全球碳循环对地球气候施加了实质性的控制。 尽管如此，地球上的生命在过去的 3.7 亿年里一直在不停地跳动。 了解地球的历史、人为气候变化的长期影响以及行星的宜居性取决于气候在地质时间尺度上的维持方式。
麻省理工学院简介 科学家们已经证实，地球有一个“稳定反馈”机制，它在数百万年的时间里发挥作用，将气候从边缘拉回，并将全球温度保持在一个稳定、适宜居住的范围内。
据科学家称，这种可能的机制是硅酸盐风化。 这是一个地质过程，在这个过程中，硅酸盐岩石缓慢而稳定的风化涉及化学反应，最终导致 二氧化碳 从大气中进入海洋沉积物，将气体困在石头中。
长期以来，科学家们认为硅酸盐风化在控制 地球的碳循环. 它的机制可能会提供一种地质学上恒定的力量来控制二氧化碳和全球温度。 然而，直到现在，还没有观察到这种反馈持续运作的直接证据。
在这项研究中，科学家们研究了记录过去 66 万年全球平均温度变化的古气候数据。 后来通过应用数学分析，该团队确定数据是否揭示了在地质时间尺度上控制全球温度的稳定现象的任何特征模式。
他们发现，在数十万年的时间里，似乎确实存在一种稳定的地球温度振荡被驯服的模式。 这种影响的持续时间与预测的硅酸盐风化时间范围相当。
科学家通过地质历史研究了全球温度波动的数据。 他们想确认稳定反馈是否真的起作用了。 他们使用了之前研究人员获得的各种全球温度记录，包括保存下来的 南极冰 史前海洋化石和贝壳的化学成分的核心和数据。
麻省理工学院地球、大气和行星科学系 (EAPS) 的研究生 Constantin Arnscheidt 说， “这整个研究之所以成为可能，是因为在提高这些深海温度记录的分辨率方面取得了巨大进步。 现在我们有 66 万年前的数据，数据点最多相隔数千年。”
科学家在研究中使用的数学分析包括随机微分方程。 这些方程通常用于揭示波动较大的数据集中的模式。
Arnscheidt 解释说， “我们意识到这个理论可以预测你所期望的 地球的温度 如果在某些时间尺度上有反馈作用，历史就会看起来像。”
由于这种方法，科学家们可以分析过去 66 万年全球平均温度的历史。 他们还确定了每个时间尺度内是否出现了任何稳定反馈模式。
麻省理工学院地球物理学教授丹尼尔罗斯曼说， “从某种程度上说，就像你的车在街上飞驰，你一踩刹车，滑了很久才停下来。 当系统恢复到稳定状态时，摩擦阻力或稳定反馈会在一个时间范围内启动。”
在没有稳定反馈的情况下，温度波动应随时间增加。 然而，该团队的调查确定了一个变化没有改善的机制，这表明在波动变得过度之前存在稳定机制。 科学家预测硅酸盐风化的数十万年与这种稳定效应的时间尺度相吻合。
科学家们发现，这些数据并没有显示出任何在较长时间尺度上的稳定反馈。 也就是说，在超过一百万年的时间尺度上，似乎没有任何反复出现的全球温度回落。 那么，在这些更长的时间尺度上，是什么让全球温度得到控制？
罗斯曼说， “有一种观点认为，机会可能在决定为什么生命在 3 亿年后仍然存在方面发挥了重要作用。”
换句话说，随着地球温度在较长时间内波动，这些波动在地质意义上可能恰好足够小，处于稳定反馈（如硅酸盐风化）可以周期性地控制气候的范围内，并且更重要的是，在宜居带内。
杂志参考：
- Constantin W. Arnscheidt 等人。 不同时间尺度上是否存在稳定地球系统反馈。 科学进展。 DOI： 10.1126/sciadv.adc9241
