研究發(fā)現(xiàn)，每次大滅絕事件都與大氣層和海洋內(nèi)正常碳循環(huán)被徹底顛覆有關(guān)，這些每隔幾千到幾百萬年發(fā)生的碳巨變，導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的海洋物種徹底出局。但第六次大滅絕事件具體何時(shí)發(fā)生，科學(xué)家們一直沒有答案，主要原因是一直未在遠(yuǎn)古時(shí)期大規(guī)模碳異常與近百年碳變化之間找到關(guān)聯(lián)點(diǎn)。

近日，答案似乎已經(jīng)浮出水面——2100年。美國麻省理工學(xué)院地球、大氣與行星科學(xué)系教授丹尼爾·羅斯曼通過數(shù)學(xué)公式，對包括5次大規(guī)模滅絕事件在內(nèi)的5.5億年間碳循環(huán)的重大變化進(jìn)行了計(jì)算分析，確定了“災(zāi)難臨界值”。他將這一數(shù)值與政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)報(bào)告提供的預(yù)測值對照后發(fā)現(xiàn)，2100年海洋碳總量將接近或遠(yuǎn)超過該臨界值，從而導(dǎo)致第六次大規(guī)模物種滅絕。

“災(zāi)難臨界值”浮出水面

碳量

羅斯曼之前曾研究過史上最嚴(yán)重的一次大滅絕——二疊紀(jì)末期生物大滅絕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)95%以上海洋物種的滅絕與地球系統(tǒng)的巨大波動(dòng)強(qiáng)相關(guān)。從那時(shí)起,他決定對第六次生物大滅絕的可能性展開深入研究。

羅斯曼提出兩個(gè)臨界點(diǎn)，一旦跨越其中一個(gè)，大規(guī)模物種滅絕就會(huì)發(fā)生。針對歷史大滅絕事件中跨越數(shù)千到數(shù)百萬年的長時(shí)間跨度，可用碳循環(huán)變化速率為參考臨界值，如果這個(gè)速度快到地球生態(tài)系統(tǒng)無法適應(yīng)，物種就會(huì)大面積滅絕。而對于現(xiàn)今較短時(shí)間跨度內(nèi)，碳循環(huán)的變化速度將不再重要，變化幅度才是決定物種滅絕事件可能性的重要參數(shù)。

最終，他基于物理學(xué)基本原理推導(dǎo)出了一個(gè)簡單數(shù)學(xué)公式，將碳變化的臨界速率和臨界幅度與時(shí)間尺度聯(lián)系起來，并假設(shè)，這個(gè)公式能預(yù)測大規(guī)模物種滅絕或其他全球性災(zāi)難。

從歷史科研數(shù)據(jù)中找答案

為驗(yàn)證數(shù)學(xué)公式是否能經(jīng)受住歷史事件考驗(yàn)，羅斯曼查閱了數(shù)百份公開發(fā)表的地球化學(xué)研究論文，從中找出了過去5.42億年間與碳循環(huán)巨變有關(guān)的31次災(zāi)難性事件。在這些論文中，針對這31次災(zāi)難和5次大規(guī)模滅絕事件，地球化學(xué)研究人員用碳-12和碳-13兩種同位素的相對豐度記錄了期間的碳量變化。通過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，羅斯曼將這些相對豐度換算成海洋碳增加量，最后繪制出了海洋碳增量和時(shí)間跨度之間的關(guān)系曲線圖。

羅斯曼發(fā)現(xiàn)，曲線圖有一個(gè)臨界值，31個(gè)事件中大多數(shù)都在臨界值以下，說明這些事件雖然涉及到碳的顯著變化，但相對而言變化量較低，不足以破壞地球系統(tǒng)走向物種大滅絕。相比之下，5次大滅絕事件中，有4次碳變量超過臨界值;而最嚴(yán)重的二疊紀(jì)大滅絕超出臨界值最多。

2100年，碳循環(huán)或進(jìn)入不穩(wěn)定邊界

羅斯曼用公式計(jì)算出，當(dāng)今海洋碳增量的臨界值約是3100億噸，而且，他通過比較發(fā)現(xiàn)，這個(gè)值接近IPCC對2100年的預(yù)測值。IPCC最新發(fā)布的預(yù)測報(bào)告稱，到2100年，人類在海洋中增加的總碳量，最低3000億噸;如果不采取有力措施，最高可達(dá)5000億噸，遠(yuǎn)超3100億噸的臨界閾值。

這是否意味著在世紀(jì)轉(zhuǎn)折之際的2100年，人類將迎來第六次大規(guī)模物種滅絕?羅斯曼表示：“如果不通過政策和技術(shù)等手段對二氧化碳排放嚴(yán)加控制，碳循環(huán)將進(jìn)入一個(gè)不穩(wěn)定邊界，并會(huì)以一種難以預(yù)測的方式運(yùn)行。而歷史告訴我們，這種行為通常與大規(guī)模滅絕相關(guān)。”

2100年，世界可能會(huì)進(jìn)入“未知領(lǐng)域”。

原標(biāo)題：碳總量或超“災(zāi)難臨界值”，2100年，地球迎來第六次物種大滅絕?

相關(guān)關(guān)鍵詞： 邊界