全球变暖可能引发下一次冰河时期

数十年来，科学家一直认为地球气候由岩石风化驱动的缓慢但可靠的自然过程调节。这种机制被视为一种稳定力量，能防止气温向任一方向过度偏离。

岩石风化如何调节气候
在这一过程中，雨水从大气中吸收二氧化碳，然后落到裸露的地表。当雨水与岩石（尤其是花岗岩等硅酸盐岩石）相互作用时，会逐渐将其分解。溶解的物质连同捕获的二氧化碳一起被带入海洋。
进入海洋后，碳与岩石释放的钙结合，形成贝壳和石灰岩礁。这些物质沉降到海底，将碳封存数亿年，从而缓慢减少大气中的二氧化碳含量。
“当地球变热时，岩石风化速度加快，吸收更多二氧化碳，使地球重新冷却下来，”加州大学河滨分校地质学家、发表在《科学》杂志上的这项研究的合著者安迪·里奇韦尔说。

为何远古冰期如此极端
然而，地质记录讲述了更戏剧性的故事。证据表明，地球最早的一些冰期极为严重，冰雪几乎覆盖了整个星球。研究人员表示，这种冰冻程度无法用一个仅能自我微调的气候系统来解释。
这一认识促使研究团队寻找另一种可能将气候推离温和平衡、陷入极端状态的过程。

海洋、营养物质与浮游生物的作用
新发现的因素与碳在海洋中的埋藏方式有关。随着大气中二氧化碳浓度上升和气温升高，降雨将更多磷等营养物质带入海洋。这些营养物质刺激浮游生物（通过光合作用吸收二氧化碳的微生物）生长。
当浮游生物死亡后，它们沉入海底，带走捕获的碳。这一过程从大气中移除碳，并将其储存在海洋沉积物中。
但在温暖条件下，这个系统会发生变化。浮游生物过度生长会降低海洋中的氧气水平。氧气减少时，磷更可能重新释放到水中，而非永久埋藏。这些循环的磷进一步促进浮游生物生长，其腐烂又会进一步消耗氧气，使营养物质持续循环。
随着这个循环持续，大量碳被埋藏，全球气温开始下降。

可能“过度调节”的气候系统
这种反馈并非温和地稳定地球温度，而是会使冷却远远超过初始起点。在研究团队的计算机模拟中，这种效应强到足以引发冰期。
里奇韦尔将这一过程比作家用制冷系统工作过度。
“夏天，你把恒温器设定在约25.6℃。白天室外气温升高时，空调会移除室内多余热量，直到室温降至25.6℃才停止，”里奇韦尔说。
通过这个类比，他解释说地球的气候控制并非出了故障，而是可能反应不均，就像恒温器没有安装在靠近空调的位置。

为何未来可能不同
研究表明，地球远古大气中较低的氧气水平使这种气候控制稳定性大打折扣，这有助于解释早期冰期的严重性。如今，大气中的氧气水平要高得多。
随着人类活动持续向大气中排放二氧化碳，预计地球在近期将继续变暖。研究人员的模型显示，最终会出现冷却反弹。不过，由于较高的氧气水平减弱了海洋中营养物质反馈的强度，未来的冷却可能不会那么极端。
“就像把恒温器移得更靠近空调机组，”里奇韦尔补充道。即便如此，这种效应仍可能足以提前下一个冰期的开始时间。

为何现在仍需气候行动
“归根结底，下一个冰期的开始是在未来5万年、10万年还是20万年后，这重要吗？”里奇韦尔质疑道，“我们现在需要专注于限制持续的变暖。无论地球最终以何种不稳定的方式冷却下来，其速度都不足以在我们有生之年帮助我们。”