几亿年前的温度是怎么测试出来的

骆昌芹

“现在气温是多少？”只要看一下温度计，你马上就能回答出来。可是，如果我问你几亿年前地球上的气温是多少，你一定会被难住。你也许会说：几亿年前的温度怎么能测出来呢？难道有这样的温度计吗？

测温技术的突破

人类在征服自然的长期实践中，创造了不少测温技术，制造出了各种各样的温度计。早在100多年前，英国医生阿尔伯特就发明了玻璃水银温度计。近几十年来，温度计家庭中又出现了热电隅温度计、金属电阻温度计、晶体管温度计等许多新成员，它们种类繁多，性能各异，个个身手不凡。然而，这些温度计都只能测当时的温度，如果要测定几亿年前的温度，它们就无能为力了。

那么，用什么方法可以测量古时候的温度呢？1947年，美国科学家尤里和比奇莱森，首先创造了地球化学测温技术。尤里和他的研究小组，曾对一个数百万年前的动物化石介壳进行分析，居然知道那动物是夏天出生，一共活了4年，然后在春天死去。1961年，另一位科学家埃米利亚尼，研究了从大洋底取出的岩芯中的有孔虫目介壳化石，发现地球海洋的温度在3000万年前约为7℃，1000万年前约为6℃。

灵敏的同位素温度计

几亿年前的温度早已时过境迁，为什么现在还能测量出来呢？其实，地球上物理、化学的变化，生物、大气、海洋、地壳的活动，大都与温度密切相关。科学家告诉我们，如果我们能找到地质历史时期温度变化在地球上留下的痕迹，就能知道当时的温度。人们从地球化学的氧同位素分析着手，终于找到了一种测量古温度的可靠方法。

学过化学的都知道，氧元素是个大家族。按照氧原子核里的中子数目，分别有氧-16、氧-17、氧-18。这三弟兄脾气不一，秉性有别，其中氧-18的核反应能力大大超过氧-16和氧-17，可它的数量特别稀少。据统计，在自然界中，每形成500个氧-16，才会产生一个氧-18。不过，你可别小看了它，要知道正是这少量的氧-18，帮了人们的大忙。因为在自然界中，氧同位素的比值，会随着温度的变化而变化。当生物体活着的时候，它们体内氧同位素的比值，同生存的环境温度有一定的关系。这些生物一旦死去，它们体内的氧同位素比值就不再变化了。亿万年后，这些生物体的遗骸成了化石，人们只要用化学方法先从化石中提取氧，再测出氧-16和氧-18的比值，就能知道当时这些生物生活的环境温度了。你看，氧同位素的比值，真可称得上是一支灵敏的温度计呢。

测定古海洋的温度

你也许会问，这种方法测出的温度准确吗？告诉你，现在，在测量地质历史时期温度方面，除了氧-16和氧-18的比值法以外，科学家还找到了其他一些可以了解古海洋温度的方法。用这些方法，人们能测出温度的相对高低，分出天气的冷暖。例如，从海底取出的岩芯，记载了海洋中各种古生物的数量，而古生物的数量和当时的海洋温度之间，是有密切关系的。海洋中生活着众多的生物，海水的温度必然影响各种生物的数量。海洋中的有孔虫属中，有一些敏感种類，温度高时数量比较繁盛，温度低时数量就大为减少。

科学家还发现，在海洋中，有一种对冷暖变化特别敏感的圆辐虫，如计算它们的数量与有孔虫总数的比率，就可以推算出当时的海洋温度。计算结果表明，高的比率与冰期的暖水有关，低的比率与冰期的冷水有关。

更有趣的是，螺壳的旋转方向还与温度有关哩。你也许不会去注意今天的螺壳是向哪个方向旋转的，可是科学家注意到，凡是右旋的截锥圆辐虫的介壳，都与比较温暖的环境有关;而左旋的介壳则与较冷的环境有关。因此，从螺壳左右旋转的比率，也可大致推断出古代的温度。

近20年来，地球化学测温技术发展迅速，日趋完善。科学家运用各种测试手段，逐步搞清了各个地质历史时期的地球温度。他们告诉我们：在1亿年前，地球上各个海洋的平均温度为21℃;1000万年后，缓慢下降到16℃;又过了1000万年，再度上升到21℃;以后又逐渐下降……