板块运动与地球气候

2020年新冠疫情暴发之后，很多人都被关在了家里，其中就包括英国布里斯托大学（University of Bristol）的一位名叫亚历山大·范斯沃斯（Alexander Farnsworth）的古气候研究者。有一天他在网上闲逛，看到一篇论文预测2.5亿年之后地球上将会出现一块新的超级大陆。这个消息引起了他的兴趣，于是他利用职务之便将英国气象局（Met Office）开发的一个气候模型放到布里斯托大学的超级计算机上跑了一遍，看看2.5亿年之后的地球气候将会是怎样的。运算结果让他大吃一惊，那时的地球平均气温将会超过40℃，这就意味着绝大多数哺乳动物将会灭绝。

范斯沃斯博士将这个结果写成论文，发表在2023年9月25日出版的《自然·地球科学》（Nature Geoscience）杂志上。其实2.5亿年是一个超出普通人想象的漫长时间，今天的我们完全不必担心，但我们可以借此机会了解一下地球的板块运动为什么会影响地球的气候，从而帮助我们理解生命在进化的过程中到底经历过怎样的挫折。

根据这篇论文，2.5亿年之后地球升温有三大原因：首先是太阳的光照强度将会增加2.5%，这是地球增温的外部原因；其次，超级大陆的形成会伴随着火山活动的增加，从火山口喷出的大量二氧化碳将会增加地球的温室效应。不过，这个说法很快遭到了部分专家的质疑，比如德国地质学家沃尔夫冈·基斯林（Wolfgang Kiessling）就认为地球内部的热量会随着地球年龄的增加而不断减少，所以2.5亿年之后的火山活动强度并不会增加太多。

再次，也是最有意思的原因，就是板块运动本身所带来的升温效应。当欧亚大陆和美洲大陆合并成一个超级大陆时，大陆中心区域因为距离海洋太远而变成了沙漠。这件事会造成两个后果：一是陆地植被减少，光合作用总量降低；二是降雨量减少导致陆地上的沙土不再能顺利地流入大海，这同样会妨碍大气二氧化碳的固定。原来，地壳内储量丰富的硅酸盐会在雨水的帮助下和大气二氧化碳发生反应，变成碳酸钙和二氧化硅（沙子），这个过程被称为硅酸盐的风化（silicate weathering）。正常情况下，风化产物会被雨水冲进大海，这就相当于把大气二氧化碳埋入了地下。

还有一个因素会影响最终的结果，那就是这块超级大陆的位置。根据计算，超级大陆最有可能形成于赤道附近，那么上述增温效应都将变成现实。但如果这块超级大陆最终漂移到了地球的两极地区，那么陆地上覆盖的冰层会将太阳光反射回去，这就抵消了部分增温效应。

类似的事情曾经发生在南极大陆，这块大陆是在1.2亿年前漂到现在这个位置上的，因为洋流的作用，来自热带的海水可以畅通无阻地流到高纬度地区，所以南极大陆一直没有结冰。直到大约1500万年前，南极大陆和南美大陆彻底分开，德雷克海峡被打通，环南极洋流终于成为一个封闭的圆环，把来自赤道的温暖海水挡在了外面。于是南极大陆铺上了一层厚厚的冰盖，直接导致地球温度的下降。

哺乳动物身上有皮毛，不怕低温，所以地球降温是哺乳动物崛起的重要原因。但哺乳动物非常害怕高温，如果地球大气温度超过了体温的话，几乎所有的陆地哺乳动物都将被热死。相比之下，像爬行动物这样的变温动物更能适应高温环境，所以2.5亿年之后地球将会回到侏罗纪公园的时代，重新成为爬行动物的天下。 气候