地球還會進入冰河時代嗎？

我們是中科院主管、科學出版社主辦，與日本知名科普雜誌Newton版權合作的一本綜合性科普月刊。

如果你看過《冰河時代》的話，一定對當時冰封的大陸和猛獁象、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於大約1萬年前，那麼，人類還會面臨下一次冰河時代嗎？

答案很有可能是不會。作為一種空前的地質營力，人類對地球的改變已經足以抑制下一次冰期的啟動。

在解釋這個回答前，我們需要解釋地球是如何進入冰期的。或許你會聽說過米蘭科維奇周期這個詞嗎。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的周期性變化，能夠影響地球接受太陽輻射的強度。

不過，天文學周期自地球誕生以來就已經存在，而冰期卻並非亘古永存。如果只看自5.4億年以來的顯生宙，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260萬年以來的第四紀。也就是說，冰河時代是地球歷史上的「異類」，僅用米蘭科維奇周期並不能完全解釋進入冰期的原因。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佔比例。

南極的大陸冰川形成於1400萬年前，與板塊運動導致南美洲、澳洲與南極洲分離，從而形成狂暴的寒流——南極環流有關圖/scotese

根據一項2016年1月發表於Nature的研究，德國波茨坦氣候影響研究所的Andrey Ganopolski等發現，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鍵指標。同時他們的結果表明，即使人類從現在開始減緩對碳平衡的干擾，下一次冰期的啟動也會在10萬年之後。Ganopolski表示：「即使沒有人為的氣候變化，冰期也不會在5萬年內到來，這使得全新世成為第四紀的一個異常漫長的間冰期。然而，根據我們的研究，燃燒化石能源所產生的額外二氧化碳，已經足以將冰期再推遲5萬年，甚至可能幹脆跳出冰期循環。這令人難以置信，人類已經足以干擾造就如今世界的基本規則。」

研究使用了一個複雜的地球系統模型，同時模擬了大氣、海洋、冰川和全球碳循環。通常情況下，冰期由北半球夏季異常低強度的太陽輻射啟動，這是由於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。如果太陽輻射較低的同時二氧化碳濃度也低於某一閾值，則地球就會進入冰期。研究者表示：「冰河時代塑造了地球如今的面貌，但現在是人類燃燒的化石能源決定地球的未來。我們已經進入了一個新時代『人類世』，在這一階段人類本身成為了地質營力。」

冰期啟動與二氧化碳濃度和日照的關係圖/ Andrey Ganopolski et al.

圖中深藍線為從冰芯獲得的過去80萬年的二氧化碳濃度；右側綵線為不同規模碳排放下的未來二氧化碳濃度；細灰線和延伸至右方的黑線為北緯65°最大夏季日照函數推導出的啟動冰期允許的二氧化碳濃度閾值；下方粗灰線為等效成海平面高度的冰川體積；天藍色條標示過去8次冰期啟動時二氧化碳濃度低於啟動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的時刻（沒有人類活動的情況）。

自80萬年以來，地球總體展現著冰期逐漸發展——迅速進入間冰期——由於二氧化碳濃度低於閾值再次進入冰期的循環，循環的周期大約是10萬年的米蘭科維奇周期。今天的地球處於1萬年以來的溫暖的間冰期，而上一次冰期開始於11萬年前。也就是說，理論上我們應該會步入冰期循環。但是，由於工業革命以來人類排放的二氧化碳（目前濃度已達400ppm，上圖上方虛線），下一次冰期的時間，甚至是否還會到來已經不再確定。根據作者的估算，即使人類累計碳排放量保持在500吉噸碳，也就是和目前相當的程度，下一次冰期的來臨時間也要推遲5萬年之久。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，那未來10萬年將很可能不再有冰期了，第四紀也將會成為歷史。

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