地質科學家的氣候變化故事

地質學家通過野外采樣、鉆探、實驗室分析和計算機模擬等手段了解地球的過去

地質科學家是從事地球結構和演變過程研究的科學工作者。他們通過野外考察、鉆探等技術手段獲取地球發展過程中遺留下的各種信息，并對這些信息進行物理化學分析和計算機模擬（圖1），為人類揭示地球發展歷史的謎底，以幫助我們在生產生活中能夠更好地順應地球發展的自然規律。

雖然地質科學與地理學、氣象學、海洋學、生態環境等其他地球環境學科一樣，都是以我們所賴以生存的地球自然環境為研究對象，但是，地質科學家所面對研究對象的時間尺度卻要長得多。因此，地質科學對理解目前所發生的全球氣候變化有著獨特的貢獻。

目前的科學理論認為，宇宙中的星球起源于主要成分為氫的一團團巨大的氣體。在萬有引力作用下，這些氣體向這些中心收縮，并且越收縮密度越大，密度越大就收縮越快，氣團內原子的運動也越來越快，內部溫度也越來越高。當氣團溫度達到攝氏1000萬度以上時，就會發生核反應。核爆炸后散布在星際空間的宇宙塵和氣體云成為形成行星、衛星及其大氣的基本原料。

綜合分析來自地球本身、太陽、隕石等各方面的證據，科學家推論地球形成于距今46億年以前。在太陽輻射的作用下，構成原始地球的氫、氦和其他含氫氣體從地球逃逸，而被禁錮在地下的水汽、二氧化碳、二氧化硫等氣體通過火山爆發等方式釋放出來（圖2），形成地球早期的大氣圈。

大氣圈演變到今天的成分結構，與生命的出現密切相關。雖然地球生命如何出現依然還是一個爭論的科學問題，但科學實驗已經證明，最簡單、最早的生命可以出現在地球原始的大氣中。而綠色植物的出現是地球生命史上的一個巨大飛躍。綠色植物所富含的葉綠素，能利用太陽光，將其所吸收的二氧化碳與體內的水進行光合作用，放出氧氣。充足的氧氣在高空形成了可以保護動物的臭氧層。當動物出現后，又通過他們的呼吸作用逐步調節大氣中氧和二氧化碳的比例，最終才在距今6500萬年的新生代時期形成我們今天的大氣成分構成，也正是由于大氣的溫室效應，才使地球表面平均氣溫達到l5℃，形成了適宜人類生存的溫度環境。

地質學家對古氣候變化的研究表明，地球表面溫度曾經經歷過平均達22℃的暖期，也出現過平均只有12℃的冰期（圖3）。造成地球溫度發生重大變化的原因有多種，包括大陸漂移，火山地震造成的地形和地貌的變化，海洋環流的改變，大氣中溫室氣體成分的變化，以及太陽輻射和地球軌道的變化等，而每次變化都伴隨著物種和生態系統的重大轉變。

近年來，地質學界對古氣候變化的研究表明，上述導致氣候變化趨勢的幾個長期原因，如地球自身的構造運動和軌道變化，在目前200多年氣候變化的時間尺度上幾乎是微不足道的。而火山噴發雖然可以導致全球氣候降溫一兩年，厄爾尼諾事件也可以導致溫度升高1年左右，但這些短期因素又難以成為影響百年以上氣候變化長期趨勢的主導因素。通過對各個學科研究成果的綜合分析，全球科學界達成共識，即導致工業化革命以來發生的氣候變化趨勢無法用自然變化因素來解釋，人類活動是導致目前氣候變化的主要驅動力。

在地質學家眼中，地球氣候不但總是在變化，而且在整個46億年歷史的長河中，地球生命也經歷了從無到有，從郁郁蔥蔥的樹木覆蓋著南極洲、恐龍在全球漫步游蕩的暖期，到整個地球幾乎完全被厚達千米冰雪所覆蓋、生物大滅絕的冰河時期。氣候學家對未來氣候變化所可能出現現象的預測，在地質學家看來，他們不但早已發生過，而且還有過之而無不及。

但是，地球歷史上的氣候變化完全是由自然規律所主導的，而今天所發生的氣候變化，我們人類卻是罪魁禍首！雖然人類與地球上曾經出現過的其他生物一樣，也會有最終滅絕的那一天，但是，我們不希望導致人類滅絕的是由于人類自己的愚蠢行為，更不希望這一天會加速到來！