這次不是我們的錯—始新世中期的溫室效應

這次不是我們的錯—始新世中期的溫室效應
臺北市立建國高級中學蔡哲銘老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

近年以來，許多氣候異常的現象發生讓我們感受到大自然的力量，也體會到地球正在發生改變。依據聯合國跨政府氣候變遷委員會的科學評估報告，造成如此變化的主因極有可能是因為人類的活動。由於生活型態的改變，對於能源消耗的需求，人類的許多活動大量排放了以二氧化碳為主的溫室氣體至地球大氣中。這些氣體吸收了部份原本應散發到太空中的熱，並向下放射熱幅射，使得地球表面的平均溫度上升，導致全球溫暖化現象。

然而地質學家發現即使沒有人類的活動，在地球歷史上也曾經發生過大氣中溫室氣體(CO2) 突然在短時間內快速增加，造成溫度上升的現象。根據2010年12月號科學雜誌的報導(註一)，地質學家發現在距今4000萬年前(約在始新世中期)，地球上可能在短短七年之間，溫度有明顯上升的情形。一般認為要讓地球表面的溫度持續且明顯增加，僅有可能透過下列三種方式達成，分別是(1)來自太陽的熱量增加 (2) 地球反射較少的陽光至太空 (3)地球大氣吸收了更多的熱量。

有關第一種方式發生的機會很低，因為太陽正處於恆星演化的主序帶上，天文學家認為太陽用相同發熱的速率已維持很長的一段時間，不太可能突然有熱量增加的情形。至於第二種方式地球反射較少的陽光至太空(或反照率降低)則可藉由較多的因素達成，諸如兩極的冰帽融化或地表的地物、地貌改變 (例如沙漠改變成為森林)，然而這些效應需要較長時間的氣候改變而不是在短時間的變動就會造成溫度上升。基於以上的理由，科學家很早就將大氣中溫室氣體增加，使得大氣曾吸收了更多的熱量造成溫度上升當作最有可能的原因。而二氧化碳則是溫室氣體中最有機會大量增加的氣體。

地質學家從南冰洋鑽探的岩心中，找到支持上述想法的證據。他們利用ㄧ種有機化合物－烯酮(alkenones)以及一種海洋藻類作為偵測二氧化碳中氧同位素比例的指標，發現二氧化碳氣體的含量從原本1000至2000ppmv(註二)的平均值上升至4000ppmv或甚至更高。地質學家並提出一種假說，來說明造成此一現象的原因。他們認為當喜馬拉雅山脈正在形成之時，一個原本位於印度及亞洲的海洋因此消失。我們可以想像這個正在消失的海洋沉積物中擁有豐富的二氧化碳成分，透過火山爆發釋放置大氣中重新循環或是變質作用將岩石中的二氧化碳釋放出來。到底這樣的假說是否為真或是有其他的理由造成此一現象?則需要地質學家找尋更多的證據來加以證實。

[註] ppmv即為part per million by volume

資料來源:
http://www.sciencemag.org on December 6,2010