大气中的二氧化碳会使地球变暖。但是，你获得的升温程度取决于你如何摆放大陆。
如果大气中增加二氧化碳会产生温室效应使地球变暖，那么这种情况以前肯定发生过。这就是为什么古气候学，曾经是一个微小而晦涩的领域，如今却成为一个蓬勃发展的产业，成千上万的地质学家试图从岩石中提取过去的气温和二氧化碳水平，成千上万的气候建模师试图告诉我们这一切意味着什么——不仅对过去，也对地球气候的未来。总的来说，结果正如你所料。德克萨斯农工大学的气候学家托马斯·克劳利说，当二氧化碳水平低时，气候寒冷，当二氧化碳水平高时，气候温暖。
但最近，这一简单规则出现了两个显眼的例外。在距今 4.4 亿年前的奥陶纪，大气中的二氧化碳含量似乎是今天的 16 倍——然而，从其留下的砾石沉积物判断，南极附近还有一个冰盖，其大小是今日南极洲的五分之四。第二个例外甚至更令人担忧。恐龙统治地球的白垩纪，二氧化碳含量是今天的八倍，曾是全球变暖预测者最常研究的案例之一。而每个人都知道恐龙时代的气候是怎样的：闷热。或者真的是这样吗？英国研究人员去年夏天刚刚报道的最新证据表明，9500 万年前的热带地区温度与现在不相上下；而且，虽然两极比今天温暖得多，但仍然是冰天雪地。
在这两个时期，地球的温室发生了什么？气候建模师们开始相信，这两个谜团的解决方案可能是一样的：地理。二氧化碳确实会使地球变暖——这一点没有人怀疑——但最终的气候很大程度上取决于你如何安排大陆。
克劳利认为，对于奥陶纪的情况，解决方案相当直接。在过去的几年里，他和他的同事史蒂文·鲍姆一直在电脑上重现奥陶纪的地球，并试图理解它是如何能够支持冰川的。太阳给了他们帮助：根据天体物理学家的说法，4.4 亿年前的太阳比今天暗 4%，这意味着，尽管奥陶纪的温室效应有 16 倍的捕获热量的二氧化碳，但它也有更少的热量可以捕获。但克劳利和鲍姆计算出，净温室效应仍然相当于今天将二氧化碳含量提高四倍所产生的效果。换句话说，一个冰盖几乎没有生存的希望。
永久性冰盖的生存，与其说取决于冬天是否足够冷到下雪，不如说取决于夏天是否足够暖和到融化前一个冬天的所有积雪。克劳利说，奥陶纪冰盖的关键在于，大部分大陆都连接成一个大致圆形的陆块，称为冈瓦纳古陆，其南缘在 4.4 亿年前位于南极正上方。超级大陆的内部气候极端——像美国中西部那样：寒冷的冬天和炎热的夏天，没有永久性冰雪。但沿着海岸，海洋——由于其巨大的储热能力，变暖速度比陆地慢得多——抑制了这种季节性变化。克劳利说，水的调节作用减弱了夏季的升温程度。
今天住在缅因州那样地方的人们知道温和的夏天是什么样的；4.4 亿年前，冈瓦纳古陆南部海岸的夏天比温和还要糟糕。从 offshore 吹来的风吹过南极正上方的水面，那里确实很冷。克劳利和鲍姆模拟的奥陶纪全球平均气温为 64 华氏度——比今天高 14 华氏度。但在冈瓦纳古陆的南部边缘，每年都有三英尺的积雪在夏天幸存下来，成为不断增厚的冰盖的一部分。
然后，在大约 4.3 亿年前，冰盖消失了。克劳利和鲍姆的模拟指向了一个起初只听起来有些矛盾的解释：当时冈瓦纳古陆正在向南漂移，越往南，冰盖就越小。随着超级大陆的中心靠近南极，内部的冬天变得更冷——但陆地在夏天仍然足够温暖，可以融化积雪。与此同时，曾经是冈瓦纳古陆南部冰封边缘的地方，已经北移到了更温暖的水域。冰川很快就消失了。
因此，奥陶纪的谜团似乎不再那么神秘。然而，白垩纪则另当别论。多年来，对白垩纪石灰岩中储存的碳——包括构成该时期名称的无数浮游生物尸体形成的巨大白垩层——进行的各种分析，使研究人员相信，白垩纪大气中的二氧化碳含量是今天的八倍。与此同时，氧同位素分析表明，白垩纪的气候相当温暖——可能比今天高 20 华氏度。一个温室气候可以解释为什么古生物学家发现了表明白垩纪热带植物和珊瑚礁在比今天更高的纬度上生存的化石。
然而，雷丁大学的地质学家布鲁斯·塞尔伍德说，温室的证据从未确凿。作为全球气候历史的一瞥，用于同位素分析的岩石远非完美。首先，它们的年龄差异高达 3000 万年。其次，它们大多来自北半球中纬度地区，几乎没有来自热带地区。塞尔伍德解释说，这仅仅反映了欧洲和北美白垩岩露头的可用性。
他和他的同事格雷格·普莱斯和保罗·瓦尔德斯着手更清晰地描绘白垩纪的气候。他们将分析范围限制在距今约 9500 万年前相对较短时间段内的沉积岩。塞尔伍德说，我们还有 700 万年的时间可以玩，但这比你以前得到的概括性说法要好得多。雷丁大学的几位研究人员还通过分析最近从海底钻探的 9500 万年前的沉积物，获得了白垩纪热带温度的一些首批确切信息。
结果表明，白垩纪比以前想象的要凉爽得多。两极的温度本应平均在 50 华氏度左右，但塞尔伍德的团队声称，实际上它们徘徊在冰点左右。而此前被认为比今天高 10 度的热带地区，根本没有变暖。
考虑到大气中有那么多的二氧化碳，为什么地球如此凉爽，为什么两极和热带地区之间的差异如此之小？与克劳利和鲍姆一样，瓦尔德斯正在通过计算机模型寻找答案。和他们一样，他也发现地理位置很重要。
9500 万年前的地球是一个浅海遍布的世界。陆地不再形成超级大陆，但它们仍然彼此靠近，而且由于白垩纪海平面较高，海洋淹没了许多大陆的内部。例如，其中一个浅海从加拿大一直延伸到墨西哥，将北美洲一分为二。瓦尔德斯说，所有这些都起到了将湿润空气带入大陆内部的作用，在那里产生了厚厚的云层，阻挡了阳光，使地球降温。瓦尔德斯承认，关于云有很多争论和不确定性——云也能捕获从地球表面升起的热量——但我们的模型显示，云层增加了并导致了降温。
地理位置也可能有助于解释为什么白垩纪两极的温度与热带地区如此接近。在今天的世界里，暖水在北大西洋被带到格陵兰岛以南，在那里变冷，沉入海底，然后流回南方。瓦尔德斯认为，在白垩纪，这种输送带循环可能更浅——这将使其更快地将热量从热带输送出去。他说，在白垩纪，美洲和欧洲之间的距离非常小。大西洋并不大。所以水可能没有深入，而是循环起来，变得越来越热，所以你没有那么大的温差。我是在凭空想象，但这是一种可以验证的有力假设——瓦尔德斯希望在不久的将来利用一个包含真实洋流的新模型来验证它。
用于预测全球变暖的计算机模型不包含真实的洋流，它们的地理模拟也很粗糙。塞尔伍德认为这是对他们预测持更怀疑态度的原因——尽管对污染大气不必因此就不那么谨慎。他说，这项研究告诉我们，二氧化碳与全球变暖之间的联系不像我们想象的那么牢固。但我最不希望看到的是政府抓住这一点说，“啊，二氧化碳与气候之间没有联系，因此我们可以继续我们现在正在做的事情，甚至做得更糟。”这项工作表明，整个气候系统比我们想象的要复杂得多。这实际上是一个警告。在我们不了解这个系统如何运作的情况下，排放巨量的二氧化碳是一件非常危险的事情。
