我们是如何测量早期气候中的二氧化碳水平的呢?

Question

据说，在白垩纪和始新世时期，二氧化碳水平要高得多:这是用来确定古pco的代用物₂?

Answer 1

似乎你在问的是在数千万年到数亿年的尺度上有用的代理。我们有很多可以追溯到几千年前的替代品(树木年轮、泥炭岩芯、湖泊沉积物)，还有一些可以追溯到大约100万年前的替代品(洞穴岩芯、冰芯)，但除此之外，数据都在沉积物和岩石中。

深海沉积物岩心可能是数千万年前最重要的代理物质来源，而碳酸盐岩是从这些岩心中检索代理数据最有用的岩性。二氧化碳值的变化会影响海洋的PH值，这对浮游生物化石和碳酸盐化学成分有不同的影响。其中一个影响是硼在它们壳中的化学形态将受到影响．高浓度的二氧化碳在海洋中以碳酸的形式溶解，使海水酸化，导致相对于B(OH)4的B(OH)3更多。B(OH)3相对更容易与硼的重同位素硼-11形成。其他几种同位素体系也可以以类似的方式使用。例如，有孔虫化石的碳和氧同位素(d13C, d18O)也被用于重建大气中的二氧化碳。确定这些数值的过程很复杂，涉及海洋PH值和溶解气体的分压。在光合作用的浮游生物中，一种叫做烯酮的化学物质的浓度也是最近发明的深海二氧化碳核心替代品之一。

可以追溯到数千万年前的二氧化碳的非同位素代用物之一是气孔指数记录．气孔是植物叶片上的微观“嘴”，它能张开和闭合，让二氧化碳进入，但防止水逸出。在二氧化碳浓度较高的环境中，植物在单位面积上生长出更多气孔。气孔在一些植物化石中可以计数，这可以作为一个代用物。

大多数代用物过于复杂，无法反向建模以获得导致它们的大气二氧化碳值，因此它们必须根据更“绝对”的记录(如冰芯中的气泡)进行校准。

Answer 2

一种方法是通过冰核来自世界的冰帽。

每年，在南极洲和格陵兰岛等地的冰盖上，当少量的雪堆积时，气泡就会被困住。当我们在冰上钻孔时，我们可以识别气泡中的空气样本，并直接测量气泡中的空气成分。它告诉我们的远不止CO₂的水平。例如，氧的同位素比值是一个很好的温度计．我们还能看到花粉、火山灰和其他东西。

方法中列出了其他方法维基百科关于气候代理的文章．最著名的方法是冰芯和树木年轮，但其他方法是湖泊和海洋沉积物、珊瑚等。这些方法在某种程度上是独立的，所以如果它们相互确认，那就很好。如果再往前追溯，计时误差可能会更大，有时新的分析也会导致计时估计的变化。但对于我们有可比记录的时期(例如，存在书面历史记录的时期)，结果相当不错!

Answer 3

这是个很有趣的问题。根据一篇研究论文：

长期碳循环受控于化学风化作用、火山和变质脱气作用以及有机碳的埋藏(1,2)。古代大气中的二氧化碳水平反映在有机碳的同位素含量(3)和海相沉积岩中锶(4)的同位素含量(不太直接)上;前者是因为光合作用碳同位素分馏对CO敏感₂而后者由于风化脱气作用与丰度比值的极值相关⁸⁷Sr /⁸⁶然而，试图使用这些地球化学信号来估计过去的CO₂级别(5-8)受到信号与各种构造(9,10)和生物(11)效应的附加关系的阻碍。此外，锶信号已被证明特别难以解析(12-15)。

所以有时候，碳和锶可以用来测量CO₂的水平。这是因为CO₂水平反映在碳和锶。然而，这很难识别，但在上面的论文中，人们已经研究了什么是CO₂水平是通过锶和碳。

此外,有时在北极钻探冰芯，因为它们困住了很久以前的气泡。科学家们可以测量空气中各种物质的含量，包括CO₂．它们可以代表16万年前的大气状况。

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