地球上到底有多少碳

袁越

地球生命屬于碳基生命，碳無疑是地球上最重要的元素。那么，地球上到底有多少碳呢？如此重要的問題卻一直沒有準(zhǔn)確答案，只有一個(gè)估算。

大約10年前，來自全球數(shù)十個(gè)國家的1000多名地質(zhì)科學(xué)家決定聯(lián)合起來，向這個(gè)問題發(fā)起挑戰(zhàn)。他們在全球幾乎所有的火山和地質(zhì)活躍帶上安裝了測量儀器，以記錄從地下釋放出來的碳（主要為二氧化碳和一氧化碳）的總量，然后將這些數(shù)據(jù)匯總起來進(jìn)行分析，得出18.5億吉噸（1吉噸等于10億噸）這個(gè)數(shù)字，這就是地球上所有碳元素的總量。

這其中絕大部分碳被深深地埋在地下，地表部分（包括海洋、土壤和大氣層）含有的碳總量僅為4.35萬吉噸，在地球總碳量中的比重極小。

所有地表碳當(dāng)中，埋藏在海底深處的碳約為3.7萬吉噸，約占85.1%;海洋生物沉積物中的碳總量為3000吉噸，約占6.9%;陸地生態(tài)系統(tǒng)中的總碳量約為2000吉噸，約占4.6%;海洋表層中含有的碳約為900吉噸，約占2%;大氣層中含有的碳總量為590吉噸，僅占地表碳總量的1.4%。

從這個(gè)角度來看，我們腳下的地球活像一枚定時(shí)炸彈，隱藏著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。幸虧地球上有碳循環(huán)，把地球大氣層中的碳總量維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平上，生命才得以延續(xù)至今。

碳循環(huán)的細(xì)節(jié)相當(dāng)復(fù)雜，作為普通讀者，我們只需知道這個(gè)循環(huán)主要由兩部分組成。首先，大氣中的二氧化碳因光合作用進(jìn)入生物的身體，其中的一部分生物碳隨著海洋生物的尸體沉入海底，再因板塊運(yùn)動(dòng)而被埋入地下。其次，埋在地下的碳由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)被重新翻到地表，然后隨著火山噴發(fā)被重新釋放到大氣層中，供植物吸收利用。地球的大氣溫度之所以能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，主要原因就是，最近這5億年來，地球的地質(zhì)活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，使得每年通過火山噴發(fā)而釋放到大氣層中的碳維持在2.8億噸～3.6億噸的水平上，正好和沉入地下的生物碳的總量差不多。

地質(zhì)研究顯示，在過去這5億年的時(shí)間里，地球的碳循環(huán)平衡曾經(jīng)遭到5次嚴(yán)重的破壞，其中就包括發(fā)生在6500萬年前的那次小行星撞擊地球事件。當(dāng)時(shí)有一顆直徑超過10千米的小行星把地殼撞了個(gè)大窟窿，一下子釋放出425吉噸～1400吉噸的碳。這些碳所引發(fā)的全球氣候變化持續(xù)了數(shù)百年之久，導(dǎo)致大約75%的物種滅絕，其中就包括當(dāng)時(shí)的陸上霸主——恐龍。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，自工業(yè)革命以來，人類通過燃燒化石能源等方式一共向大氣層中釋放了大約2000吉噸碳，比那次導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星撞擊事件所釋放的碳元素總量多得多。更可怕的是，這個(gè)過程還在持續(xù)之中，目前人類活動(dòng)每年排放至大氣中的碳總量是火山噴發(fā)所排放的碳總量的40倍～100倍，這說明地球的碳循環(huán)已經(jīng)嚴(yán)重失衡了。

（潛 途摘自《三聯(lián)生活周刊》2019年第41期，黎 青圖）