一个研究团队发现，与我们之前的信念相反，古老的火山在最后一次喷发后很久仍然继续从地球深处释放二氧化碳。
由罗格斯大学纽布朗斯威克校区的一位火山学家领导的国际研究小组进行了一项令人兴奋的发现：古老的火山在最后一次喷发后很久仍然将二氧化碳从地球深处释放到大气中，颠覆了当前的科学信念。
这项研究帮助澄清了一个长期存在的谜团，即导致地球气候史上关键事件期间的延长变暖期的原因。研究结果发表在期刊Nature Geoscience上。
据研究负责人、罗格斯大学地球与行星科学系副教授本杰明·布莱克说：“我们的发现具有重要意义，因为它揭示了在气候迅速变暖并且温暖持续时间超过我们预期时，大气中二氧化碳的隐藏来源。”他补充道：“我们相信自己已经识别出一块关于地球气候如何被破坏的关键拼图，同样重要的是，如何使其能够恢复。”
目前，人类活动产生的二氧化碳量远远超过所有活火山所释放的总和。然而，这些新发现可能为人类排放最终减少时，地球气候如何反弹提供见解。“地球有自然气候调节系统，就像你家的恒温器一样，”布莱克解释道。“紧迫的问题是，这些气候调节系统是否有极限，超出这些极限后它们就无法正常工作，使恢复变得更加困难。”
多年来，研究人员被气候记录所困惑，这些记录表明，在2.52亿年前发生的末石炭世大灭绝事件结束后，地球大气未能像预期那样迅速恢复——这是已知的地球历史上最严重的生物多样性损失。这次大灭绝与西伯利亚显著的火山活动有关。令人惊讶的是，即使在喷发停止后，地球气候的稳定也花费了近500万年。
布莱克表示：“这种延迟恢复让科学家感到困惑。看起来地球的自然恒温器在这一事件期间及之后发生了故障。我们注意到，类似的趋势似乎在地球历史中其他显著的火山活动期间也很明显，因此我们开始了解原因。”
在他们的研究中，布莱克和他的国际同事调查了历史记录，发现火山区域在大多数地表喷发结束后仍持续释放二氧化碳的迹象，他们发现这种现象可持续数百万年。他们对岩浆进行了化学分析，创建了地球内部熔化过程的计算机模拟，并将结果与沉积岩中的气候记录进行比较。
分析显示，这些巨大的古老火山区域需要很长时间才能完全关闭。虽然地表喷发可能已经停止，但地球的地壳和地幔深处，岩浆仍继续释放二氧化碳，导致气候持续变暖。
布莱克将来自岩浆的这一地下二氧化碳称为“隐秘碳”，因为它源自位于地球结构深处的岩浆。“这就像火山在变得休眠后仍在释放碳一样，”他说。
这项新研究的意义在于它在突发气候变暖期间识别出大气二氧化碳的隐藏来源。如果这些火山“提升了温度”，那么这表明地球的气候调节系统可能比科学家之前认为的更有效。
如果确实如此，这对人类引起的气候变化后的地球恢复提供了令人振奋的消息。布莱克指出：“这意味着，如果我们停止气温的上升，在数十万到数百万年的地质时期内，气候可能会恢复。”
然而，布莱克强调，来自火山的隐秘碳无法解释当代气候变化。“我们研究的这类火山活动非常罕见，能够产生足够的岩浆，淹没整个美国大陆半公里的深度，”他指出。“这种活动已经持续了1600万年。目前，全球所有火山活动释放的二氧化碳不到人类活动释放的百分之一。”
尽管如此，科学家们渴望从这些历史喷发中获得见解，以更好地理解当前和未来的气候动态。“这些古老的喷发是地球过去很少发生的几例，在规模上释出的碳与当前的人类活动相当，”布莱克指出。“因此，研究这些历史喷发可能提供关于地球气候系统如何应对大量碳排放的宝贵信息。”
这项研究仅仅是一个为期多年的项目的起点，该项目由国家科学基金会资助，旨在研究隐秘碳如何影响主要气候扰动后的恢复。今年夏天，研究团队前往俄勒冈州东北部，该地区与约1600万年前的气候变暖有关的重要火山活动。科学家们专注于怀洛瓦山，这里的特征是当熔岩充填裂缝并固化时形成的大面积岩浆墙。由于侵蚀，该地区被称为“俄勒冈的阿尔卑斯山”，这里暴露出曾经存在于地球深处的岩浆。
团队成员包括布莱克、同事，以及参与国家科学基金会资助项目的罗格斯大学和其他大学的研究生，他们徒步进入山区，达到了5000到9000英尺的海拔，收集位于岩浆墙边缘的玻璃状材料样本。这些材料是在岩浆与周围较冷的岩石相互作用时形成的。在实验室中，研究人员正在寻找这些玻璃状岩石中古代二氧化碳和其他气体排放的迹象。
其他研究的贡献者包括：来自俄勒冈大学的莱夫·卡尔斯特龙；英国利兹大学的本杰明·米尔斯；英国牛津大学的塔姆辛·马瑟；加利福尼亚大学戴维斯分校的麦克斯韦·鲁道夫；英国诺森比亚大学的杰克·朗曼；以及澳大利亚阿德莱德大学的安德鲁·梅尔迪斯。
