地球5600万年前的“高温实验”，给当下气候问题敲响警钟​

9月25日，中国科学院广州地球化学研究所联合美国科学家在《自然·地球科学》发表研究，揭示了5600万年前一次极端全球变暖事件（PETM）背后的碳循环机制。

海洋硫酸盐的微小变化，竟像一个“化学开关”，控制着甲烷的消耗方式，进而影响全球气候。这也给当下的全球变暖现象进一步敲响警钟。

甲烷是仅次于二氧化碳的温室气体，以“可燃冰”的形式大量封存在海底。过去，科学家担心海底的可燃冰分解会导致甲烷直接进入大气，产生严重的温室效应。但近年人们发现，大部分海底释放的甲烷会溶解在海水中，进而被微生物“消化”——

在硫酸盐充足的现代海洋中，90%的甲烷被沉积物中的微生物在无氧环境下“慢燃”分解，以硫酸盐为“燃料”，产生碱性物质，缓解海洋酸化。

而在硫酸盐短缺的PETM时期，北极海水硫酸盐仅为现代海洋的三分之一，“慢燃”机制瘫痪，甲烷进入海水后被好氧细菌“快速燃烧”，直接消耗氧气并释放大量二氧化碳。

科学家是如何得出上述结论的？

研究团队通过分析一种名为hop-17(21)-ene的分子化石及其碳同位素，成功复原了PETM时期的甲烷氧化过程。这些分子显示，在PETM后期，“快速燃烧”型好氧细菌活动显著增强并达到高峰。

基于浮游植物分子化石重建的二氧化碳浓度显示，PETM恢复期北极海洋的二氧化碳浓度比全球平均值高200–700 ppm（百万分比浓度）。这意味着北极从吸收二氧化碳的“海绵”，逆转成了排放二氧化碳的“烟囱”。

该研究同时指出，地壳运动、大陆风化、火山活动等地表过程，会直接影响海洋硫酸盐含量。在恐龙时代至新生代早期的远古海洋中，硫酸盐长期偏低，这一特征可能对全球碳循环产生过深远影响。

随着当前北极快速变暖、海水淡化，类似的甲烷“快速燃烧”机制可能被再次激活。研究警示，若北极化学环境持续变化，5600万年前的碳循环剧变或会重演，需密切关注该区域变化。

该研究得到中国科学院、国家自然科学基金委等项目支持，样品数据由国际大洋发现计划提供。团队将继续深入探索地球系统对碳循环的控制机制。

南方+记者 钟哲

通讯员 孔令竹