根据伦敦大学学院和耶鲁大学的研究人员领导的一项新研究，大约 4 亿年前植物在陆地上的到来可能已经改变了地球自然调节自身气候的方式。
碳循环是碳在岩石、海洋、生物体和大气之间移动的过程，它充当地球的天然恒温器，长期调节其温度。
在发表在《自然》杂志上的一项新研究中，研究人员观察了过去 30 亿年的岩石样本，发现了大约 4 亿年前，当植物开始在陆地上定居时，这个循环的运作方式发生了巨大变化的证据。
具体来说，研究人员注意到岩石中记录的海水化学变化，这表明粘土的全球形成——“粘土矿物工厂”——从海洋到陆地发生了重大转变。
由于在海洋中形成的粘土(逆风化)导致二氧化碳被释放到大气中，而陆地上的粘土是化学风化的副产品，可从空气中去除二氧化碳，这减少了大气中的碳含量，导致一个较凉爽的星球和摇摆不定的气候，冰河时代和温暖时期交替出现。
研究人员认为，这种转变是由于陆地植物的传播将土壤和粘土保持在陆地上，阻止碳被冲入海洋，以及海洋生物的骨骼和细胞壁使用硅的生长，如海绵、单一-细胞藻类和放射虫(一组原生动物)，导致粘土形成所需的海水中的硅含量下降。
资深作者 Philip Pogge von Strandmann 博士(伦敦大学学院地球科学学院)说：“我们的研究表明，与现在相比，在地球历史的大部分时间里，碳循环的运作方式完全不同。
“这种转变在 400 到 5 亿年前逐渐发生，似乎与当时的两大生物创新有关：陆地植物的传播和从水中提取硅以制造骨骼和骨骼的海洋生物的生长。细胞壁。
“在这种变化之前，大气中的二氧化碳仍然很高，导致了稳定的温室气候。从那时起，我们的气候在冰河时代和温暖时期之间来回反弹。这种变化促进了进化，在此期间复杂生命的进化加速，陆生动物首次形成。
“含碳量较少的大气对变化也更敏感，这使人类能够通过燃烧化石燃料更容易地影响气候。”
第一作者、耶鲁大学博士生 Boriana Kalderon-Asael 说：“通过测量跨越地球大部分历史的岩石中的锂同位素，我们的目标是调查碳循环的功能在很长一段时间内是否发生了任何变化。我们发现它有，而且这种变化似乎与陆地植物的生长和海洋中使用硅的动物的生长有关。”
在这项研究中，研究人员测量了来自世界各地许多不同地点的 600 个岩石样本中的锂同位素。锂有两种天然存在的稳定同位素——一种具有三个质子和三个中子，一种具有三个质子和四个中子。
当粘土在陆地上缓慢形成时，它强烈支持锂 6，使周围的水富含另一种更重的同位素锂 7。研究人员使用质谱法分析他们的样品，发现在 400 到 5 亿年前发生在岩石中的海水中锂同位素 7 的水平升高，这表明地球粘土生产的重大转变与植物在地球上的传播相吻合。陆地和使用硅的海洋生物的出现。
粘土作为化学风化的残留物在陆地上形成，这是从大气中去除二氧化碳的主要长期过程。当大气中的碳与水结合形成弱酸碳酸时，就会发生这种情况，碳酸随着雨水降落到地面并溶解岩石，释放出离子，包括流入海洋的钙离子。最终，碳被锁定在海底的岩石中。相比之下，一旦植物腐烂，植物光合作用造成的碳下降就会被抵消，并且很少会在超过几百年的时间尺度上影响二氧化碳水平。
当粘土在海洋中形成时，碳会留在水中，并最终作为空气与水相遇时发生的碳持续交换的一部分释放到空气中。
