2022年9月27日 星期二

地球在幾百年前進入小冰期,蛤蜊說明了一切

Image©jimplumb/iStock/Getty Images Plus

科學家正嘗試利用蛤蜊來瞭解歷史上氣候的變化,以便能更準確地預測地球氣候何時會轉變到危險的境界。對於研究人員來說,這些緊閉著雙殼的蛤蜊,簡直就是特別的自然歷史學家,因為蛤蜊殼上的生長帶就類似樹的年輪,保存了當時氣候環境的關鍵資訊。

蛤蜊的祖先已在地球上出現超過五億年,比恐龍還早近三億年,提供了瞭解過去氣候的前所未有的機會。而科學家解析了北方冰島大陸棚三種雙殼動物的氣候記錄後,發現地球氣候潛存著危險的轉捩點。

科學家根據這些研究發現,大約八個世紀前,全球氣候的轉變,是反饋迴路削弱了北大西洋氣候系統穩定性的結果,使它進入一個較冷的正常狀態。

這個小冰河期最早開始於13世紀的北大西洋,直到人類活動造成的暖化,逆轉了自然趨勢後才停下來。科學家們仍不確定是什麼觸發了這個小冰河期,但是從蛤蜊殼來看,它很可能與北大西洋副極地洋流模式的突然減弱有關。


Image©Ed Hawkins

研究人員懷疑當北大西洋的溫度升高到某程度後,大量海冰融化到北冰洋,這些淡水稀釋了海水,也削弱了洋流,導致洋流向極地傳輸的熱量減少,最後反過來造成海冰擴張。

而今日的北大西洋可能正接近類似的臨界點。如果北極海冰繼續快速消失、格陵蘭冰蓋加速融化,產生的淡水大量進入北大西洋關鍵對流區域,將可能再次導致快速而長期的區域氣候變化。

科學家需要從過去的紀錄中來預測未來可能的變化,而蛤蜊殼是海洋環境中唯一的歷史氣候紀錄,而且相當可靠。科學家在研究中使用的北極蛤(Arctica islandica),是地球上壽命最長的生物之一,2013年被發現的一個北極蛤已經活了507年,是迄今所知最長壽的生物。

蛤蜊會從水中分離出氧和碳的同位素來構成它們的殼,所以從它們殼上生長線的化學成分,可以分析出海洋環境的變化,如海水溫度、鹽度含量和碳溶解等等。靠著這些資料,研究人員在長壽的深海蛤蜊上發現了北大西洋的副極地洋流層經歷兩次減弱。

第一次減弱發生在西元1180年和1260年間,第二次則發生在西元1330年和1380年間,在一些火山爆發後不久(其關聯仍有爭議)。在第二次事件前,從蛤蜊殼中的碳同位素可知,生態系統仍能跟上環境變化的腳步,但在第二次事件時,大約從西元1300年開始,貝殼的生長速度出現下降,原因可能是該地海冰增加,破壞了初級食物鏈,使蛤蜊失去營養。而在此之後,生態系統一直沒有完全恢復。還有一些以其他資料的研究也顯示,在西元1300年左右,北大西洋洋流可能崩潰。不過氣候學家還需要更多證據,尤其是不同的氣候指標來進行比對。

如果北大西洋真如研究中顯示的這麼脆弱,那麼這一帶地區未來將遭遇的狀況可能比預期還糟。

Nature Communications

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