Carbon release from Chatham Rise pockmarks may have been climatically relevant during the last deglaciation
本研究利用二维水力耦合模型证明，末次冰消期期间查塔姆上升带（Chatham Rise）凹陷处的快速流体释放，每年可能排放约2皮太克的二氧化碳，这一速率显著高于古近纪-始新世极热事件，表明此类地质碳释放曾是导致冰消期大气二氧化碳趋势的一个重要且此前被低估的驱动因素。
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在深邃的海底之下，巨大的古老碳储量被封存在岩层和沉积物之中。几十年来，科学家们一直知道地球的气候与大气中的二氧化碳含量紧密相连，但这种碳在深层地球与空气之间移动的精确机制一直带有某种神秘色彩。一个关键问题是，这种地质碳在多快的时间内、以多少的数量逃逸到地表，特别是在地球变暖和冰盖融化期间。当大量冰川融化时，压在海底的重量发生变化，这种转变可能会触发深层地下流体的释放。如果这些流体携带二氧化碳，它们可能会加速全球变暖，从而创造一个反馈循环：变暖导致更多的碳释放，进而导致更多的变暖。理解这些隐藏的气体脉冲，对于重建过去的气候以及预测地球系统的未来行为至关重要。
在新西兰海岸附近，一个被称为查塔姆隆起（Chatham Rise）的海底高原保存着这一过程的一个巨大且沉默的线索。那里的海床布满了超过45,000个坑状凹陷，这些凹陷是由下方流体的喷发形成的。虽然世界其他地方类似的坑洞通常与冰川融化释放甲烷气体有关，但查塔姆隆起从未被冰川覆盖，其坑洞也不含甲烷。相反，化学证据表明，这些坑洞是古老二氧化碳的排气口，这些二氧化碳数百万年来一直被锁在地球地壳深处的石灰岩中。这些坑洞出现的时间点直接指向了上一次世界走出冰河时代（即被称为“冰消期”）的时期。这提出了一个引人注精的可能性：当时海平面的快速上升就像一个开关，解锁了深层的碳储库，并将它们泵入海洋和大气中。
为了验证这一想法，研究小组构建了一个查塔姆隆起下方海底的计算机模拟模型。他们重点研究了位于深层碳储库与海床之间的厚厚粘土质沉积层。在正常时期，当海平面稳定时，流体通过这些沉积物的速度缓慢且均匀，就像水渗透过海绵一样。然而，研究人员模拟了当海平面快速上升（正如末次冰期结束时那样）会发生什么。他们的模型显示，这种水重的快速增加会将粘土沉积物推向一种无法快速排水的状态。压力随之积聚，迫使流体寻找阻力最小的路径，而不是温和地渗出，而是通过狭窄而强力的通道突破沉积物。这些通道最终到达地表，形成了今天在海床上看到的坑洞。
模拟显示，一旦这些通道形成，它们传输流体的速率大约是冰期之间缓慢、稳定渗漏速率的一千倍。通过将该模型应用于已详细绘制的476个小型坑洞，研究人员估算了在这一活动的第一波浪潮期间可能释放的流体体积。他们计算出，通过这些路径移动的流体体积每年约为1,800立方千米。为了理解其对气候的影响，团队随后将这一流体体积转化为二氧化碳的质量。即使使用最保守的估计——假设流体仅含有极小比例的二氧化碳且处于气态——结果依然令人震惊。其释放速率约为每年2拍太克（petagrams）的二氧化碳。
将这个数字放在地球历史的背景下观察，其意义重大。研究人员将他们的发现与一次著名的古代变暖事件——古新世-始新世热极值事件（PETM）进行了比较，该事件曾导致大规模灭绝和全球温度飙升。他们的估算表明，仅来自查塔姆隆起坑洞的碳释放速率，就大约是推测出的那场古代灾难起始阶段碳释放速率的四倍。虽然这项研究侧重于特定的坑洞子集，并使用了模拟而非直接测量，但结果表明，来自像查塔姆隆地这样的领域的的地质碳释放，可能是末次冰消期期间一个重要但此前被忽视的气候变化驱动因素。该研究表明，地球的深层碳循环能够对表面变化做出快速反应，潜在地释放出大规模的温室气体脉冲，这可能在塑造过去的气候方面发挥了作用。
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