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        地球上到底有多少碳

        2019-12-17 07:19:11袁越
        讀者 2020年1期
        關鍵詞:碳量碳循環(huán)大氣層

        袁越

        地球生命屬于碳基生命,碳無疑是地球上最重要的元素。那么,地球上到底有多少碳呢?如此重要的問題卻一直沒有準確答案,只有一個估算。

        大約10年前,來自全球數(shù)十個國家的1000多名地質(zhì)科學家決定聯(lián)合起來,向這個問題發(fā)起挑戰(zhàn)。他們在全球幾乎所有的火山和地質(zhì)活躍帶上安裝了測量儀器,以記錄從地下釋放出來的碳(主要為二氧化碳和一氧化碳)的總量,然后將這些數(shù)據(jù)匯總起來進行分析,得出18.5億吉噸(1吉噸等于10億噸)這個數(shù)字,這就是地球上所有碳元素的總量。

        這其中絕大部分碳被深深地埋在地下,地表部分(包括海洋、土壤和大氣層)含有的碳總量僅為4.35萬吉噸,在地球總碳量中的比重極小。

        所有地表碳當中,埋藏在海底深處的碳約為3.7萬吉噸,約占85.1%;海洋生物沉積物中的碳總量為3000吉噸,約占6.9%;陸地生態(tài)系統(tǒng)中的總碳量約為2000吉噸,約占4.6%;海洋表層中含有的碳約為900吉噸,約占2%;大氣層中含有的碳總量為590吉噸,僅占地表碳總量的1.4%。

        從這個角度來看,我們腳下的地球活像一枚定時炸彈,隱藏著巨大的風險。幸虧地球上有碳循環(huán),把地球大氣層中的碳總量維持在一個相對穩(wěn)定的水平上,生命才得以延續(xù)至今。

        碳循環(huán)的細節(jié)相當復雜,作為普通讀者,我們只需知道這個循環(huán)主要由兩部分組成。首先,大氣中的二氧化碳因光合作用進入生物的身體,其中的一部分生物碳隨著海洋生物的尸體沉入海底,再因板塊運動而被埋入地下。其次,埋在地下的碳由于地質(zhì)運動被重新翻到地表,然后隨著火山噴發(fā)被重新釋放到大氣層中,供植物吸收利用。地球的大氣溫度之所以能夠保持相對穩(wěn)定,主要原因就是,最近這5億年來,地球的地質(zhì)活動相對穩(wěn)定,使得每年通過火山噴發(fā)而釋放到大氣層中的碳維持在2.8億噸~3.6億噸的水平上,正好和沉入地下的生物碳的總量差不多。

        地質(zhì)研究顯示,在過去這5億年的時間里,地球的碳循環(huán)平衡曾經(jīng)遭到5次嚴重的破壞,其中就包括發(fā)生在6500萬年前的那次小行星撞擊地球事件。當時有一顆直徑超過10千米的小行星把地殼撞了個大窟窿,一下子釋放出425吉噸~1400吉噸的碳。這些碳所引發(fā)的全球氣候變化持續(xù)了數(shù)百年之久,導致大約75%的物種滅絕,其中就包括當時的陸上霸主——恐龍。

        統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,自工業(yè)革命以來,人類通過燃燒化石能源等方式一共向大氣層中釋放了大約2000吉噸碳,比那次導致恐龍滅絕的小行星撞擊事件所釋放的碳元素總量多得多。更可怕的是,這個過程還在持續(xù)之中,目前人類活動每年排放至大氣中的碳總量是火山噴發(fā)所排放的碳總量的40倍~100倍,這說明地球的碳循環(huán)已經(jīng)嚴重失衡了。

        (潛 途摘自《三聯(lián)生活周刊》2019年第41期,黎 青圖)

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