地球轨道的变化可能引发了古代变暖事件

据一个国际科学家小组称，地球轨道的变化有利于更热的条件，这可能有助于引发 5600 万年前的快速全球变暖事件，这被认为是现代气候变化的类比。

宾夕法尼亚州立大学地球科学教授 Lee Kump 说：“古新世-始新世极热期是我们在地质记录中所拥有的最接近我们现在正在经历和未来可能会经历的气候变化的事情。” “人们对更好地解决那段历史很感兴趣，我们的工作解决了有关触发事件和碳排放率的重要问题。”

科学家们使用天体年代学分析了来自马里兰海岸附近保存完好的 PETM 记录的核心样本，天体年代学是一种根据轨道模式对沉积物进行年代测定的技术，轨道模式发生了数万年至数十万年，被称为米兰科维奇周期。

他们发现地球轨道的形状或偏心率及其自转或进动的摆动有利于 PETM 开始时的较热条件，并且这些轨道配置共同可能在触发事件中发挥了作用。

“轨道触发可能导致碳释放，导致 PETM 期间全球变暖几度，这与目前更流行的解释相反，即大规模火山活动释放碳并引发了这一事件，”John Leone 的 Kump 说。地球与矿物科学学院院长。

该发现 发表在《自然通讯》杂志上，还表明 PETM 的开始持续了大约 6,000 年。以前的估计从几年到几万年不等。科学家们说，这个时间对于了解碳释放到大气中的速度很重要。

“这项研究使我们能够改进我们的碳循环模型，以更好地了解地球在这些时间尺度上对碳注入的反应，并缩小驱动 PETM 的碳源的可能性，”助理教授 Mingsong Li 说。北京大学地球与空间科学学院教授，​​宾夕法尼亚州立大学地球科学前助理研究教授，是该研究的主要作者。

6,000 年开始，加上估计有 10,000 吉吨的碳作为温室气体二氧化碳或甲烷注入大气，表明每年释放大约 1.5 吉吨的碳。

“这些速度比今天的碳排放速度慢了近一个数量级，因此这引起了一些担忧，”Kump 说。“我们现在排放碳的速度比我们在 5600 万年前在地球上留下不可磨灭印记的地质事件期间的排放量估计高 5 到 10 倍。”

科学家们对核心中发现的钙含量和磁化率进行了时间序列分析，这是轨道周期变化的代表，并使用该信息来估计 PETM 的起搏。

由于与太阳和太阳系中其他行星的引力相互作用，地球轨道以可预测、可计算的方式变化。这些变化会影响到达地球的阳光量及其地理分布，从而影响气候。

“这些轨道变化的地质记录中有表达的原因是因为它们会影响气候，”Kump 说。“这会影响海洋和陆地生物的生产力、降雨量、大陆上的侵蚀程度以及因此将多少沉积物带入海洋环境。”

古波托马克河和萨斯奎哈纳河的侵蚀，在 PETM 开始时可能与亚马逊河的排放相媲美，将沉积物带到海洋，沉积在大陆架上。这个地层称为万宝路粘土，现在位于内陆，是 PETM 保存最完好的例子之一。

“我们可以通过在沉积层中取芯并提取创造这个故事的特定周期来发展历史，就像你可以从歌曲中提取每个音符一样，”Kump 说。“当然，有些记录是失真的，并且存在间隙——但我们可以使用与应用程序中使用的相同类型的统计方法来确定你想唱的是哪首歌。你可以唱一首歌，如果你忘记了一半的词，跳过了一个副歌，它仍然能够确定这首歌，我们可以用同样的方法来重建这些记录。”

宾夕法尼亚州立大学地球科学教授 Timothy Bralower 也为这项研究做出了贡献。

其他贡献者是加州大学圣克鲁兹分校的杰出教授 James Zachos;William Rush，耶鲁大学和科罗拉多大学博尔德分校环境科学研究合作研究所的博士后;Jean Self-Trail 和 Marci Robinson，地质调查局佛罗伦萨巴斯科姆地球科学中心的研究地质学家。

中国国家重点研发计划和 Heising-Simons 基金会为这项工作提供了资金。