如何讀史前溫度計（How to Read a Prehistoric Thermometer）

如何讀史前溫度計（How to Read a Prehistoric Thermometer）
臺北市立萬芳高級中學地球科學科邱怡禎老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

這是一個關於大滅絕的過程：一個突如其來的冰河時期，讓大地覆蓋了冰雪，然後接著，幾十萬年後，迅速地變回溫暖，大滅絕便發生了。四億四千五百萬年前，此一大滅絕，讓地球上生物物種約有百分之五十的『屬』死亡，這是目前為止，地球上所遭遇的第三大滅絕事件。這一個大滅絕次於恐龍滅絕。現在，歸功於一種新技術，讓科學家去讀一個四億四千五百萬年前的溫度計，讓科學家們堅信這次大滅絕事件與氣候變遷有關。

此項技術，依賴一種新方法，使用穩定同位素內部的原子結構變化，以了解古海洋溫度和過去冰川冰量。古氣候學家們長久以來，一直使用同位素來估計最近的冰河時期之氣溫和冰量。傳統的方法測量海洋微體化石中的兩種氧的同位素（其中一種質量重於另一種）。但該方法需要一個獨立的測量海水成分的措施，但早期地質記錄卻無法提供。

這項新技術，稱為“群集”同位素古溫度測定，不需要什麼，只需要從穩定同位素中發現的訊息。在群集的方法，在巴莎迪那市的加州理工大學古氣候學家Seth Finnegan和他的同事們，測量大約四億四千五百萬年前，沉積物中的同位素比值。但他們也測量氧重同位素與微體化石碳酸鹽的碳骨架中的碳重同位素間的頻率關聯性。這種群集的頻率關聯不隨海水成分變動，因此，此測量方法使科學家可以同時計算海洋溫度和冰川冰量。

使用群集同位素技術，Finnegan讓古氣候變遷時間與規模更加明確。大約四億四千五百萬年前，約奧陶紀末期，他發現氣溫很快下降了５℃，冰川快速累積冰量，直到比最近的冰河時期更大規模。這也是腕足類動物和苔蘚蟲成為為數眾多的海底居民之地質時刻，而苔蘚般群體生物則消失了。據推測，有這麼多的海水轉為冰川，移至陸地上，海平面高度下降，水淺的內海消失了，那裏是受災者所居住的地方。然後，在冰河時期末期，也許是一個百萬年之後，突然地變暖似乎對喜冷的腕足動物和三葉蟲來說，是太熱了，這些從寒武紀就有的彎刀頭的爬行動物也滅絕了。

“這是一個很好的技術，”美國威斯康辛州密爾沃基公共博物館古生物學家Peter Sheehan說，“這顯示了冰川擴展的程度，這在過去是非常有爭議的。”另外，氣候變遷與大滅絕事件間的關聯對他來說，似乎可信的。

研究人員擁向新技術，德州A&M大學古氣候學家Ethan Grossman說，“我對這些結果印象深刻。”他說，“還有很多的應用” 可用在整個地質記錄，這會讓地質學家很忙。

圖為從加拿大魁北克一個約455年岩石中的化石，經新排序的同位素分析，可讀取溫度記錄。

參考資料：
http://news.sciencemag.org/scien … -thermo.html?ref=hp