《自然.地球科学》地球早期地球深处岩浆喷发结束后持续释放二氧化碳,改写了地球气候历史!

文摘   2024-11-22 11:16   广东  

【摘要】大型火成岩省喷发基性熔岩理论上应促进长期CO2吸收与冷却,但地质记录显示,显生宙大型火成岩省后的时期反而出现长时间气候变暖和生物恢复延迟。通过地幔熔融与岩浆传输的热力学模型研究发现,地壳流变反馈可限制喷发速率,导致CO2释放与表面火山活动脱钩。进一步研究表明,即使火山活动停止,地壳和地幔深处仍会持续释放“神秘碳”,影响气候长达数百万年,解释了如二叠纪末大灭绝后地球气候恢复缓慢等历史事件。

【正文】由美国罗格斯大学地球与行星科学系Benjamin A. Black 博士领导的一个国际地球科学家团队在《Nature Geoscience》杂志上发表了一项重要研究,揭示了地球早期火山在喷发结束后数百万年内仍会持续从地球深处向大气中释放二氧化碳。这一发现挑战了传统科学认识,为解释历史上长期变暖事件提供了新的线索。


研究团队通过汇编大量熔岩的化学分析数据,开发了模拟地球内部融化的计算机模型,并将结果与沉积岩中保存的过去气候记录进行对比,最终得出了这一结论。他们发现,即使在地表火山活动停止后,地壳和地幔深处的岩浆仍在持续释放二氧化碳,导致气候持续变暖。研究团队将这种来自地下岩浆的二氧化碳称为“神秘碳”。

这一发现尤其有助于解释2.52亿年前的二叠纪末大灭绝事件。当时,西伯利亚发生了巨大的火山爆发,随后地球气候经历了长达500万年的不稳定期。科学家们一直对这一时期气候未能迅速恢复感到困惑,而新的研究结果提供了解释:地底岩浆持续释放的二氧化碳使得气候变暖持续了更长时间。

研究的通讯作者Benjamin A. Black表示:“这一发现为我们理解地球气候系统提供了新的视角。地球有自然的气候控制系统,类似于家庭中的恒温器。然而,这些系统在面对长期碳排放时可能会失效,导致气候恢复变得困难。”

尽管现代火山活动释放的二氧化碳量远低于人类活动产生的二氧化碳,但这项研究对当前的气候变化研究具有重要意义。它表明,如果人类能够减少二氧化碳排放,地球的气候系统有可能在地质时间尺度上逐渐恢复。研究团队强调,通过研究这些古老的火山爆发,我们可以更好地预测未来类似事件对环境的影响,从而为应对当前的气候变化提供科学依据。

   图 1. 地球动力学和热力学计算指导大火成岩省演化的预期

参考文献Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events,Benjamin A. Black, Leif Karlstrom, Benjamin J. W. Mills, Tamsin A. Mather, Maxwell L. Rudolph, Jack Longman and Andrew Merdith, 30 October 2024, Nature Geoscience.
Benjamin A. Black 博士,美国罗格斯大学地球与行星科学系副教授,专注于火山学、岩石学、古气候学、行星科学及地球历史。他的研究涵盖火山活动与气候变化之间的关系,特别是大规模火成岩省对地球过去气候和环境的影响。此外,他还通过研究火山岩探讨行星过程,以增进对地球及其他行星历史演化的理解。

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