我们工厂排放的碳导致全球变暖是众所周知的，但除此之外，科学就变得具有争议性了。单位二氧化碳能使全球温度升高多少的细节，在气候变化文献中引起了激烈的辩论。
最被接受的数值来自政府间气候变化专门委员会（IPCC），该委员会认为，二氧化碳含量翻倍会导致气温上升1.5至4.5摄氏度。而“灾难性”气候变化（将终结我们目前的生活方式）的阈值是2摄氏度。
但是，这个结论，和所有从科学研究中得出的结论一样，是不确定的。对气候变化持怀疑态度的人们抓住了这种不确定性，暗示气候系统中可能存在隐藏的因素——“未知的未知”，这些因素可能会随着地球变暖而发挥作用。这些因素可能会突然改变地球对二氧化碳的反应方式，并使人们几乎不可能预测一百年后世界将有多暖或多冷。
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但是，发表在《自然》杂志上的一项新研究通过探索地球深层历史中的温暖时期，对这一论点提出了挑战。该研究发现，过去地球的气候对二氧化碳的反应方式与今天类似；隐藏的因素并没有突然启动来改变二氧化碳和温度之间的关系。
这些“因素”是诸如水蒸气、云、海冰、尘埃和植被之类的自然现象，所有这些都会对气候产生不同的影响。例如，水蒸气和海冰是强大的增温剂，而尘埃和海冰是降温剂。当科学家使用计算机模型来模拟气候变化时，他们会将所有这些因素转化为代码，并将其输入到地球的虚拟现实中。
但是，使用模型来了解温度如何响应二氧化碳可能具有挑战性。加州大学圣巴巴拉分校的古气候学家戴维·利（David Lea）在电话采访中说，这是因为模型取决于计算机代码如何很好地反映自然界，他并未参与这项研究。
古气候学家转而研究地球的历史，回到大约300万年前，当时地球比现在温暖的时期。那是上新世，一个早期人类祖先在非洲进化的时期。 《自然》杂志的研究发现，当时世界比现在温暖2至3摄氏度，二氧化碳水平也大致相似。北极没有海冰。
解码地球的二氧化碳历史
当然，重建300万年前的温度是相当困难的。为此，科学家们依赖于替代物——从海底或当时生活的生物的贝壳中采集的沉积物中包含的气候印记的痕迹。科学家们在海洋中航行，并钻入最深的海底以收集此类数据。
在《自然》杂志的研究中，科学家们专注于获取当时大气中二氧化碳水平的数据。这样做使他们的实验达到了极限；最古老的二氧化碳直接测量（捕获在极地冰中微小的气泡中）只能追溯到80万年前。
南安普顿大学的古气候学家，该研究的主要作者米格尔·马丁内斯-博蒂（Miguel Martinez-Boti）在一封电子邮件中说：“除此之外，我们必须依靠间接或替代方法来重建二氧化碳。”
马丁内斯-博蒂和他的同事们从加勒比海和热带大西洋中挖掘出沉积物。从沉积物中，他们分离出了在上新世期间生活和死亡的被称为有孔虫的微小海洋生物。这些生物的贝壳中含有硼，分析这种元素向科学家们揭示了大气中二氧化碳的水平。
科学家们使用这些虫子作为替代物，汇编了230万至330万年前大气中二氧化碳的综合记录。二氧化碳在百万分之350到400之间波动，一度达到最大值百万分之450。相比之下，目前世界徘徊在百万分之400。
加州大学圣克鲁兹分校的古气候学家，未参与这项研究的安娜·克里斯蒂娜·拉维罗（Ana Christina Ravelo）称，二氧化碳数据集非常棒。
她在电话采访中说：“在我看来，这可能是这个时期存在的一些最佳数据。”
在冰河时代寻找线索
马丁内斯-博蒂和他的同事们更进一步，研究了上新世的二氧化碳水平如何影响温度。他们还研究了这种关系在地球历史的其他时间点是否保持不变。
过去80万年的冰河时代以在北美漫游的猛犸象和乳齿象而闻名，但这并不是古气候学家唯一的吸引力。该时期有高质量的二氧化碳和温度测量数据。
因此，马丁内斯-博蒂和他的同事们选择了这个时期进行研究，他们最初发现，二氧化碳导致温度的升高幅度大于上新世。但是，当他们考虑到冰河时代更大的冰盖覆盖率（冰盖是降温剂）时，他们发现这两个时代大致相同。
在这两个时期，二氧化碳含量翻倍都导致温度升高约3摄氏度。
这与IPCC提出的二氧化碳含量每增加一倍，温度将上升1.5至4.5摄氏度的说法相似。
马丁内斯-博蒂说：“这表明，随着我们接近上新世般的条件，IPCC的范围足以解释近期未来的气候响应。”
一项前所未有的实验
那么，这一发现如何否定“未知的未知”气候因素可能会影响更温暖的世界，从而使人们几乎不可能使用气候模型来模拟未来的说法呢？佐治亚理工学院地球与大气科学学院的教授朱迪思·柯里（Judith Curry）等人提出了这一观点（气候通讯社，2014年9月26日）。
马丁内斯-博蒂说，这项研究表明，当上新世的温度升高3摄氏度时，额外的未知气候因素并没有突然启动。
这项研究的发现有一些需要注意的地方。这种古气候研究取决于科学家们如何使用替代物来很好地重建过去的情况。加州大学圣克鲁兹分校的拉维罗说，科学家们为上新世建立了一个很棒的二氧化碳数据集，但他们使用了可能不完美的文献中的温度数据集。
她说：“我们仍然不清楚，对于全球的温度到底是多少，没有一个真正准确的概念。”
加州大学圣巴巴拉分校的利说，尽管过去确实为我们星球的未来提供了一个非凡的视角，但今天的气候变化速度和当时的巨大变化之间存在着很大的差异。
他说：“我们现在正在做的实验在地球历史上几乎是前所未有的。上新世和[冰河时代]的这些变化发生在一百万年的时间里，而我们现在正在以数百年的时间尺度改变地球。”
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