CU Boulder科學(xué)家的最新研究表明，數(shù)百萬年前，由富含氧氣的大氣層引發(fā)的大火席卷了整個(gè)星球，甚至在潮濕的森林中也燃燒著。

今天發(fā)表在《自然地球科學(xué)》上的這項(xiàng)研究提供了地球化學(xué)證據(jù)，表明森林大火急劇膨脹，在超過9000萬年前的100,000年間，可能燃燒多達(dá)30%或40%的全球森林。盡管干旱條件加劇了當(dāng)今的大火，但他們發(fā)現(xiàn)，由于全球氣候變化，即使在潮濕地區(qū)，此期間的森林大火也有所增加。

第一作者，最新博士學(xué)位的加里特·布迪諾特(F. Garrett Boudinot)說：“研究地球歷史上的這一時(shí)期可以揭示現(xiàn)代和未來地球在全球變化下的行為方式。” 畢業(yè)于地質(zhì)科學(xué)系。

Boudinot分析了大約9400萬年前在白堊紀(jì)時(shí)期跨越一個(gè)稱為“海洋缺氧事件2”(OAE2)的巖心的樣本。他發(fā)現(xiàn)，在此事件開始時(shí)，海洋中埋藏的碳量增加與發(fā)生野火的跡象有關(guān)，這可能是由于大氣中氧氣增加引起的。

布迪諾特說：“大氣中含有更多的氧氣的后果之一是更容易燃燒火焰。” “這就是你用炭燼吹起火的原因。”

大氣中大量的二氧化碳(就像地球到2100年的預(yù)期一樣)開始了這一循環(huán)。

在OAE2開始之前的50,000年中，藻類和陸地植物通過光合作用將這些碳吸收到海洋中，導(dǎo)致微生物呼吸增加，這導(dǎo)致海洋的某些部分變得缺氧甚至無氧，這被稱為缺氧。如今，在一個(gè)地方，太多的養(yǎng)分最終聚集在水域中，例如密西西比河河口，多余的肥料徑流積聚并喂食藻類，然后被消耗氧氣的微生物吞噬，形成一個(gè)死區(qū)，在水中存在同樣的過程。在這些類型的缺氧水中，從大氣中存儲(chǔ)的有機(jī)碳被埋在沉積物中，而作為二氧化碳(CO 2)一部分的氧氣則釋放到大氣中。

在經(jīng)歷了100,000年的海洋缺氧事件之后(由于溫度升高而加劇)，全球海洋中的沉積物已經(jīng)存儲(chǔ)了足夠的有機(jī)碳，使得大氣中變得富含氧氣，以至于它可能促進(jìn)了多達(dá)40%的氧氣燃燒。即使在潮濕的地區(qū)，地球上的森林也如此。

今天，地球正經(jīng)歷與本周期開始時(shí)類似的轉(zhuǎn)變，二氧化碳在大氣中積累，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在海洋中積累。如果繼續(xù)以同樣的方式發(fā)展，歷史將在未來重演，從今天起只有幾百年到幾千年。

布迪諾特說：“它突出表明，將二氧化碳排入大氣層并將養(yǎng)分排入海洋并不僅有可能升高全球溫度。它還對(duì)行星的基本生物地球化學(xué)或生態(tài)產(chǎn)生了重大影響，例如森林如何應(yīng)對(duì)火勢(shì)。”現(xiàn)在在科羅拉多州野生動(dòng)物委員會(huì)的外展工作。

地球歷史上的一個(gè)謎

Boudinot從未打算對(duì)在猶他州鉆探的巖心進(jìn)行森林大火殘留的分析。為了更好地了解OAE2的其他各個(gè)方面，包括對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)地球歷史上當(dāng)時(shí)的全球變化，進(jìn)行了鉆探。

但是他同時(shí)也在進(jìn)行另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，使用一種分析方法來識(shí)別其他時(shí)間和地點(diǎn)的巖石樣本中森林大火的分子示蹤劑。這些示蹤劑稱為多環(huán)芳烴或PAH，有時(shí)也稱為“吡咯PAH”。

在猶他州的巖心中，有近9400萬年前保存下來的充滿有機(jī)物的黑色頁巖，當(dāng)時(shí)該國(guó)的那部分被海覆蓋。所以布迪諾特想為什么不呢?并在OAE2巖心上進(jìn)行了相同的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中含有大量的吡咯PAH。

研究的資深作者，地質(zhì)科學(xué)教授，北極與高山研究所研究員朱利奧·塞普爾維達(dá)(JulioSepúlveda)說：“這些有機(jī)分子基本上是分子化石。”

這些分子也與火本身的溫度有關(guān)。他們指出了由森林大火造成的高溫大火。

OAE2的火力間隔時(shí)間也越來越長(zhǎng)，這對(duì)地質(zhì)學(xué)家來說也是一個(gè)謎。這個(gè)新的地球化學(xué)數(shù)據(jù)不僅堅(jiān)如磐石，而且還代表了事件的詳細(xì)演變-每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都代表了較短的時(shí)間段。這使科學(xué)家們更加清楚地了解海洋中的碳存儲(chǔ)與大氣中的氧氣含量和全球溫度之間的關(guān)系，以及這些氣候反饋發(fā)生的速度。

雖然科學(xué)家懷疑火山活動(dòng)是地球歷史上此事件開始之前大氣中二氧化碳過多的原因，但布迪諾特認(rèn)為這與當(dāng)今人類排放的二氧化碳相似。

布迪諾特說：“這一發(fā)現(xiàn)凸顯了氣候變化的長(zhǎng)期影響。我們現(xiàn)在正在引起的氣候變化，如果我們不解決它，就不是我們必須解決的問題。” “地球歷史上的氣候變化史告訴我們，影響確實(shí)是持久的。”