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白垩纪灭绝事件导致恐龙从地球上消失。互联网上的图片
在近5.5亿年的历史中，地球经历了五次物种大规模灭绝，每一次都将在短时间内导致地球上整个家族、秩序甚至生物种类的集体消失。现在，由于植物生存环境的破坏、自然资源的过度开发、污染和人类活动引起的气候变化，物种正在以比过去快1000倍的速度消失。专家预测，人类正面临第六次物种灭绝。
研究发现，每一次大规模灭绝事件都与大气和海洋中正常碳循环的完全颠覆有关。这些每隔几千到几百万年发生的碳变化导致了全球海洋物种的彻底灭绝。然而，科学家们还不能回答第六次大规模灭绝事件何时发生。主要原因是没有发现古代大规模碳异常与近百年来碳变化的相关点。
最近，答案似乎浮出水面-2100。麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授丹尼尔·罗斯曼计算并分析了5.5亿年间碳循环的主要变化，包括5次大规模灭绝，并确定了“临界灾难值”。他将这一数字与政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告提供的预测值进行了比较，发现2100年海洋碳总量将接近或远远超过这一临界值，导致第六次物种大规模灭绝。
“灾难门槛”出现
罗斯曼以前研究过历史上最严重的灭绝——二叠纪末的生物灭绝。结果表明，当时95%以上的海洋物种灭绝与地球系统碳量的巨大波动密切相关。从那时起，他决定对第六次灭绝的可能性进行深入研究。
罗斯曼提出了两个关键点。一旦其中一个被跨越，大规模灭绝就会发生。鉴于历史大规模灭绝事件的时间跨度长达数千年至数百万年，碳循环变化率可作为参考临界值。如果这个速度足够快，地球的生态系统无法适应，物种将会大量灭绝。然而，碳循环的变化率在今天的短时间内将不再重要，变化的幅度是决定物种灭绝可能性的重要参数。
最后，他根据物理学的基本原理推导出一个简单的数学公式，将碳变化的临界速率和幅度与时间尺度联系起来，并假设这个公式可以预测物种的大规模灭绝或其他全球性灾难。
从历史科学研究数据中寻找答案
为了验证这个数学公式是否经得起历史事件的检验，罗斯曼查阅了数百篇已发表的地球化学研究论文，发现了31个与过去5.42亿年碳循环的巨大变化有关的灾难性事件。在这些论文中，地球化学研究人员利用碳-12和碳-13同位素的相对丰度记录了这31次灾害和5次大规模灭绝期间碳含量的变化。通过数学变换，罗斯曼将这些相对丰度转化为海洋碳的增加，并最终绘制出海洋碳的增加与时间跨度的关系图。
罗斯曼发现该图有一个临界值，31个事件中的大多数都低于临界值，这表明尽管这些事件涉及碳的显著变化，但变化相对较低，不足以破坏地球系统并导致物种的大规模灭绝。相比之下，5次大规模灭绝中有4次超过了临界值。二叠纪最严重的灭绝超过临界值最多。
在2100年，碳循环可能进入一个不稳定的边界。
罗斯曼用这个公式计算出今天海洋碳增量的临界值大约是3100亿吨，通过比较，他发现这个值接近IPCC对2100年的预测。根据最新的IPCC预测报告，到2100年，人类增加到海洋中的碳总量将低至3000亿吨。如果不采取有效措施，最高可达5000亿吨，远远超过3100亿吨的临界阈值。
这是否意味着在2100年，在世纪之交，人类将迎来第六次物种大规模灭绝？罗斯曼说:“如果不通过政策和技术严格控制二氧化碳排放，碳循环将进入一个不稳定的边界，并以不可预测的方式运行。历史告诉我们，这种行为通常与大规模灭绝有关。”
2100年，世界可能进入“未知领域”。
