在晚古生代冰期期间，风化通量的突然下降放大了阿廷斯基暖化事件

当古代气候变化映照今日

在人类开始燃烧化石燃料之前很久，地球经历过一次剧烈的自然变暖，融化了大片冰盖并改造了全球气候。本文聚焦于这一古老事件——大约2.9亿年前的阿廷斯基暖化事件——提出一个当下也很重要的问题：当地球的自然降温系统在温室气体上升时突然减弱，会发生什么？

从深度冰封中复苏的世界

大约3亿年前，地球处于长期冰期之中。巨大冰盖覆盖在南方超大陆冈瓦那上，海平面很低。然而到早二叠纪，这个冰冷世界开始瓦解。冰川后退，浅海淹没大陆，热带地区变得更热更干燥。地质学家将这一时期一次特别急剧的暖化称为阿廷斯基暖化事件。它以海洋温度上升、冰川消缩、沼泽森林崩塌和海洋生物压力为标志——这些变化使其成为我们未来可能出现的快速气候转变的最佳古代类比之一。

在古海底岩石中读取气候线索

作者研究了一段沉积在当今中国南方、古时近赤道的大陆坡上的厚石灰岩层序。这些岩石默默记录了海水与邻近陆地化学成分的变化。研究团队测量了碳酸盐矿物和有机物中的碳同位素形式、有机碳含量、汞痕量（火山活动的信号）以及被困在石灰岩中的陆源细粒物的化学成分。通过这些颗粒，他们计算出风化指标——揭示陆地岩石被热、水和空气分解强度的数值。综合这些测量结果，构建出在暖化事件积累期与高峰期碳循环、火山作用与大陆风化如何演变的时间线。

火山点燃暖化，但岩石风化决定其延续

化学信号显示，在阿廷斯基暖化事件的关键间隔内，岩石中的碳同位素值急剧下降，表明有大量碳被迅速注入大气—海洋系统。同时，汞含量激增，呼应来自若干大型岩浆省和火山弧的强烈火山活动。这些喷发会释放大量二氧化碳，触发冰期消融。然而数据还显示另一个令人意外的现象：化学风化指数上升，表明最初温暖湿润的条件加速了陆地岩石的分解——这一自然过程通常会从大气中移除CO₂并有助于稳定气候。为理解为什么暖化反而被放大，作者使用了一个已建立的模型，将温度、降雨与岩性联系起来，来估算风化对CO₂去除的能力。

当自然恒温器的体量缩小时

该模型关注的是热带地区富含钙镁的暗色火山岩，这类岩石在风化时尤其有效地消耗CO₂。通过将风化指标与这些岩石当时位于赤道附近的位置重建及露出海平面以上的陆地面积结合，研究团队估算了总“风化通量”——这些岩石抽取CO₂的总体能力。随着海平上升与大陆漂移，尽管局部风化速率保持较高，暴露的热带镁铁质岩石面积却在缩小。他们的计算显示，在暖化事件期间，这一低纬度风化通量持续下降。换言之，地球最强大的天然CO₂海绵突然变小，所以即便火山持续释放碳，大气中被移除的温室气体也减少了。

在更热的天空下的生命与景观

这记组合拳——火山额外释放碳加上被削弱的岩石风化汇——有助于解释为什么阿廷斯基暖化事件成为晚古生代冰期中最猛烈的消融阶段。其影响波及地球系统：冰盖显著后退，热带地区变干，可能导致野火增加，储存大量植物物质的沿海沼泽崩塌。包括称为短管虫（fusulines）的复杂有壳微体化石在内的海洋群落遭受重大损失。研究表明，当多种暖化机制共同作用时，气候可比单一原因更快且范围更广地发生转变。

这段古老故事对我们的启示

对非专业读者而言，核心信息很直接：地球气候不仅由进入大气的碳量决定，也取决于地表从大气中重新抽取碳的效率。在阿廷斯基暖化事件中，火山排放提高了CO₂，而海平上升与大陆位置的变化悄然减少了那些通常有助于冷却地球的高反应性岩石面积。这一组合放大了暖化并推动了气候与生态系统的深刻重组。今天，人类添加碳的速度比古代火山更快，同时也在改变影响风化与碳储存的景观。古代记录警示我们：当对暖化起制动作用的天然因素在加速器踩到底时同时被削弱，气候系统可能会以突发且持久的方式回应。

引用: Sun, S., Chen, A., Ogg, J.G. et al. An abrupt drop in weathering flux amplified the Artinskian Warming Event during the Late Paleozoic Ice Age. Commun Earth Environ 7, 257 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03288-3

关键词: 古气候变暖, 岩石风化, 火山二氧化碳, 冰期消融, 二叠纪地球史