我們工廠排放的碳導致全球變暖是眾所周知的，但除此之外，科學就變得具有爭議性了。單位二氧化碳能使全球溫度升高多少的細節，在氣候變化文獻中引起了激烈的辯論。
最被接受的數值來自政府間氣候變化專門委員會（IPCC），該委員會認為，二氧化碳含量翻倍會導致氣溫上升1.5至4.5攝氏度。而“災難性”氣候變化（將終結我們目前的生活方式）的閾值是2攝氏度。
但是，這個結論，和所有從科學研究中得出的結論一樣，是不確定的。對氣候變化持懷疑態度的人們抓住了這種不確定性，暗示氣候系統中可能存在隱藏的因素——“未知的未知”，這些因素可能會隨著地球變暖而發揮作用。這些因素可能會突然改變地球對二氧化碳的反應方式，並使人們幾乎不可能預測一百年後世界將有多暖或多冷。
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但是，發表在《自然》雜誌上的一項新研究透過探索地球深層歷史中的溫暖時期，對這一論點提出了挑戰。該研究發現，過去地球的氣候對二氧化碳的反應方式與今天類似；隱藏的因素並沒有突然啟動來改變二氧化碳和溫度之間的關係。
這些“因素”是諸如水蒸氣、雲、海冰、塵埃和植被之類的自然現象，所有這些都會對氣候產生不同的影響。例如，水蒸氣和海冰是強大的增溫劑，而塵埃和海冰是降溫劑。當科學家使用計算機模型來模擬氣候變化時，他們會將所有這些因素轉化為程式碼，並將其輸入到地球的虛擬現實中。
但是，使用模型來了解溫度如何響應二氧化碳可能具有挑戰性。加州大學聖巴巴拉分校的古氣候學家戴維·利（David Lea）在電話採訪中說，這是因為模型取決於計算機程式碼如何很好地反映自然界，他並未參與這項研究。
古氣候學家轉而研究地球的歷史，回到大約300萬年前，當時地球比現在溫暖的時期。那是上新世，一個早期人類祖先在非洲進化的時期。 《自然》雜誌的研究發現，當時世界比現在溫暖2至3攝氏度，二氧化碳水平也大致相似。北極沒有海冰。
解碼地球的二氧化碳歷史
當然，重建300萬年前的溫度是相當困難的。為此，科學家們依賴於替代物——從海底或當時生活的生物的貝殼中採集的沉積物中包含的氣候印記的痕跡。科學家們在海洋中航行，並鑽入最深的海底以收集此類資料。
在《自然》雜誌的研究中，科學家們專注於獲取當時大氣中二氧化碳水平的資料。這樣做使他們的實驗達到了極限；最古老的二氧化碳直接測量（捕獲在極地冰中微小的氣泡中）只能追溯到80萬年前。
南安普頓大學的古氣候學家，該研究的主要作者米格爾·馬丁內斯-博蒂（Miguel Martinez-Boti）在一封電子郵件中說：“除此之外，我們必須依靠間接或替代方法來重建二氧化碳。”
馬丁內斯-博蒂和他的同事們從加勒比海和熱帶大西洋中挖掘出沉積物。從沉積物中，他們分離出了在上新世期間生活和死亡的被稱為有孔蟲的微小海洋生物。這些生物的貝殼中含有硼，分析這種元素向科學家們揭示了大氣中二氧化碳的水平。
科學家們使用這些蟲子作為替代物，彙編了230萬至330萬年前大氣中二氧化碳的綜合記錄。二氧化碳在百萬分之350到400之間波動，一度達到最大值百萬分之450。相比之下，目前世界徘徊在百萬分之400。
加州大學聖克魯茲分校的古氣候學家，未參與這項研究的安娜·克里斯蒂娜·拉維羅（Ana Christina Ravelo）稱，二氧化碳資料集非常棒。
她在電話採訪中說：“在我看來，這可能是這個時期存在的一些最佳資料。”
在冰河時代尋找線索
馬丁內斯-博蒂和他的同事們更進一步，研究了上新世的二氧化碳水平如何影響溫度。他們還研究了這種關係在地球歷史的其他時間點是否保持不變。
過去80萬年的冰河時代以在北美漫遊的猛獁象和乳齒象而聞名，但這並不是古氣候學家唯一的吸引力。該時期有高質量的二氧化碳和溫度測量資料。
因此，馬丁內斯-博蒂和他的同事們選擇了這個時期進行研究，他們最初發現，二氧化碳導致溫度的升高幅度大於上新世。但是，當他們考慮到冰河時代更大的冰蓋覆蓋率（冰蓋是降溫劑）時，他們發現這兩個時代大致相同。
在這兩個時期，二氧化碳含量翻倍都導致溫度升高約3攝氏度。
這與IPCC提出的二氧化碳含量每增加一倍，溫度將上升1.5至4.5攝氏度的說法相似。
馬丁內斯-博蒂說：“這表明，隨著我們接近上新世般的條件，IPCC的範圍足以解釋近期未來的氣候響應。”
一項前所未有的實驗
那麼，這一發現如何否定“未知的未知”氣候因素可能會影響更溫暖的世界，從而使人們幾乎不可能使用氣候模型來模擬未來的說法呢？佐治亞理工學院地球與大氣科學學院的教授朱迪思·柯里（Judith Curry）等人提出了這一觀點（氣候通訊社，2014年9月26日）。
馬丁內斯-博蒂說，這項研究表明，當上新世的溫度升高3攝氏度時，額外的未知氣候因素並沒有突然啟動。
這項研究的發現有一些需要注意的地方。這種古氣候研究取決於科學家們如何使用替代物來很好地重建過去的情況。加州大學聖克魯茲分校的拉維羅說，科學家們為上新世建立了一個很棒的二氧化碳資料集，但他們使用了可能不完美的文獻中的溫度資料集。
她說：“我們仍然不清楚，對於全球的溫度到底是多少，沒有一個真正準確的概念。”
加州大學聖巴巴拉分校的利說，儘管過去確實為我們星球的未來提供了一個非凡的視角，但今天的氣候變化速度和當時的巨大變化之間存在著很大的差異。
他說：“我們現在正在做的實驗在地球歷史上幾乎是前所未有的。上新世和[冰河時代]的這些變化發生在一百萬年的時間裡，而我們現在正在以數百年的時間尺度改變地球。”
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