在德国Bremen大学的一个仓库展示的从怀俄明Bighorn盆地钻取然后切开用于研究的沉积物岩芯。由犹他大学地球化学家Gabe Bowen领导的对这些岩芯的一项研究发现，在将近5600万年前的一个全球变暖时期向大气的碳释放比此前认为的更加类似于今天人类导致的气候变化。（Gabe Bowen, University of Utah.）
这张照片展示了犹他大学地球化学家Gabe Bowen为了一项证明了今天的全球变暖比此前认为的更类似于将近5600万年前的一个气候变化事件而在德国的一个实验室研究怀俄明沉积物岩芯。（Gabe Bowen, University of Utah.）
在美国国家科学基金会资助的怀俄明Bighorn盆地的钻探地点上出现了一道彩虹。在由犹他大学地球化学家Gabe Bowen领导的一项研究中，在这个地点钻取的沉积物岩芯揭示出了将近5600万年前的一个全球变暖事件在向大气释放碳的尺度与时间跨度方面类似于今天的变暖。（Elisabeth Denis, Pennsylvania State University.）
（神秘的地球报道）据EurekAlert!：美国犹他大学的科研人员和他们的同事发现，将近5600万年前的碳排放让地球气候变暖的速率比此前认为的要更类似于现代的由人类造成的全球变暖，但是历史上的气候变暖涉及了两次碳释放的脉冲。
这些发现意味着所谓的古新世-始新世极热事件即PETM可能为现代气候变化的未来提供线索。好消息是，地球和大多数物种生存了下来。坏消息是，从这一温度上升了5到8摄氏度（9到15华氏度）的事件用了数千年才得以恢复。
“这里存在着积极的一点，即这个世界存在了下来，它没有被烧掉，它有一种自我纠正和自我恢复的能力，”犹他大学地球化学家、在今天出版的《自然•地球科学》（Nature Geoscience）杂志上发表了这项研究的第一作者Gabe Bowen说。“然而，在这一事件中，用了将近20万年时间才恢复正常。”
Bowen及其同事报告说，怀俄明沉积物岩芯中的碳酸盐即石灰岩矿瘤表明了5550万年到5530万年前的全球变暖事件涉及到平均每年向大气层释放最少0.9拍克（1.98万亿磅）的碳，而且可能在更短的时期内释放更多的碳。
这组科研人员写道，这“与现代人类活动造成的每年 9.5拍克[20.9万亿磅]的数量级相同，甚至可能数量接近”。自从1900年以来，人类燃烧化石燃料每年释放平均3拍克――这甚至与5550万年前的速率更加接近。
每一个碳排放脉冲持续时间不超过1500年。此前相互冲突的证据表明，碳释放持续的时期在不到1年和数万年之间。这项新的研究表明，大气碳水平在第一个脉冲之后的数千年时间里恢复到了正常，这可能是由于碳溶解在了海洋中。在第二个脉冲之后，用了至多20万年才让情况恢复正常。
这项新的研究还断定某些理论假定的这个变暖事件的原因是不太可能的，包括小行星撞击、永冻土的缓慢融化、富含有机物的土壤燃烧，或者一条主要的海道的干涸。相反，这些发现提示，从时间安排角度来看，更可能的原因包括被称为clathrates的海底甲烷冰的融化，或者火山活动加热了富含有机物的岩石并且释放出了甲烷。
“古新世-始新世极热事件作为一个关于21世纪式的大气二氧化碳积累如何影响气候的惊人的、但是却有争议的例子而引人注目，”犹他大学的地质学与地球物理学副教授Bowen说。
“这项新的研究强化了这一联系，”他补充说。“当时的碳释放看上去很类似于今天的人类消耗化石燃料造成的碳释放，因此我们可能会从5550万年前的气候、植物与动物界的变化学到关于未来的很多东西。”
然而，Bowen警告说，当古新世-始新世变暖开始的时候，全球气候已经比今天热很多，而且当时也没有冰盖，“因此，这是在一个与我们今天的环境不同的条件下发生的。”
研究的共同作者Scott Wing是美国华盛顿史密森尼学会的一位古生物学家，他补充说：“这项研究就大量的碳在我们称之为古新世-始新世极热事件的全球变暖事件的开始阶段以多快的速率进行释放的这一问题提供了迄今为止最佳的意见。答案是仅仅数千年时间或者更少。这很重要，因为这意味着这个历史事件发生的速率比我们曾经认为得更像人类导致的全球变暖。”
Bowen 和Wing与犹他大学地质学与地球物理学硕士研究生Bianca Maibauer以及技术员Amy Steimke、科罗拉多大学的Mary Kraus、德国Bremen 大学的Ursula Rohl 和Thomas Westerhold，以及新罕布什尔大学的William Clyde参与了这项研究。该研究受到了美国国家科学基金会以及德国科研基金会的资助。
古新世-始新世变暖的效应
Bowen说此前的研究已经证明了，在古新世-始新世变暖期间，某些地区的风暴度增加，另一些地方的干旱增加。我们看到了大陆尺度上的动植物的迁移，范围正在变化。我们只看到了少数的灭绝――某些深海有孔虫群体在这一事件的开始的时候走向灭绝，这是一类单细胞生物。其他走向灭绝的物种不多。”
“我们看到了第一波现代哺乳动物的出现，”包括灵长类祖先以及有蹄类动物，他说。海洋变得和现在一样更酸性。
“我们仔细检查了这些岩石所记录下来的的时间，这个变暖事件很显眼，所有的事情都一起发生了，” Bowen说。“我们能够回溯地球的历史，指出这就是这个世界运作的方式，这完全符合今天的二氧化碳变化将与其他类型的变化相关联的预期。”
这个古新世-始新世极热事件也指出了反馈强化的失控的气候变化的可能性。Bowen 说：“我们发现了两次释放的事实提示，第二次是受到了第一次的驱动，”例如，或许是第一次变暖将海洋温度增加到了足以融化大量冷冻的甲烷的程度。
钻入地球的过去
这项新的研究是为了理解5600万年前的变暖事件的一个大型钻探项目的一部分，Bowen说，这个事件最初是在1991年发现的。这组科研人员在怀俄明北部的Bighorn盆地的Polecat Bench的两个钻孔钻取了长的岩芯状的沉积物样本，地点在Cody以东、Powell以北。
“这个地点已经被研究哺乳动物化石的古生物学家发掘了超过100年，” Bowen说。“它记录了我们看到的在恐龙灭绝之后从早期哺乳动物到始新世哺乳动物的转变，始新世哺乳动物的类群类似于今天的。存在一个很好的超过2公里（1.2英里）的6500万年前到5200万年前的岩石地层层序。
这个古新世-始新世变暖被记录在了Willwood地层的条带状的、洪水沉积的黄褐色与铁锈红色的岩石与土壤层中，特别是被记录在了这些岩石中的圆形、灰色到褐灰色碳酸盐矿瘤中。它们的直径是2英寸到0.1英寸。
通过测量这些矿瘤中的碳同位素比率，这组科研人员发现，在每一个1500年的碳释放中，大气中的碳-13对碳-12的比率下降，这表明了二氧化碳或甲烷的两次大规模释放，它们都是来自植物材料的温室气体。第一个脉冲的这种下降是千分之３，第二次是千分之5.7。 此前来自其他地点的海底沉积物的证据符合两次古新世-始新世碳脉冲，这“意味着我们不认为这是怀俄明北部所独有的，”Bowen说。“我们认为它反映了一个全球信号。”
什么导致了这次史前变暖？
Bowen说，在古新世-始新世时间边界上的这两次碳释放基本排除了一次小行星或彗星撞击的说法，因为这样一种大灾难应该“太快”而无法解释每一次持续碳脉冲的1500年的时间跨度。
另一种理论是，有机物质――随着永冻土解冻、泥煤土壤燃烧或者海道干涸――可能导致了古新世-始新世变暖。他说，但是这将需要数万年，比这项研究发现的速度要慢得多。火山释放碳气体也由于太慢而不能造成这种变暖的结果。
Bowen说，两个相对迅速的碳释放（每次大约1500年）更符合变暖的海洋或者一次海底滑坡触发的海底冷冻甲烷的融化并且被大规模释放到了大气中，在数十年的时间里这些甲烷变成了二氧化碳。他说，另一种可能性是大规模的熔融的岩石入侵，加热了上层富含有机物的岩石，释放了大量的甲烷。
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