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30%或40%的全球森林。盡管干旱條件加劇了當今的大火，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9400萬年前在白堊紀時期跨越一個稱為“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，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，從大氣中存儲的有機碳被埋在沉積物中，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)存儲了足夠的有機碳，使得大氣中變得富含氧氣，以至于它可能促進了多達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)歷與本周期開始時類似的轉(zhuǎn)變，二氧化碳在大氣中積累，營養(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)對火勢。”現(xiàn)在在科羅拉多州野生動物委員會的外展工作。

地球歷史上的一個謎

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

但是他同時也在進行另一個實驗，使用一種分析方法來識別其他時間和地點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物的黑色頁巖，當時該國的那部分被海覆蓋。所以布迪諾特想為什么不呢?并在OAE2巖心上進行了相同的測試，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(JulioSepúlveda)說：“這些有機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的火力間隔時間也越來越長，這對地質(zhì)學(xué)家來說也是一個謎。這個新的地球化學(xué)數(shù)據(jù)不僅堅如磐石，而且還代表了事件的詳細演變-每個數(shù)據(jù)點都代表了較短的時間段。這使科學(xué)家們更加清楚地了解海洋中的碳存儲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，但布迪諾特認為這與當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，影響確實是持久的。”