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熱帶火山岩山區吸碳五億年 疑為全球恆溫總制

2018/12/31 — 14:38

印尼火山,圖片來源:半島電視台片段截圖

印尼火山,圖片來源:半島電視台片段截圖

有 2.7 億人口的熱帶國家印尼,火山活動頻繁,加上非法伐林猖獗,其全球氣候恆溫能力已大不如前。不過,除了表面的植披與火山活動,月初於華盛頓舉行的美國地球物理聯盟會議上,聖塔芭芭拉加州大學地質學家 Francis Macdonald 發表研究,指當地山脈地質五億年來從大氣吸收碳,為全球降溫,全球冰蓋的增多減少也與其風化有關。

團隊指印尼連同鄰國巴布亞新畿內亞的多個山脈,均含大量來自遠古來自海床的火山岩,它們均由巨型地殻板塊碰撞推高形成。透過熱帶雨水,這些岩層會與二氧化碳 (CO2) 產生反應並形成礦物重新落入海床之中。這亦解釋到為何印尼只佔全球 2% 地表,但其吸碳量全球 10% 。

大多數地質學家都認為,地球溫度的長期變化由大氣 CO2 濃度改變主宰,而板塊移動重塑地表亦會驅動這些變遷。 有團隊專注於火山爆發噴出的碳,其他則強調岩石風化,例如印尼多個高山都來自遠古海床,含大量鈣和鎂,這些礦物會與溶於雨水中 CO2 產生化學反應形成石灰岩 (limestone) ,並回到現代海床。兩種碳轉換過程都對地球恆溫非常重要,問題是:哪種影響較大?Macdonald 在會上則提出,類似印尼的火山岩山脈地質,是全球恆溫總制。

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美國羅格斯大學地質學家 Dennis Kent 指,即使有適合的岩層來推動吸碳反應並不足夠。 氣候也很重要。 例如,西伯利亞暗色岩 (Siberian Traps) 曾在 2.52 億年前出現毀滅性火山爆發,但因為氣溫太低當地的火山岩吸碳量很少;沙特阿拉伯夠熱,但缺乏雨水,印尼等多雨的熱帶地區則滿足所有條件,可以從大氣中吸收碳。

過去數年, Macdonald 的團隊都在分析板塊移動與氣候變化,如何舒造出如印尼以及鄰近熱帶地區這樣大的碳匯。他們發現, 9,000-5,000 萬年前的冰川狀態,與現已消失的新特提斯洋 (Neo-Tethys Ocean) 一系列島嶼火山及亞非兩大大陸板塊互相碰撞有關聯。

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而大約 4.6 億年前,類似碰撞形成了北美阿帕拉契山脈 (Appalachian Mountains) ,但由於當地氣候較乾燥,不利於熱帶地區的類似風化作用,因此過去學界都認為阿帕拉契火山岩無法從大氣吸碳。團隊重新分析這些火岩岩的古老磁場,發現這些山脈源於熱帶地區,並與持續 200 萬年的冰期出現相關。

由於上述兩個例子可能是特殊例外,團隊再編訂過去 5 億年每一次板塊碰撞的數據庫——這從每次碰撞留下的蛇綠岩 (ophiolite) 記錄得到。根據這些來自海床的蛇綠岩,以及大陸飄移模型,團隊繪製了古代緯度圖以了解哪些火山岩山脈來自熱帶地區。結果未如團隊所想複雜,亦顯示熱帶地區火山岩山脈形成與冰期出現有關;至於火山活動減少令氣候變冷的影響力,也被發現遠少於之前所想。

在會議上 Macdonald 又指,研究不單解釋冰期如何出現,亦解釋到其如何停止:團隊發現地球在 5 億年內四分之三時間都有極溫暖氣候,「熱室」可能是地球的前設狀態,而類似印尼的巨型板塊碰撞可能會將全球氣候推向相對短暫的冰期,當山脈岩石風化與大陸飄移,地球會再次變暖。

雖然部份學者讚同研究,美國萊斯大學火山學家 Cin-Ty Lee 則提醒,需要更多古代沉積物證據,才能證明碰撞導致風化。 Lee 近期發表的研究就挑戰「火山區為全球恆溫」的說法,他的團隊分析大量表明有火山活動的鋯石 (zircon) ,發現火山活動增加是地球變暖的主要原因。

來源:
Science, Rise of carbon dioxide–absorbing mountains in tropics may set thermostat for global climate, 28 December 2018

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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