科学家揭示了晚中新世纪全球变冷的驱动机制

近日，南方科技大学海洋科学与工程系讲座教授刘青松团队在《自然通信》中发布了最新的研究成果。研究小组系统阐述了晚中新世界全球气候变冷的驱动机制，创新性地提出了全球磷酸盐风化过程对海洋碳循环的巨大影响。

晚中新世是一个跨越1160万至530万年前的地质历史阶段，见证了全球结构、生态系统和气候的重大转变。研究人员发现，晚中新世气候变冷导致全球气温在70万至5.4百万年之间下降，达到现代海洋气温。在此期间，随着新一代的长期冷却和大气二氧化碳的下降，海底和浅水区的海洋温度显著下降。

因此，晚中新世阶段作为一个重要的“时间窗口”，可以在比现代更温暖的条件下研究气候与全球碳循环的相互作用，从而提高对气候问题与陆地生态系统响应的相关预测。

在许多洋盆的记录中，科学家们发现，在晚中新世阶段，世界上出现了长期持续的碳同位素负偏移，即“晚中新世碳偏移”。虽然目前的研究提出了各种假设，认为陆地和海底碳储存的变化是晚中新世气候变冷的主要原因，但其背后的驱动力仍存在很大争议。例如，大气二氧化碳的减少被认为是促进全球变冷和相关陆地生态系统变化的核心作用。然而，在晚中新世阶段，硅酸盐风化和磷酸盐风化的相对强度变化及其对碳消耗的影响仍不清楚。

针对这些谜题，研究小组通过沉积记录和数值模拟发现，全球磷酸盐风化过程对海洋碳循环和全球冷却产生了巨大的影响。

近年来，研究小组根据西太平洋多金属壳在晚新一代和洋流动力学方面开展了大量工作。通过对西太平洋麦哲伦海山区多金属壳样品的环境磁学和地球化学分析，研究小组为晚中新世期海洋磷酸盐浓度的持续梯度增加提供了重要证据。生物地球化学模拟数据显示，磷酸盐和硅酸盐在晚中新世风化过程中存在明显的脱耦现象。研究进一步指出，青藏高原隆升引起的磷酸盐风化增强，可能通过提高初级生产力和海洋动物泵导致全球二氧化碳减少。

本研究强调了晚中新世界陆地磷风化在全球气候转型中的重要作用，为了解海洋碳循环与全球气候变化之间的耦合提供了一个新的视角。同时，该发现可用于改善对未来气候问题和陆地生态系统反应的预测。