近日，中国科学院南京地质古生物研究所领衔的研究团队发布成果，通过对准噶尔盆地的一处沉积地层开展多学科综合研究，揭示了中生代早期强烈的火星-地球超长偏心率变化，为约束深时太阳系混沌行为提供了关键证据。研究首次发现1.8亿年前的全球快速升温、海洋大缺氧与火星-地球超长偏心率吻合，该成果对人类推演未来气候变化提供重要参考。天文学超级难题从远古地层“挖出答案”刘慈欣的科幻小说《三体》中，有个让人印象深刻的情节，“三体问题”让外星人饱受苦难，他们始终无法找到3颗太阳的运行规律，造成多次文明毁灭。可在现实中，三体问题只是“N体问题”的起步。就以太阳系中的星球为例，各行星不仅受到太阳引力影响，绕着太阳公转，还因行星间的引力共振导致太阳系呈现混沌特性，微小的初始条件差异即可引发轨道不可预测的“蝴蝶效应”。尽管依靠现代超级计算机和高精度的数值模型，天文学家能够预测6000万年内的行星轨道演化，但突破这一时间限制，必须依靠地质记录的反演研究。地球轨道参数包括偏心率、岁差和斜率等数值，均受到太阳系内行星引力相互作用影响，呈现周期性变化。其中，火星与地球的引力作用导致的超长偏心率周期，极易受到太阳系混沌行为的影响，周期值变化可达数百万年。这些地球轨道参数变化通过调控地表日照量，直接影响全球气候变化，并在沉积地层中留下记录。因此，通过分析沉积记录中的火星-地球超长偏心率周期变化，可以反演深时太阳系的混沌行为。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员房亚男、研究员沙金庚、研究员张海春、研究员王博与美国哥伦比亚大学教授Paul Olsen等国内外同行，通过对准噶尔盆地早侏罗世晚期三工河组陆相沉积地层开展高分辨率的天文旋回地层学、沉积学、地球化学和孢粉学等多学科综合研究，揭示了中生代早期强烈的火星-地球超长偏心率变化，为约束深时太阳系混沌行为提供了关键证据，研究首次发现Jenkyns事件与火星-地球超长偏心率吻合。Jenkyns事件也被称为托阿尔期大洋缺氧事件，这是一次发生在约1.8亿年前的全球性气候扰动，此时全球快速升温，不少生物因此灭绝。通过研究，科学家注意到，Jenkyns期间全球变暖可能放大了海洋或深水湖泊环境中超长偏心率调制的碳波动。相关成果于北京时间7月1日在线发表于国际著名综合期刊《美国科学院院报》（PNAS）上。1.8亿年前的浅水湖泊，反映当时碳循环的本质状态如今的准噶尔盆地以干旱戈壁为主，然而在晚三叠世至早侏罗世，这里是一个大型浅水湖泊系统，位于潘吉亚超级大陆高纬度地区。这里发育完整的中新生代陆相沉积记录，为反演深时太阳系的混沌行为提供了珍贵资料。研究人员对该地区三工河组地层开展系统剖析，发现该地层中有机质主要由陆地高等植物组成，而有机碳同位素波动的主要控制因素，则是大气中二氧化碳碳的同位素变化。进一步的天文旋回地层学分析表明，三工河组有机碳同位素中记录了160万年的火星-地球超长偏心率周期。这一周期通过调控全球可交换碳库，驱动大气中二氧化碳碳同位素组成周期性波动，最后被陆地高等植物记录下来。结合已识别出的晚三叠世180万年和早侏罗世早期240万年周期，显示火星-地球超长偏心率周期在中生代早期经历了显著变化，为深时太阳系混沌行为提供了关键证据。研究发现，三工河组Jenkyns事件正好对应一个160万年超长偏心率周期引起的碳同位素负偏期，但其表现出的有机碳同位素波动远低于传统海洋或深湖记录中的异常值，只是多个超长偏心率周期引起的全球碳波动中的一个。这一现象表明，Jenkyns事件期间，全球变暖可能放大了海洋或深水湖泊环境中超长偏心率调制的碳波动，而处于浅水环境的准噶尔盆地，可能更加真实地反映了当时碳循环的本质状态。该研究为限定深时太阳系混沌行为，过滤有效的天文解决方案，有助于揭示深时全球变暖事件的机制和过程，进而深化人类对未来气候变化的理解。现代快报/现代+记者 是钟寅
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