近日，中國科學院南京地質古生物研究所領銜的研究團隊發布成果，通過對準噶爾盆地的一處沉積地層開展多學科綜合研究，揭示了中生代早期強烈的火星-地球超長偏心率變化，為約束深時太陽系混沌行為提供了關鍵證據。研究首次發現1.8億年前的全球快速升溫、海洋大缺氧與火星-地球超長偏心率吻合，該成果對人類推演未來氣候變化提供重要參考。

天文學超級難題從遠古地層“挖出答案”

劉慈欣的科幻小說《三體》中，有個讓人印象深刻的情節，“三體問題”讓外星人飽受苦難，他們始終無法找到3顆太陽的運行規律，造成多次文明毀滅。

可在現實中，三體問題只是“N體問題”的起步。就以太陽系中的星球為例，各行星不僅受到太陽引力影響，繞著太陽公轉，還因行星間的引力共振導致太陽系呈現混沌特性，微小的初始條件差異即可引發軌道不可預測的“蝴蝶效應”。盡管依靠現代超級計算機和高精度的數值模型，天文學家能夠預測6000萬年內的行星軌道演化，但突破這一時間限制，必須依靠地質記錄的反演研究。

地球軌道參數包括偏心率、歲差和斜率等數值，均受到太陽系內行星引力相互作用影響，呈現周期性變化。其中，火星與地球的引力作用導致的超長偏心率周期，極易受到太陽系混沌行為的影響，周期值變化可達數百萬年。

這些地球軌道參數變化通過調控地表日照量，直接影響全球氣候變化，并在沉積地層中留下記錄。因此，通過分析沉積記錄中的火星-地球超長偏心率周期變化，可以反演深時太陽系的混沌行為。

近日，中國科學院南京地質古生物研究所副研究員房亞男、研究員沙金庚、研究員張海春、研究員王博與美國哥倫比亞大學教授Paul Olsen等國內外同行，通過對準噶爾盆地早侏羅世晚期三工河組陸相沉積地層開展高分辨率的天文旋回地層學、沉積學、地球化學和孢粉學等多學科綜合研究，揭示了中生代早期強烈的火星-地球超長偏心率變化，為約束深時太陽系混沌行為提供了關鍵證據，研究首次發現Jenkyns事件與火星-地球超長偏心率吻合。

Jenkyns事件也被稱為托阿爾期大洋缺氧事件，這是一次發生在約1.8億年前的全球性氣候擾動，此時全球快速升溫，不少生物因此滅絕。通過研究，科學家注意到，Jenkyns期間全球變暖可能放大了海洋或深水湖泊環境中超長偏心率調制的碳波動。相關成果于北京時間7月1日在線發表于國際著名綜合期刊《美國科學院院報》（PNAS）上。

1.8億年前的淺水湖泊，反映當時碳循環的本質狀態

如今的準噶爾盆地以干旱戈壁為主，然而在晚三疊世至早侏羅世，這里是一個大型淺水湖泊系統，位于潘吉亞超級大陸高緯度地區。這里發育完整的中新生代陸相沉積記錄，為反演深時太陽系的混沌行為提供了珍貴資料。

研究人員對該地區三工河組地層開展系統剖析，發現該地層中有機質主要由陸地高等植物組成，而有機碳同位素波動的主要控制因素，則是大氣中二氧化碳碳的同位素變化。

進一步的天文旋回地層學分析表明，三工河組有機碳同位素中記錄了160萬年的火星-地球超長偏心率周期。這一周期通過調控全球可交換碳庫，驅動大氣中二氧化碳碳同位素組成周期性波動，最后被陸地高等植物記錄下來。結合已識別出的晚三疊世180萬年和早侏羅世早期240萬年周期，顯示火星-地球超長偏心率周期在中生代早期經歷了顯著變化，為深時太陽系混沌行為提供了關鍵證據。

研究發現，三工河組Jenkyns事件正好對應一個160萬年超長偏心率周期引起的碳同位素負偏期，但其表現出的有機碳同位素波動遠低于傳統海洋或深湖記錄中的異常值，只是多個超長偏心率周期引起的全球碳波動中的一個。這一現象表明，Jenkyns事件期間，全球變暖可能放大了海洋或深水湖泊環境中超長偏心率調制的碳波動，而處于淺水環境的準噶爾盆地，可能更加真實地反映了當時碳循環的本質狀態。

該研究為限定深時太陽系混沌行為，過濾有效的天文解決方案，有助于揭示深時全球變暖事件的機制和過程，進而深化人類對未來氣候變化的理解。

現代快報/現代+記者 是鐘寅