地球軌道擺動在恐龍時代造成了快速的氣候混亂

這些類型的突然變化被稱為千年尺度氣候事件，表明地球氣候系統的重組速度比僅地球軌道緩慢變化所預期的要快得多。

多年來，研究人員認為如此快速的氣候波動主要與大冰蓋的生長和崩塌有關。這留下了一個未解之謎。在地球歷史上幾乎不存在冰蓋的溫室時期，類似的快速氣候變遷是如何發生的？

一項新的國際研究現在可能會提供答案。

科學家將熱帶振盪與快速氣候變遷連結起來

由中國地質大學（北京）王正山教授領導的研究小組與比利時、奧地利和中國的科學家合作，發現證據表明，即使在無冰溫室氣候下，地球軌道的緩慢變化也可能導致氣候突然波動。他們的研究結果發表在 自然通訊。

研究人員分析了來自中國松遼盆地的沉積物岩心，這些沉積物沉積於大約 8,300 萬年前的晚白堊紀。當時地球處於溫室狀態，大氣中二氧化碳含量非常高₂ 平坦且幾乎沒有極地冰原。

這些沉積岩芯來自白堊紀大陸科學鑽探項目，這是王教授於2006年發起的國際鑽探工作。

地球的前進週期如何影響氣候？

地球並不是完全靜止地旋轉。它的軸像旋轉的陀螺一樣隨著時間緩慢擺動，這種運動稱為軸向進動。完整的振盪大約需要26,000年。

由於這種振盪與地球橢圓軌道的逐漸變化相互作用，因此產生了持續約 19,000 和 23,000 年的兩個主要氣候週期。這些週期影響不同季節陽光在北半球和南半球之間的分佈，使其成為長期氣候模式的重要驅動因素。

這種效應在熱帶地區尤其重要。由於地軸相對於其軌道傾斜，熱帶以外的地區在夏至附近會經歷年度太陽輻射峰值。熱帶地區的表現有所不同。它們在春分點附近接收太陽輻射的年度峰值，在至日附近接收年度太陽輻射的谷值。

這種獨特的熱帶陽光模式每年造成四個季節性太陽變化的峰值。隨著時間的推移，這種模式會產生持續約 5,000 年的季度氣候週期。

來自恐龍時代的證據

研究小組在古代沉積物記錄中發現了這些循環的有力證據。

研究人員利用地球化學資料、礦物分析和生物擾動模擬，發現白堊紀晚期反覆出現潮濕和乾燥的氣候循環。這些轉變以大約 4,000 至 5,000 年的規律節奏發生。這些振蕩的強度也會根據與地球軌道偏心率變化相關的更長的 10 萬年軌道周期而變化。

結果與赤道太陽輻射如何響應地球軌道幾何形狀的理論預測非常吻合。

研究人員表示，這表明僅熱帶陽光的變化就能夠引起顯著的氣候波動。他們的光譜分析還表明，這些 5,000 年的循環可以透過非線性氣候交互作用導致持續 1,800 至 4,000 年的更快的氣候波動。

總之，所有證據表明，白堊紀晚期全球暖化期間的地球氣候遠遠不穩定。相反，它在與進動週期相關的軌道強迫的影響下，在潮濕和乾燥的條件之間反覆切換。

這對地球的未來意味著什麼？

「在白堊紀晚期，大氣中存在二氧化碳₂ 維也納大學古氣候學家邁克爾·瓦格納教授表示：“這一水平已達到百萬分之 1,000 左右，與本世紀末的預期相當。” “這使得白堊紀溫室氣候成為了解地球未來的有用類比。”

研究的第一作者張志峰總結道：「由於地球的軌道結構將在數十億年內保持穩定，我們發現天文進動與千年尺度的氣候週期之間存在密切聯繫，這意味著高頻氣候振盪，例如在白堊紀所見的氣候振盪，也可能在更溫暖的未來出現——也許以比之前想像的更可預測的方式出現。」

該工作得到了國家重點科技攻關計畫「地球深部探測與礦產資源勘查」（No. 2024ZD1001105）、國家自然科學基金項目（No. 42272134 to YH、42488201 to CW、42502020 to ZZ、42172137 至 CM13721372020 to ZZ、42172137）、國家研發項目的重點項目。中國（No. 2023YFF0804000 to CM），「深時數位地球」領軍科技人才團隊，獲得中國地質大學（北京）中央高校深時數位地球前沿科學中心（中央高校基本科研業務費專項資金）（No. 2652023001 to CW）和CPSF博士後資助計畫的資助編號 Z1202020020 Z72020020 ZZ70202020：Z20202020：Z7202020：Z7202020：CZ20202020：CZ2020020：C202020：2020202020：2020202020：2020202022：第62020220 年博士後的資助項目。 QY 是參與 FNRS 科學研究基金會 (FRS-FNRS) 的高級研究員，並感謝 FRS-FNRS 資助號 T.0246.23 的支持。 ZZ非常感謝中國博士後科學基金（No. 2025M770431）的資助。 ACDS 感謝 FNRS WarmAnoxia 的支持（補助 T.0037.22）。