热带山脉变身地球恒温器

在一些潮湿的热带山区，二氧化碳将被捕获。资料来源:罗伯特·哈丁

讨厌寒冷？谴责印度尼西亚。考虑到该国2.7亿人口、森林砍伐和频繁的二氧化碳排放对全球变暖的贡献，这听起来可能有些奇怪。但是在更长的时间里，这个国家从大气中吸收二氧化碳。

印度尼西亚和邻近的巴布亚新几内亚的许多山脉都是由海底的古代火山岩构成的，这些火山岩是在岛屿火山和大陆之间的一系列巨大构造碰撞中形成的。在热带降雨的影响下，这些岩石“饥饿地”与二氧化碳反应，并将其封存在矿物中。这就是为什么印度尼西亚仅占世界陆地面积的2%，但却占其长期二氧化碳吸收量的10%。这些山脉可以解释为什么冰盖存在了数百万年，尽管它起伏不定。

现在，研究人员扩展了这一理论，发现在过去的5亿年里，这一热带造山碰撞几乎与大约6个重要的冰河时期同时发生。"这种环境长期以来一直控制着气候."加州大学圣巴巴拉分校的地质学家弗朗西斯·麦克唐纳在美国地球物理联合会最近的一次会议上说，如果地球的气候有一个总的转变，那可能就是这些山脉。

大多数地质学家认为，地球温度的长期变化受二氧化碳变化的控制，板块构造在某种程度上促进了这些变化，因为它重塑了地球表面。但是几十年来，研究人员一直在争论是什么控制了二氧化碳。许多人关注板块俯冲和隆起的火山。通过释放地球内部的碳，他们可以打开恒温器。

其他人强调岩石的风化。当山脉包含富含钙和镁的海底岩石时，它们与溶解在雨水中的二氧化碳反应形成石灰石，石灰石最终被埋在海底。

"问题是哪一个变化最大。"德克萨斯莱斯大学的火山学家CIN·泰·李说。岩石“吞下”二氧化碳是不够的。气候也很重要。例如，罗格斯大学的地质学家丹尼斯·肯特(Dennis Kent)说，2.52亿年前曾有破坏性火山爆发的西伯利亚深色岩石也富含这种岩石，但吸收量很少。“这里太冷了。”他说。

沙特阿拉伯有高温和岩石，但缺少另一种成分。“这里比地狱还热，但不下雨。”然而，印度尼西亚位于热带多雨地区，其地理位置恰到好处。

在过去的几年里，麦克唐纳和他的合作者一直在研究相关的问题。他们发现，9000万年前和5000万年前的冰川条件与新特提斯海的一系列岛屿火山和现在已经消失的非亚洲大陆之间的碰撞形成了鲜明的对比。

大约4.6亿年前，类似的碰撞形成了阿巴拉契亚山脉，但据信发生在亚热带，那里干燥的气候不利于风化。通过重新分析碰撞形成的岩石中的古代磁场，麦克唐纳的团队发现这些山脉实际上是在热带深处形成的。此外，它们的隆起与200万年的冰河时期相吻合。

宾夕法尼亚州立大学公园的古气候学家李·库普说:“他们正在画一个非常有说服力的故事来证明这是地球过去气候的驱动力。”

但也可能有例外。因此，研究小组收集了过去5亿年中每一条构造“缝合线”的数据，这些缝合线被认为含有蛇绿岩，即火山海床的碎片。根据每条缝合线上的岩石磁性和大陆漂移模型，他们绘制了古代纬度地图来确定这些缝合线是何时形成的。麦克唐纳说:“事情没有我们想象的那么复杂，这让我们感到惊讶。”

研究小组将结果与冰河时期的记录进行了比较，发现两者之间有很强的相关性。他们也在寻找火山活动的减少，这可能已经冷却了气候。但是研究人员表示，他们的影响力要弱得多。

怀俄明大学的地球化学家金伯利·刘称这项工作“在概念上令人兴奋，在实施上新颖”然而，刘希望从古代沉积物中找到碰撞导致岩石风化的直接证据。"他们必须去水边研究这些东西."刘说。

麦克唐纳在演讲结束时说，团队模型的美妙之处在于，它不仅解释了冰河世纪开始的原因，也解释了冰河世纪停止的原因。温暖似乎是地球的默认状态，在过去5亿年中的3/4年里一直占据主导地位。印度尼西亚式的碰撞可能会将全球气候推向冰河时代，但只是暂时的。山体侵蚀，大陆漂移。地球又开始变暖了。(唐毅宸)

《中国科学日报》(2019-011第三版国际版)