9,200 萬年前至 8,300 萬年前,距南極約 1,000 公里的範圍內,一片多樣化的雨林(如這位藝術家的重建作品所示)蓬勃發展。
J.麥凱/阿爾弗雷德韋格納研究所(CC-BY 4.0)
從前,世界底部附近有一片沼澤雨林。
從南極洲西部海底提取的埋藏沉積物含有古老的花粉、根化石和其他化學證據,顯示距南極不到一千公里的地方有數百萬年前繁衍生息的多樣化森林。
這些沉積物讓人們能夠從最南端一睹白堊紀中期(9,200萬至8,300萬年前)地球的溫暖程度。 透過分析沉積物中的植被痕跡,研究人員重建了該地點的氣候條件。 森林年平均氣溫約攝氏13度,夏季氣溫高達高達 20° 或 25° C,該團隊在 4 月 2 日報道自然。
根據從靠近赤道的海底收集的化石和沈積物的分析,白堊紀中期是過去 1.4 億年來地球上最溫暖的時期之一。 大氣中的二氧化碳含量被認為至少為百萬分之千。 (今天大氣中的二氧化碳濃度平均約 407 ppm,是過去 80 萬年來的最高值。
但海洋地質學家約翰·克拉格斯(Johann Klages) 表示,要使森林在如此遙遠的南方繁衍生息,必須存在比之前想像的更嚴重的溫室條件,大氣中的二氧化碳含量在1,120 至1,680 ppm 之間。
德國不來梅港阿爾弗雷德韋格納研究所的克拉格斯說:“它向我們展示了二氧化碳的極端效力——二氧化碳的真正作用。” “即使四個月沒有光照,[南極洲]仍然可能擁有溫和的氣候。”
該團隊從阿蒙森海灣內取回了 30 公尺長的核心,今天就在那裡快速融化的思韋茨冰川和松島冰川排入大海(序號:1/7/20)。 克拉格斯說,甚至在分析岩心之前,研究人員就知道它很特別:底部三公尺厚的沉積物(相當於白堊紀中期)顯示出根的痕跡。
「我們在南極洲看到過許多岩核,但我們從未見過這樣的東西,」克拉格斯說。

核心的花粉表明,這片潮濕的古老森林是針葉樹、蕨類植物和開花灌木以及細菌墊(序號:2011 年 5 月 16 日)。 沉積物分析顯示沒有鹽的痕跡,顯示這是一個淡水沼澤。
克拉格斯說,森林數據也是有力的證據,顯示白堊紀中期南極洲基本上沒有冰。 僅靠高二氧化碳不足以使如此接近極地的氣溫保持溫暖。 例如,如果存在明亮的白色冰蓋,它會將大部分入射陽光反射回太空,使陸地保持寒冷。 但植被覆蓋會產生相反的效果,吸收更多的太陽熱並加劇溫室效應。
休士頓大學地質學家朱莉婭·韋爾納 (Julia Wellner) 表示,這項研究不僅清楚地記錄了南極氣候變暖的情況,還記錄了南極多樣化的森林植物群。
「這篇論文很好地提醒我們,僅僅因為南極有一塊大陸,並不意味著它一定到處都有冰,甚至特別寒冷,」韋爾納說。
至於這項發現對現代氣候變遷和南極洲冰川融化有何意義(如果有的話),韋爾納指出,很難直接進行比較。 今天的大氣二氧化碳水平遠低於白堊紀中期的水平,但仍在上升。 大陸板塊已經移動了數百萬年——在地球不斷變化的構造板塊的推動和拉動下——在一定程度上導致了海洋和大氣環流模式與過去不同。
韋爾納說,這項研究確實強調了不同回饋(例如冰蓋的存在或不存在)對整體氣候的強大作用。 目前尚不清楚此類回饋在未來可能發揮什麼作用。 例如,目前的南極冰蓋理論上可以緩和失控的溫室變暖,即使二氧化碳繼續在大氣中累積。
克拉格斯也同意。 「地球上存在的冰是一份大禮物,」他說。 “而且[我們]應該盡一切努力來保持它。”