地球上到底有多少碳

袁越

地球生命屬于碳基生命，碳無疑是地球上最重要的元素。那么，地球上到底有多少碳呢？如此重要的問題卻一直沒有準確答案，只有一個估算。

大約10年前，來自全球數十個國家的1000多名地質科學家決定聯合起來，向這個問題發起挑戰。他們在全球幾乎所有的火山和地質活躍帶上安裝了測量儀器，以記錄從地下釋放出來的碳（主要為二氧化碳和一氧化碳）的總量，然后將這些數據匯總起來進行分析，得出18.5億吉噸（1吉噸等于10億噸）這個數字，這就是地球上所有碳元素的總量。

這其中絕大部分碳被深深地埋在地下，地表部分（包括海洋、土壤和大氣層）含有的碳總量僅為4.35萬吉噸，在地球總碳量中的比重極小。

所有地表碳當中，埋藏在海底深處的碳約為3.7萬吉噸，約占85.1%;海洋生物沉積物中的碳總量為3000吉噸，約占6.9%;陸地生態系統中的總碳量約為2000吉噸，約占4.6%;海洋表層中含有的碳約為900吉噸，約占2%;大氣層中含有的碳總量為590吉噸，僅占地表碳總量的1.4%。

從這個角度來看，我們腳下的地球活像一枚定時炸彈，隱藏著巨大的風險。幸虧地球上有碳循環，把地球大氣層中的碳總量維持在一個相對穩定的水平上，生命才得以延續至今。

碳循環的細節相當復雜，作為普通讀者，我們只需知道這個循環主要由兩部分組成。首先，大氣中的二氧化碳因光合作用進入生物的身體，其中的一部分生物碳隨著海洋生物的尸體沉入海底，再因板塊運動而被埋入地下。其次，埋在地下的碳由于地質運動被重新翻到地表，然后隨著火山噴發被重新釋放到大氣層中，供植物吸收利用。地球的大氣溫度之所以能夠保持相對穩定，主要原因就是，最近這5億年來，地球的地質活動相對穩定，使得每年通過火山噴發而釋放到大氣層中的碳維持在2.8億噸～3.6億噸的水平上，正好和沉入地下的生物碳的總量差不多。

地質研究顯示，在過去這5億年的時間里，地球的碳循環平衡曾經遭到5次嚴重的破壞，其中就包括發生在6500萬年前的那次小行星撞擊地球事件。當時有一顆直徑超過10千米的小行星把地殼撞了個大窟窿，一下子釋放出425吉噸～1400吉噸的碳。這些碳所引發的全球氣候變化持續了數百年之久，導致大約75%的物種滅絕，其中就包括當時的陸上霸主——恐龍。

統計數據顯示，自工業革命以來，人類通過燃燒化石能源等方式一共向大氣層中釋放了大約2000吉噸碳，比那次導致恐龍滅絕的小行星撞擊事件所釋放的碳元素總量多得多。更可怕的是，這個過程還在持續之中，目前人類活動每年排放至大氣中的碳總量是火山噴發所排放的碳總量的40倍～100倍，這說明地球的碳循環已經嚴重失衡了。

（潛 途摘自《三聯生活周刊》2019年第41期，黎 青圖）