一项由中国科学院南京地质古生物研究所领衔、辛辛那提大学等机构参与的国际合作研究，揭示了约3.04亿年前晚古生代冰期一次快速增温事件的惊人细节：永冻土融化释放的甲烷可能是触发全球温度飙升的关键因素。该成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS），为理解现代气候变暖的潜在临界点提供了重要参考。
冰期中的异常增温：从微小扰动到剧烈变化
研究团队通过对华南地区沉积岩的详细地球化学分析，重建了这次增温事件的完整过程。数据显示，事件初期，全球海表温度以每千年约0.1摄氏度的速率缓慢上升，这一速率远低于现代变暖速度（过去一个世纪约上升1摄氏度）。然而，当温度累积到一定程度后，系统突然跨越了一个“气候临界点”，导致温度急剧上升，最终海表温度较事件前升高了超过7摄氏度（约12华氏度）。
这种“缓慢积累-突然爆发”的模式，与当代气候模型中关于永冻土碳反馈的预测高度吻合。研究领导者之一、辛辛那提大学地质学教授Thomas Algeo指出：“这次事件表明，即使相对较小的气候强迫，也可能触发地球系统内部的正反馈机制，导致不成比例的剧烈响应。”他认为，这一发现对理解当前全球变暖具有警示意义。
永冻土融化：被忽视的放大器
研究团队推测，事件最初的触发因素可能包括火山活动增强和地球轨道参数的周期性变化（米兰科维奇循环），这些因素导致太阳辐射分布改变，引起初始增温。然而，真正使增温失控的，是随后发生的永冻土融化过程。随着温度上升，高纬度地区的永冻土开始解冻，释放出封存已久的有机碳，这些碳在微生物作用下转化为强效温室气体甲烷，进入大气后进一步加剧温室效应，形成“温度升高-永冻土融化-更多甲烷释放”的恶性循环。
“我们通常将快速增温事件与温室气候期联系起来，但这项研究证明，在冰期条件下同样可能发生剧烈的气候突变。”Algeo教授强调，“这挑战了传统认知，表明即使存在大冰盖，地球气候系统依然脆弱。”研究还发现，这次事件中释放的碳量巨大，足以解释观测到的碳同位素异常，但具体碳源和释放速率仍需进一步量化。
现代启示：北极永冻土的“定时炸弹”
当前，地球正处于第四纪冰期，格陵兰和南极冰盖覆盖着大陆。Algeo教授指出：“从技术上讲，我们仍处于冰期，因为格陵兰和南极存在大陆规模的冰体。3.04亿年前的事件之所以独特，正是因为它发生在冰期，这使其成为研究现代气候变暖的理想类比。”现代观测显示，北极永冻土正在快速融化，其中储存的碳量约为大气碳库的两倍。如果这些碳以甲烷形式释放，将可能加速全球变暖，形成类似古代事件的反馈循环。
研究团队呼吁，应加强对永冻土碳循环的监测和建模，以更准确地预测未来气候轨迹。该研究获得了中国国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。
DOI: 10.1073/pnas.2601643123