，是因為該時期是地球上自動植物繁盛以來唯一一個與現代大氣二氧化碳濃度相近的時期，對晚古生代冰室氣候背景下極熱事件的研究可以為當今氣候變暖的發展趨勢和相關影響提供借鑒和啟示。

研究團隊對我國華南納慶和納饒剖面以及俄羅斯烏拉爾地區烏索卡剖面開展了多學科綜合研究。他們從數億年前的海相沉積中找到了一種微體化石牙形刺。這種形如牙齒的化石，其氧同位素組成就像一支“古溫度計”，能很好記錄它生活時的海水溫度。

研究團隊利用離子探針微區原位方法，發現牙形刺的氧同位素數據裡發生了一次顯著的負偏，進而科研人員首次揭示了晚古生代大冰期存在一次快速升溫事件，並將其命名為卡西莫夫期-格舍爾期極熱事件。這次極熱事件不是勻速的，而是分了兩個階段：初始階段海水溫度升高了約2℃，持續了6萬年，相對平緩﹔主階段海水溫度升高了約3.5℃，但僅僅用了3.5萬年。主階段快速的變暖使得海洋缺氧、硫化環境擴張，進而導致牙形刺的體型變小和多樣性降低，同時海底的生物礁系統也大變樣。

另外，通過與地質歷史上其他著名的極熱事件對比后發現，本次極熱事件的升溫速率和二疊紀末期（導致地球約80%物種滅絕）、三疊紀末期（為恐龍的崛起“掃清障礙”）的升溫速率差不多，但總的升溫幅度比那兩次大滅絕要小。因此，升溫幅度和速率均是控制生物多樣性變化的主要因素。

是什麼觸發了這次極熱事件？研究團隊認為，區域性火山活動可能是導致初始升溫的主要原因。天文軌道的變化可以改變太陽輻射的季節和維度分布。最終這些變化徹底突破了氣候閾值，導致了冰川加速融化和大量凍土解凍，產生巨量碳排放，最終導致了快速升溫。

3億年前的“全球變暖”會給我們什麼警示？“當今地球系統在冰室背景下的小幅度升溫，會導致高緯度冰川加速融化和凍土碳排放，在氣候正反饋的作用下，氣候狀態的閾值可能會被突破，進而導致快速升溫以及海洋缺氧和生物多樣性的降低。”要樂說。（蘇雁  姬尊雨）