地球上的生命已经经历过气候的巨大变化，从4.5亿年前的温暖时期（当时美国大部分地区都被海水淹没），到2万年前的最后一个冰河时期（当时新英格兰被一英里厚的冰川覆盖）。尽管气候变化引发了大规模的灭绝，生命仍然得以延续。
这是一个某种程度上的谜团。失控的气候变化将金星变成了灼热的地狱，但地球却从未变得过于寒冷或炎热而导致生命无法生存。即使在其最动荡的时刻，我们渺小的星球仍然是一个避难所，一艘漂浮在浩瀚太空敌意中的蓝绿色救生艇。为什么？
科学家们长期以来一直在推测是否存在一个行星恒温器来控制气候变化。一项发表在《地球化学视角通讯》杂志上的新研究提供了其存在的第一个证据。
“气候必须是相对受限的。它不能变化太大，否则生命就会灭绝，”伦敦大学学院的地质化学家、该研究的首席作者Philip Pogge von Strandmann说。“一定存在某种机制可以阻止气候变得完全失控。”
这个机制就是所谓的“风化恒温器”。它的工作原理是这样的：二氧化碳会捕获热量，使地球保持温暖宜人。二氧化碳的下降可能导致冰河时期。二氧化碳的飙升可能使地球变得酷热。地球通过风化来调节这种温室气体。大气中的二氧化碳溶解在雨水中，与岩石结合形成碳酸氢盐。
“如果你将岩石溶解在水中——雨水、河水中——这个过程会将大气中的二氧化碳带出，并以碳酸氢盐的形式储存在水中。然后从河流进入海洋，”Pogge von Strandmann说。一旦进入海洋，碳酸氢盐就会与钙结合形成石灰石。“这会将二氧化碳锁起来，”他说。
全球恒温器会对寒冷和炎热做出反应。高温会加速化学反应，导致岩石和雨水更快地吸收二氧化碳，从而更快地冷却地球。低温会减缓这一过程，防止地球变得过于寒冷。
储存在石灰石中的二氧化碳最终会返回大气。石灰石会随着构造板块的运动被拉入地壳之下，成为地幔的一部分。最终，二氧化碳会与石灰石分离，并通过火山爆发排放到天空中。
在温暖时期，风化从大气中清除二氧化碳的速度比火山补充的速度快。这会导致二氧化碳总量下降，从而冷却地球。在寒冷时期，火山释放二氧化碳的速度比其被清除的速度快，从而使地球变暖。几十年来，科学家们一直相信这一点，但缺乏证据。
“这一点已经被假设了很久。它出现在所有的气候模型中，但从未真正被证实过，”Pogge von Strandmann说。“我们现在确实从过去的气候事件中获得了一些证据，表明风化作用对温度有反应。”
Pogge von Strandmann及其同事在石灰石沉积物中寻找线索，这些沉积物含有由风化作用引入的锂同位素。锂的浓度在石灰石层中有所不同。锂含量越高，对应着风化作用加快的温暖时期。
当然，风化作用并非影响全球气候的唯一因素。气候还会受到太阳活动变化和植被生长等因素的影响。例如，植物会从大气中吸收二氧化碳，从而使地球降温，但其影响是有限的。通常，当植物死亡并腐烂时，它们会将储存的碳释放回天空中。Pogge von Strandmann说，从长远来看，植被对气候的影响远小于风化作用。
风化作用是地球不像金星的原因，金星上不断上升的二氧化碳水平使该行星对生命不再适宜。如今的金星，大气几乎完全由二氧化碳组成，平均温度超过800华氏度（约427摄氏度）。而地球的平均温度更接近60华氏度（约15摄氏度）。
“是液态水与岩石在一定程度上的相互作用，使得地球气候在很长一段时间内保持稳定，”Pogge von Strandmann说。正如他指出的，这对于人类引起的气候变化来说，并没有多少安慰作用。风化作用需要数千年才能逐渐改变气候。
“我们知道（随着地球变暖）风化作用会增加，”他说。“我们知道它会清除二氧化碳，但需要至少10万年左右的时间，气候才能恢复到工业化前的水平。”通过燃烧煤、石油和天然气，人类正在以几十年的速度改变气候。
“有一些提议正在研究是否可以人工利用这个过程来更快地清除二氧化碳，”Pogge von Strandmann说。“你可以获得大量的细粒硅酸盐岩石，然后将其耕作到世界各地的田地里。岩石的颗粒越细，溶解得越快，清除二氧化碳的速度也越快。”不幸的是，这种方法仍处于试验阶段，并且不能保证能够大规模地用于应对气候变化。
“你需要将硅酸盐岩石从开采地运输到你想耕作的田地，并且需要消耗能量将其研磨成小颗粒，”Pogge von Strandmann说。“目前有很多实验正在进行，以确定我们需要什么样的颗粒大小，以及将大量岩粉耕作到田地里所带来的后果。”
通过研究地质记录，科学家可以衡量快速风化作用的后果。历史表明，海洋中碳酸氢盐的激增可能会引发浮游生物的爆发。浮游生物会消耗水中的氧气，导致其他海洋生物窒息。然而，即使是这样，也可能比气候变化要好。
虽然地球的气候总是在不断变化，生命也会随着温度的升降而持续存在，但燃烧化石燃料带来的快速变暖将使人类的生活更加艰难。有必要限制碳污染，以确保地球对我们的物种保持宜居。
“地球的气候变化很大。过去变化也很大，”Pogge von Strandmann说。“关键在于，每当它发生巨大变化时，都会导致大规模的灭绝。”
Jeremy Deaton 为 Nexus Media 撰稿，这是一个涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻通讯社。你可以关注他 @deaton_jeremy 。
