加州大学伯克利分校 马太福音
2016年，爪哇中部的弧形火山苏宾
加州大学伯克利分校的科学家和他们的同事称，从1500万年前开始，整个东南亚岛弧的火山岩隆起引发了全球变冷，最终导致18000年前覆盖北美和北欧大部分地区的冰盖融化
信用:加州大学伯克利分校照片由郁姆公园 一项新的研究称，格陵兰冰盖的存在应归功于过去1500万年东南亚岛弧的生长——从苏门答腊一直延伸到新几内亚
根据加州大学伯克利分校、加州大学圣巴巴拉分校和法国图卢兹的一家研究所的研究人员的分析，随着澳大利亚大陆将这些火山岛推出海洋，岩石暴露在混合有酸性二氧化碳的雨水中
岩石中的矿物质溶解并与碳一起被冲入海洋，消耗了足够的二氧化碳来冷却地球，并允许北美和北欧形成大冰原
该研究的资深作者、加州大学伯克利分校地球和行星科学副教授尼古拉斯·斯旺森-希塞尔说:“澳大利亚的大陆地壳被推平进入这些火山岛，给你的是赤道以南真正的高山。”
“因此，在一个温暖潮湿的地区，土地面积大幅增加，而且有许多岩石类型能够自然吸收碳
" 从大约1500万年前开始，这座热带山地建筑减少了大气中的二氧化碳，降低了温室效应的强度，并使地球变冷
大约300万年前，地球的温度足够低，足以让雪和冰在整个夏天保持不变，并在北半球形成巨大的冰盖，就像今天覆盖格陵兰岛的冰盖一样
一旦北半球冰盖增长，其他气候动态导致每40，000到100，000年一次冰川最大值和最小值的循环
大约15000年前，在最近的冰川最大值时期，巨大的冰原覆盖了加拿大的大部分地区，美国北部
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，以及斯堪的纳维亚和大部分不列颠群岛
斯旺森-希塞尔说:“如果没有发生在东南亚岛屿的碳封存，我们就不会有包括格陵兰冰盖和这些冰川和间冰期循环在内的气候。”
“我们就不会越过这个大气二氧化碳阈值来引发北半球冰盖
" 由于人类排放增加了大气中的二氧化碳浓度，北部冰原的周期性增长和下降——冰川最大值和最小值的循环——很可能被推迟
“一个花了数百万年的过程，我们在100年内逆转了，”斯旺森-希塞尔说
“在未来几万到几十万年内，东南亚等地的地质作用将再次降低大气中的二氧化碳水平——当人类面临当前全球变暖的影响时，这一速度慢得令人沮丧
" 加州大学伯克利分校的博士生Yuem Park、Swanson-Hysell和他们的同事，包括加州大学圣巴巴拉分校的弗朗西斯·麦克唐纳和图卢兹大学环境学院的伊夫·戈德里斯，将在本周的《美国国家科学院院刊》上发表他们的发现
从左边的苏门答腊岛到右边的新几内亚岛，东南亚岛屿的海岸线和面积是如何在过去1500万年间随着它们从海洋中出现而增加的
在过去的500万年里，面积的显著增加与北半球的冷却和冰川作用同时发生
一项新的分析表明，这些热带山脉的上升导致了大气二氧化碳的减少，从而推动了这种降温
荣誉:尼古拉斯·斯旺森-希塞尔 岩石风化吸收碳 地质学家长期以来一直在推测地球周期性变暖和变冷的过程，偶尔会用冰覆盖整个地球，使其变成所谓的雪球地球
一旦科学家意识到，在数百万年的过程中，构造过程像巨大的拼图块一样在地球上移动陆地，他们就寻找大陆运动——碰撞——和冰河时期之间的联系
地球轨道的周期是覆盖长期变暖和变冷的4万年或10万年温度波动的原因
在过去的5000万年里，喜马拉雅山脉在亚洲中纬度地区的兴起是一个主要的降温候选，也是在没有冰盖的漫长地质时期之后冰川气候的开始
然而，几年前，斯旺森-希塞尔和麦克唐纳发现了热带地区的造山运动和过去5亿年冰河期时间间隔的开始之间的相关性
2017年，他们提出，4.45亿年前的一次大冰期是由热带地区的造山活动引发的，随后在2019年，他们对冰川气候的最后四个时间间隔以及大陆和热带岛弧之间的碰撞进行了更全面的关联
他们认为，增加岩石与矿物的接触，可以隔离碳，加上大量温暖的热带降雨，尤其有效地从大气中吸收二氧化碳
这个过程包括消耗二氧化碳的岩石的化学溶解，然后二氧化碳被锁定在海洋中形成石灰石的碳酸盐矿物中
斯旺森-希塞尔说，你在海滩上发现的贝壳中的钙可能来自世界另一端的热带山脉
“我们建立了这类造山事件的新数据库，然后重建了它们发生的纬度，”斯旺森-希塞尔说
“然后我们看到，嘿，当这种类型的山大量建在热带地区，也就是东南亚的环境中时，温度会下降很多
东南亚岛屿是我们在过去看到的最好的模拟过程
" 在目前的论文中，帕克、斯旺森-希塞尔和麦克唐纳与戈达德里斯合作，对东南亚岛屿大小变化时的二氧化碳水平进行了更精确的建模
研究人员首先重建了这些岛屿在过去1500万年间的规模，主要关注最大的岛屿:爪哇、苏门答腊、菲律宾、苏拉威西和新几内亚
他们计算出这些岛屿的面积从0
1500万年前的300万平方公里到今天的200万平方公里
加州大学圣巴巴拉分校的研究生伊利尔·安蒂拉是加州大学伯克利分校地球和行星科学的本科生，也是这篇论文的合著者，他对这方面的研究做出了贡献
左图:由科学小组重建的东南亚岛屿及其古老的较小区域(红色)
在过去的1500万年里，它们已经发展到现在的规模
右图:18000年前最后一次冰河时期北美冰盖的范围
北半球的大冰原最早形成于2
七百万年前
荣誉:尼古拉斯·斯旺森-希塞尔，加州大学伯克利分校 然后，他们使用戈迪里斯的GEOCLIM计算机模型来估计这些岛屿的增长是如何改变大气中的碳含量的
与加州大学伯克利分校博士后皮埃尔·马弗勒一起，他最近获得了博士学位
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在戈迪里斯的实验室里，他们更新了模型，以考虑不同岩石类型的可变效应
该模型与气候模型相联系，以便将二氧化碳水平与全球温度和降雨量联系起来
他们发现，太平洋东南边缘陆地面积的增加与全球变冷相对应，这是根据海洋沉积物中的氧同位素组成重建的
从模型中推断出的二氧化碳水平也与一些基于测量的估计相匹配，尽管斯旺森-希塞尔承认，估计100多万年前的二氧化碳水平是困难和不确定的
根据他们的模型，仅东南亚岛屿的化学风化作用就将二氧化碳含量从1500万年前的百万分之500以上减少到500万年前的百万分之400左右，最后减少到工业化前的百万分之280
化石燃料燃烧现在已经将大气中的二氧化碳水平提高到百万分之411——这是地球上数百万年来从未见过的水平
虽然北极冰川作用的阈值估计约为二氧化碳的280 ppm，但南极冰盖形成的阈值要高得多:约为750 ppm
这就是为什么南极冰盖的形成比北极早得多，大约在3400万年前
虽然研究人员的模型不允许他们孤立喜马拉雅山上升的气候影响，但他们的东南亚岛屿方案可以单独解释北半球冰盖的出现
他们确实探索了在同一时间发生的火山事件的影响，包括大规模的熔岩流，或洪水玄武岩，如在埃塞俄比亚和北美(哥伦比亚陷阱)
尽管这种岩石的风化被认为是冰河时期的触发因素，但该模型表明，与东南亚岛屿的崛起相比，这种活动所起的作用很小
“这些结果强调了地球的气候状态对热带地理的变化特别敏感，”作者总结道
斯旺森-希塞尔称赞校园的法国-伯克利基金为与戈迪里斯的初步合作提供了资源，这导致了美国国家科学基金会(NSF)的地球科学前沿研究项目的一大笔合作赠款，以进一步开展本文的研究
法裔美国人团队计划模拟其他过去的冰河期，包括4.45亿年前奥陶纪的冰河期，2017年，斯旺森-希塞尔和麦克唐纳提出的冰河期是由类似于今天东南亚岛屿发生的碰撞引发的
那次碰撞发生在阿巴拉契亚山脉建造的第一阶段
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位于热带地区
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