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如果你看過(guò)《冰河時(shí)代》的話(huà)，一定對當時(shí)冰封的大陸和猛犸象、劍齒虎等滅絕生物印象深刻。據我們最近的末次冰盛期結束于大約1萬(wàn)年前，那么，人類(lèi)還會(huì )面臨下一次冰河時(shí)代嗎？
答案很有可能是不會(huì )。作為一種空前的地質(zhì)營(yíng)力，人類(lèi)對地球的改變已經(jīng)足以抑制下一次冰期的啟動(dòng)。
在解釋這個(gè)回答前，我們需要解釋地球是如何進(jìn)入冰期的?；蛟S你會(huì )聽(tīng)說(shuō)過(guò)米蘭科維奇周期這個(gè)詞嗎。米蘭科維奇周期是由地球軌道偏心率、黃赤交角及歲差三要素構成的地球自轉與公轉運動(dòng)的周期性變化，能夠影響地球接受太陽(yáng)輻射的強度。
不過(guò)，天文學(xué)周期自地球誕生以來(lái)就已經(jīng)存在，而冰期卻并非亙古永存。如果只看自5.4億年以來(lái)的顯生宙，證據充分的全球性大陸冰川只出現在3.5億～2.7億年前的石炭-二疊紀，以及260萬(wàn)年以來(lái)的第四紀。也就是說(shuō)，冰河時(shí)代是地球歷史上的“異類(lèi)”，僅用米蘭科維奇周期并不能完全解釋進(jìn)入冰期的原因。洋流、板塊分布、甚至生物演化都是不能忽略的因素，當然更重要的因素還有溫室氣體，特別是二氧化碳在大氣中的所占比例。
南極的大陸冰川形成于1400萬(wàn)年前，與板塊運動(dòng)導致南美洲、澳洲與南極洲分離，從而形成狂暴的寒流——南極環(huán)流有關(guān)圖/scotese
根據一項2016年1月發(fā)表于Nature的研究，德國波茨坦氣候影響研究所的Andrey Ganopolski等發(fā)現，在地球歷史上最近的8次冰期中，受米蘭科維奇周期控制的北半球日照強度和大氣二氧化碳濃度是關(guān)鍵指標。同時(shí)他們的結果表明，即使人類(lèi)從現在開(kāi)始減緩對碳平衡的干擾，下一次冰期的啟動(dòng)也會(huì )在10萬(wàn)年之后。Ganopolski表示：“即使沒(méi)有人為的氣候變化，冰期也不會(huì )在5萬(wàn)年內到來(lái)，這使得全新世成為第四紀的一個(gè)異常漫長(cháng)的間冰期。然而，根據我們的研究，燃燒化石能源所產(chǎn)生的額外二氧化碳，已經(jīng)足以將冰期再推遲5萬(wàn)年，甚至可能干脆跳出冰期循環(huán)。這令人難以置信，人類(lèi)已經(jīng)足以干擾造就如今世界的基本規則。”
研究使用了一個(gè)復雜的地球系統模型，同時(shí)模擬了大氣、海洋、冰川和全球碳循環(huán)。通常情況下，冰期由北半球夏季異常低強度的太陽(yáng)輻射啟動(dòng)，這是由于當前大陸板塊主要集中在北半球的緣故。而大氣中的二氧化碳能夠減緩這一趨勢。如果太陽(yáng)輻射較低的同時(shí)二氧化碳濃度也低于某一閾值，則地球就會(huì )進(jìn)入冰期。研究者表示：“冰河時(shí)代塑造了地球如今的面貌，但現在是人類(lèi)燃燒的化石能源決定地球的未來(lái)。我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代‘人類(lèi)世’，在這一階段人類(lèi)本身成為了地質(zhì)營(yíng)力?！?/p>
冰期啟動(dòng)與二氧化碳濃度和日照的關(guān)系圖/ Andrey Ganopolski et al.
圖中深藍線(xiàn)為從冰芯獲得的過(guò)去80萬(wàn)年的二氧化碳濃度；右側彩線(xiàn)為不同規模碳排放下的未來(lái)二氧化碳濃度；細灰線(xiàn)和延伸至右方的黑線(xiàn)為北緯65°最大夏季日照函數推導出的啟動(dòng)冰期允許的二氧化碳濃度閾值；下方粗灰線(xiàn)為等效成海平面高度的冰川體積；天藍色條標示過(guò)去8次冰期啟動(dòng)時(shí)二氧化碳濃度低于啟動(dòng)冰期的二氧化碳濃度閾值；右側的藍灰條標示可能的下一次冰川到來(lái)的時(shí)刻（沒(méi)有人類(lèi)活動(dòng)的情況）。
自80萬(wàn)年以來(lái)，地球總體展現著(zhù)冰期逐漸發(fā)展——迅速進(jìn)入間冰期——由于二氧化碳濃度低于閾值再次進(jìn)入冰期的循環(huán)，循環(huán)的周期大約是10萬(wàn)年的米蘭科維奇周期。今天的地球處于1萬(wàn)年以來(lái)的溫暖的間冰期，而上一次冰期開(kāi)始于11萬(wàn)年前。也就是說(shuō)，理論上我們應該會(huì )步入冰期循環(huán)。但是，由于工業(yè)革命以來(lái)人類(lèi)排放的二氧化碳（目前濃度已達400ppm，上圖上方虛線(xiàn)），下一次冰期的時(shí)間，甚至是否還會(huì )到來(lái)已經(jīng)不再確定。根據作者的估算，即使人類(lèi)累計碳排放量保持在500吉噸碳，也就是和目前相當的程度，下一次冰期的來(lái)臨時(shí)間也要推遲5萬(wàn)年之久。如果累計碳排放量達到1000吉噸碳，這很可能在21世紀內達到，甚至1500吉噸碳的話(huà)，那未來(lái)10萬(wàn)年將很可能不再有冰期了，第四紀也將會(huì )成為歷史。
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