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重點提要
■5600萬年前，地球大氣層裡會捕捉熱能的溫室氣體大量增加，導致全球溫度上升了5℃。
■在這場事件當中，溫室氣體突然釋放的速率只有目前大氣溫室氣體增加率的10%。
■現在，溫室氣體的增加率比總量更讓人憂心，因為地球上的生物非常難以適應氣候劇變。
斯匹茲卑爾根是挪威斯瓦巴群島中最大的島，大部份的遊客來到這裡，是為了看北極熊；但對我來說，這裡最迷人的是岩石。2007年夏天，我跟一些同行（都是地質學家或氣候學家）飛到這個偏遠的極地小島，來尋找某次史前暖化事件的可靠證據，當時我們相信，那是有史以來最劇烈的全球暖化事件。從我們設在朗伊爾（Longyearbyen）這個廢棄煤礦村落的舊工寮出發，必須先在崎嶇不平的路上徒步兩小時，才有辦法探勘可能埋藏證據的岩石露頭，所以，我們休息一夜以後，隔天一大早便出發。當我們一行人在濕滑的積雪和矮小的植物間跋涉時，我想像著：某年某月，棕櫚樹、蕨類和短吻鱷，可能就生長在這裡。
如果是大約5600萬年前的話，我現在就不需努力禦寒，而是揮汗如雨了。研究指出，那段時期，全球溫度在短短幾千年裡上升了5℃，這以地質時間來說非常短，科學家把這次氣候暖化叫做「古新世–始新世氣候最暖期」（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM）。PETM發生時，氣候的分區向兩極移動，在陸地或海裡都一樣，植物和動物只能被迫遷移或適應，否則只有死路一條。在一些深海地帶，海水開始酸化並缺氧，很多居住在這裡的生物因而死亡。大自然花了近20萬年才平復地球這場高燒。
PETM有一些特徵與目前正在發生的人為氣候變遷很像。最值得注意的是，兩次暖化的元凶是同一個：會捕捉熱能的溫室氣體大量進入大氣與海洋。如果我們在未來幾個世紀持續燃燒化石燃料的話，溫室氣體的排放總體積就會跟這次事件差不多。了解PETM時期究竟發生什麼事，有助我們預測自己的未來。PETM的暖化事件其實一直還有不少未解的問題，而即便是最好的預測，也只能說是猜想而已。不過，最近發現的解答有助於釐清真相。證據指出，和地球目前即將面臨的事情相比，上一次大暖化事件完全相形失色。新發現的事實也指出，倘若人類依舊自行其事，終將自食惡果。
溫室氣體從哪裡來？
目前，研究人員認為PETM發生時，與現在的氣候危機一樣，是從燃燒化石燃料開始的。當時盤古大陸正處於破裂的最後階段，地殼被扯碎，東北大西洋逐漸形成。大量熔化的岩石、熱從陸塊中湧出，並加熱富含碳的沉積物，或甚至是某些接近地表的煤炭跟原油。這個陸塊涵蓋今天的歐洲和格陵蘭，受「烘烤」的沉積物會釋出大量二氧化碳和甲烷這兩種強效溫室氣體。從氣體噴發的規模看來，這場火山爆發釋放到大氣的溫室氣體大約是幾百拍克（petagram, 1Pg為10億公噸），足夠讓全球溫度上升好幾度。但這麼多的溫室氣體只是剛開始而已，許多研究（包括我們的研究在內）都指出，要推動PETM進入最暖期，還需要其他過程。
在接下來的一段時間裡，火山帶來的熱釋放了其他氣體，進一步增強暖化。海洋的自然混合過程把熱帶到較冷的海床以後，會讓埋藏在海床底下、凍結的甲烷水合物變得不穩定，這些水合物受熱解凍，甲烷氣泡就會浮到海面上，釋放更多的碳到大氣中。甲烷在大氣裡捕捉熱的效率比二氧化碳更好，不過很快就會轉變成二氧化碳。雖然如此，只要海床繼續釋放甲烷，大氣中的甲烷濃度就會一直很高，繼續增強溫室效應，使氣溫升高。
一旦甲烷水合物引起的暖化達到最高峰，其他幾種正回饋效應就可能隨之發生，導致陸地儲庫釋放更多的碳。任何生物組織（或遺骸）在乾燥、烘烤或燃燒以後，都會釋放出溫室氣體，結果很可能使地球各處（包括美國西部和西歐）發生旱災，進而導致森林和泥煤地嚴重旱化，有時甚至會造成大規模的野火，釋放出更多的二氧化碳到大氣裡。由現代的經驗來看，我們知道火在泥煤地跟煤炭悶燒時，可能會持續燒上幾個世紀，因而持續釋放大量的溫室氣體。
極區的永凍土解凍，可能也會加劇暖化。永凍土是一層永久凍結的土壤，可以把死去的植物保存幾百萬年，就像冷凍庫保存漢堡肉一樣。如果把漢堡肉放到廚房的流理台上，就會解凍，然後腐爛。永凍土也是這樣，只要解凍了，微生物就會分解裡面的生物遺骸，並且釋放出大量的甲烷。科學家擔心的是，當甲烷從極區永凍土釋放出來之後，會大幅加速目前由化石燃料引發的暖化速度。在PETM時，永凍土解凍對暖化的貢獻可能更大。和現在不一樣的是，當時地球比現在溫暖，所以甚至在PETM開始以前，南極地區的永凍土上就沒有冰原覆蓋了。不過南極大陸還是有永凍土，只是全都像生肉擺在流理台上一樣，等著解凍。
氣體開始釋放以後，海洋會吸收大部份的二氧化碳（以及隨後由甲烷轉變成的二氧化碳）。一開始，這種天然的碳捕集過程足以減緩暖化，但最後進入深海的二氧化碳太多了，就會形成碳酸，這個過程叫做酸化作用。而且，一旦深海變暖，海水含氧量便會逐漸下降（水溫越高，所含的氧就越少），這些改變會為生活在海床表面或海床沉積物裡的有孔蟲帶來大災難，化石記錄證明，牠們真的不能適應，大約有30~50%的有孔蟲因此死亡。
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