古地理因素对显生宙风化速率的影响及其对气候调节的启示

《Nature Communications》：Paleogeographic controls on Phanerozoic weathering rates and implications for climate regulation

　　

摘要

地球的气候在数十亿年间一直适合生命存在，这种稳定性通常归因于硅酸盐风化的负面反馈作用——即陆地上的硅酸盐岩石发生化学分解，随着气候变暖，这一过程会加速吸收大气中的二氧化碳。然而，究竟是温度还是水文因素主导了这种反馈机制，目前尚无定论。本文表明，这两种因素会留下地理上的“痕迹”：在一系列 continental 构造随机化的气候模拟中，受温度控制的风化作用与热带陆地面积有关，而受水文因素控制的风化作用则与大陆的分裂程度相关。较强的风化作用会吸收更多二氧化碳，从而冷却地球，因此这两种机制分别预测了温度与其控制因素之间的负相关性。重建的全球气温数据（覆盖 4.8 亿年历史）与热带陆地面积呈负相关，但在大约 2.95 亿至 2 亿年前（即超大陆盘古大陆存在期间），气温数据反而与大陆分裂程度呈负相关。由此可见，稳定地球气候的机制可能经历了演变，在大部分时间里，温度控制机制占据了主导地位。