大约5600万年前，在古新世和始新世过渡时期，地球发起了“高烧”。在短短2万年内——在地质时间尺度上几乎微不足道——大量的二氧化碳涌入大气层，平均气温上升了五到八摄氏度。地球发生了巨变。鳄鱼在北极海滩上享受日光浴，海滩边排列着棕榈树，蒸汽腾腾的沼泽和丛林遍布大部分中纬度地区。这种“高温事件”在地球历史上周期性地出现和消失，但这一次的强度尤其大，原因尚不清楚。几十年来，研究人员一直在思考是什么引发了古新世-始新世极热事件（PETM），他们透过历史的镜头，以便更好地理解我们星球当前的变暖。 火山爆发的激增可能发挥了作用，也许还受到了 彗星撞击的辅助。但一项新的研究表明，PETM可能是由地球绕太阳轨道中细微的变化引发的。
确定数千万年前地球的位置是一个出乎意料的棘手问题，因为太阳及其行星形成了一个混沌系统，其中微小的轨道变化随着时间的推移会放大成巨大的影响。天文学家对行星运动的最佳模型无法追溯到大约5000万年前。地质学家可以通过在古代海底沉积物中寻找地球古代气候的线索，并利用这些数据推断出地球相对于太阳的过去位置的信息，从而提供帮助。在发表于 科学 杂志上的一项新研究中，夏威夷大学马诺阿分校的古海洋学家理查德·泽贝和荷兰乌得勒支大学的地球科学家卢卡斯·劳伦斯结合了天文和地质数据，将我们对地球位置的详细了解向前推进了800万年，将PETM的开始与更大的轨道变化周期联系起来。
泽贝说：“鉴于PETM的轨道触发因素以及随后的高温事件轨道调步的有力证据，没有其他触发因素是必要的。”
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40.5万年的时钟
地球的轨道是偏心的，这意味着它随着时间的推移不断变化。在木星、火星、金星和其他行星引力的推动下，我们世界的轴向倾斜和岁差总是在缓慢地变化。它的轨道在数千年的复杂周期中，在圆形和椭圆形路径之间滑动。其中一个周期，持续时间为40.5万年，帮助地质学家使用沉积物记录校准行星动力学：就像时钟一样，当这个周期使地球更接近太阳时，气候变暖，在岩石中留下了证据。
在他们的研究中，泽贝和劳伦斯检查了地质记录，以识别轨道偏心率周期，计算了过去行星的位置和速度的新的天文解决方案，并将其与来自大西洋海底的沉积物进行了核对。“我们得出了惊人的匹配，”泽贝说。“地质记录和我们的计算结果似乎在5800万年前之前非常吻合。” 最重要的是，泽贝和劳伦斯的计算表明，PETM也始于40.5万年周期中的一个周期附近，这与过去的高温事件相符，表明是行星动力学引发了它。
乔治梅森大学的古气候学家琳达·希诺夫说：“我们已经等了一段时间，希望有人做类似的事情了。”她没有参与这项研究。她说，弄清楚众多提出的行星动力学天文解决方案中哪一个与地质数据相符，是揭示5000多万年前地球位置的关键。她补充说，这项新研究可以为将这个窗口进一步推回过去提供一个锚点。
高温事件的辩论升温
哥伦比亚大学的古生物学家保罗·奥尔森没有参与这项工作，他说将PETM与轨道动力学联系起来的结论是有充分根据的。他说：“长期以来，PETM看起来像是非常特别的东西，不属于受天体力学支配的范畴，因为它看起来不属于这些[40.5万年]峰值之一。” 但奥尔森还没有准备好就什么引发了PETM下定论。他说，与同样发生在40.5万年周期中的其他高温事件相比，PETM的严重程度引发了一个问题，即为什么这次事件如此极端。“是什么让它与众不同？” 他说，并指出彗星和火山假说仍然是相关的。英国南安普顿大学的分子古生物学家杰西卡·怀特塞德也没有参与这项研究，她说古新世-始新世边界地球上多种条件的汇合可能使条件成熟，从而使轨道动力学将PETM的变暖推向如此极端的程度。“我认为[是什么原因导致]最初的二氧化碳脉冲仍然值得商榷，”她说。
无论是什么原因导致了PETM之前的二氧化碳激增，该事件——以及随之而来的全球气温上升——都是岩石记录中与当前人为造成的全球变暖的最佳类比。泽贝说，这并不意味着轨道强迫在人为气候变化中发挥作用。事实上，人类向大气中释放碳的速度远远快于PETM时期，这意味着其影响可能更为严重。“显然，今天的轨道结构与5600万年前大不相同，”他说。“就未来的气候变化而言，我们几乎不期望轨道强迫会减少或缓解[它]。”