在侏羅紀(jì)早期的時空長廊里，一場跨越億萬公里的引力互動正悄然改寫地球的氣候劇本。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（下稱南京古生物所）團(tuán)隊牽頭，在準(zhǔn)噶爾盆地的沉積地層中發(fā)現(xiàn)，1.8億年前太陽系的混沌行為通過火星與地球的引力共振，精準(zhǔn)調(diào)控著全球碳循環(huán)的節(jié)律。這場“星際協(xié)奏”被遠(yuǎn)古植物以碳同位素的形式記錄在巖層中。
這項7月1日發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》的研究，不僅為限定深時太陽系混沌行為、檢驗行星演化模型提供了關(guān)鍵地質(zhì)證據(jù)，更揭示地球氣候系統(tǒng)存在“星際引力節(jié)拍”與“地球內(nèi)力鼓點”的協(xié)同作用。
太陽系的“混沌魔咒”
太陽系的動力學(xué)穩(wěn)定性是天文學(xué)研究的核心問題之一。
1812年，法國著名天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯曾提出，根據(jù)行星的初始位置和萬有引力定律，理論上可以恢復(fù)所有行星的運動軌跡。
然而，實際情況因N體問題而復(fù)雜，行星間的引力共振導(dǎo)致太陽系呈現(xiàn)混沌特性，微小的初始條件差異即可引發(fā)軌道不可預(yù)測的“蝴蝶效應(yīng)”。
盡管依靠現(xiàn)代超級計算機(jī)和高精度的數(shù)值模型，天文學(xué)家能夠預(yù)測6千萬年內(nèi)的行星軌道演化，但突破這一時間限制，必須依靠地質(zhì)記錄的反演研究。
地球軌道的偏心率、歲差和斜率等參數(shù)，如同宇宙調(diào)音師的旋鈕，通過調(diào)控地表日照量在沉積地層中刻下氣候年輪。我國準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育的連續(xù)中新生代陸相沉積，因完整保存了早侏羅世晚期三工河組的沉積序列，成為破解深時太陽系混沌行為的“天然實驗室”。
準(zhǔn)噶爾盆地的“碳同位素密碼本”
研究人員對準(zhǔn)噶爾盆地郝家溝剖面展開“地毯式勘探”。
通過天文旋回地層學(xué)、有機(jī)碳同位素分析、孢粉學(xué)等多學(xué)科交叉研究，他們首次發(fā)現(xiàn)約1.8億年前的Jenkyns全球升溫事件（托阿爾期大洋缺氧事件），與火星—地球160萬年超長偏心率周期呈現(xiàn)驚人吻合。
晚三疊世至早侏羅世時，準(zhǔn)噶爾盆地地處潘吉亞超級大陸高緯度區(qū)，曾是大型淺水湖泊系統(tǒng)。研究團(tuán)隊排除有機(jī)質(zhì)來源、微生物降解等干擾因素后證實：三工河組中陸地高等植物構(gòu)成的有機(jī)質(zhì)，其碳同位素波動直接反映大氣二氧化碳的變化。
進(jìn)一步分析顯示，地層中暗藏160萬年的引力周期——該周期如同一臺“宇宙節(jié)拍器”，通過調(diào)控全球可交換碳庫，驅(qū)動大氣碳同位素周期性波動并被植物記錄。結(jié)合晚三疊世180萬年、早侏羅世早期240萬年的周期記錄，首次在地質(zhì)記錄中證實中生代早期火星—地球引力周期的混沌演化。
地球往事有新解
研究團(tuán)隊精確鎖定三工河組中詹金（Jenkyns）事件層位，發(fā)現(xiàn)該層克拉梭粉孢粉高度富集，佐證當(dāng)時準(zhǔn)噶爾盆地氣候干旱高溫，極可能與開魯-菲拉超級火山噴發(fā)相關(guān)。
更關(guān)鍵的是，事件層位對應(yīng)超長偏心率周期引發(fā)的碳同位素負(fù)偏期，但其波動幅度僅為傳統(tǒng)海洋記錄的1/3——這揭示出關(guān)鍵機(jī)制：全球變暖可能放大了深水環(huán)境中軌道周期對碳庫的擾動，而淺水湖泊沉積如同“純凈記錄儀”，更真實保留了碳循環(huán)受太陽系引力與火山活動雙重驅(qū)動的本質(zhì)。
文章通訊作者、南京古生物所研究員王博對《中國科學(xué)報》表示，1.8億年前的地球往事恰似一部“氣候啟示錄”：太陽系的細(xì)微引力變動與地球內(nèi)部過程的耦合，可能觸發(fā)遠(yuǎn)超預(yù)期的環(huán)境劇變。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2419902122.
準(zhǔn)噶爾盆地郝家溝剖面三工河組野外工作現(xiàn)場。課題組供圖
本文鏈接：太陽系“混沌舞步”與地球碳循環(huán)的隱秘交響http://m.sq15.cn/show-11-22855-0.html
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