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科學家如何知道數百萬年前地球的溫度？

2021/12/25

現在確定周圍環境溫度簡直易如反掌。即使是一個完全不懂天氣的5歲孩子也能告訴你當前的溫度，他只需簡單地看一下智能手機。然而，在兩個世紀前確定溫度並不容易。事實上，現代的溫度測量儀器也只能告訴我們在過去150年內地球的溫度變化。既然如此，科學家和相關人員是如何研究數千甚至數百萬年前的氣候狀況，又是如何得知古時的溫度？簡短答案：研究人員利用歷史記錄的數據來獲知遠古地球的溫度，即通過自然記錄的間接方式來測量溫度，諸如珊瑚骨架、樹輪、冰川冰河等。

研究人員確定古代溫度的方法

全球平均溫度是結合海洋上的航船測得的不同海域的海面溫度，浮標和全球的氣象衛星測得的溫度估算得出。然而，在過去，設備有限，要想知道在幾個世紀前的氣候溫度並不容易。事實上，現代工具記錄的有關氣候溫度，最早的也只是150年前的溫度而已。氣候指標為了推斷古時地球的溫度，科學家依賴於一些間接方法和技術即氣候指標。有些指標是對過去氣候特徵的記錄，這些記錄可以幫助科學家推測某一時期的氣候條件。19世紀八十年代才出現可靠的地球歷史溫度的記錄，而氣候指標是研究人員在那個時代前用來估計氣候溫度的唯一方法。常見的氣候記錄指標有岩石，冰核，樹輪，化石，湖泊和海洋沉積物等。它們被稱為「天然氣候記錄」，從中獲得相關的氣候信息。

冰川

極地地區的冰川（格陵蘭，南極和北美地區）可以幫助我們確定歷史氣溫。每一年的降雪，新的冰層會覆蓋舊的冰層，這樣會形成層次分明的冰層。由於在不同溫度下形成的冰層具有不同的化學性質，所以從這些冰層中我們也能得知相關的氣候狀況。樹木年輪

木質部形成的一種大致環形的痕迹，我們稱為樹輪。有趣的是，樹環有寬或者窄的，寬窄程度取決於樹生長時的氣候和環境狀況。因此，樹木的年輪可以幫助科學家推測氣候變化。植物孢粉

植物產生的孢粉可以有效幫助鑒定母本植物，並且能夠高度抗分解，保存很久。沉積物中孢粉組合的特徵基本上能反應當時地面植物群的面貌。不同孢粉組合反應不同的植物群落：不同是植物群落對應著不同的氣候環境。植物葉化石

古代大氣中的二氧化碳含量可以通過研究化石葉的同位素組成和氣孔（在葉和莖中幫助氣體交換的小孔）來確定。湖泊和海洋沉積物在如湖泊和海洋水體底部發現的深層沉積物，是獲知古時溫度的一個重要來源。在這些沉積物中，最重要的是沉積了數百萬年的小的，表面活的動物的殼形成的層。科學家檢測這些沉積物中的氧同位素，這給我們提供了一些可追溯到恐龍時代氣候狀況的可靠定量信息。當然還有一些其他的氣候指標，通過這些指標，科學家能夠獲知數千年前的氣候狀況。雖然這些指標反應的結果並不一定正確，但它們為我們提供了足夠的信息，使人們能夠推測數百萬年前的地球氣候狀況。

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