科学家在去往哥斯达黎加考察的路上研究一处火山石

地球生命属于碳基生命，碳无疑是地球上最重要的元素。那么，地球上到底有多少碳呢？如此重要的问题却一直没有准确答案，只有一个大致的估算。

大约10年前，来自全球数十个国家的1000多名地质科学家决定联合起来，向这个问题发起挑战。他们在全球几乎所有的火山和地质活跃带上安装了测量仪器，记录了从地下释放出来的碳（主要为二氧化碳和一氧化碳）的总量，然后将这些数据汇总起来进行分析，得出了18.5亿兆吨（1兆吨等于10亿吨）这个数字，这就是地球上所有碳元素的总量。

这项被命名为“深碳观测计划”（Deep Carbon Observatory）的研究项目最近正好告一段落，2019年10月1日出版的《元素》（Elements）杂志发表了参与该项目的地质学家们撰写的第一份综合性研究报告，详细分析了地球上所有这18.5亿兆吨碳的分布模式。其中绝大部分碳都被深深地埋在了地下，地表部分（包括海洋、土壤和大气层）含有的碳总量仅有4.35万兆吨，还不到地球总碳量的万分之一。

所有地表碳当中，埋藏在海底深处的碳约为3.7万兆吨，约占85.1%，海洋生物沉积物中的碳总量为3000兆吨，约占6.9%，陆地生态系统中的总碳量约为2000兆吨，约占4.6%，大气层中含有的碳（主要是二氧化碳）总量为590兆吨，仅占地表碳总量的1.4%。

换句话说，我们担心了半天的全球变暖，是由这不到地球总碳量百万分之一的碳造成的。从这个角度来看，我们脚下的地球活像一枚定时炸弹，隐藏着巨大的风险。幸亏地球上有个碳循环，把地球大气层中的碳总量维持在一个相对稳定的水平上，生命这才得以延续至今。

碳循环的细节相当复杂，作为普通读者，我们只需知道这个循环主要由两部分组成。首先，大气中的二氧化碳因光合作用而进入生物的身体，其中的一部分生物碳随着海洋生物的尸体沉入海底，再因板块运动而被埋入地下。其次，埋入地下的碳由于地质运动而被重新翻到地表，然后随着火山喷发而被重新释放到大气层中，供植物吸收利用。地球大气温度之所以能够保持相对稳定，主要原因就是最近这5亿年来地球的地质活动相对稳定，使得每年通过火山喷发而释放到大气层中的碳维持在2.8亿～3.6亿吨的水平上，正好和沉入地下的生物碳总量差不多。

地质研究显示，在过去这5亿年时间里，地球的碳循环平衡曾经遭到过5次严重的破坏，其中就包括发生在6500万年前的那次小行星撞击地球事件。当时有一枚直径超过10公里的小行星把地壳撞了个大窟窿，一下子释放出了425兆～1400兆吨的碳。这些碳引发的全球气候变化一直持续了数百年之久，导致大约75%的物种灭绝，其中就包括当时的陆上霸主恐龙。

统计数据显示，自工业革命以来，人类通过燃烧化石能源等方式一共向大气层中释放了大约2000兆吨碳，是那次导致恐龙灭绝的小行星撞击事件所释放的碳元素总量的两倍！更可怕的是，这个过程还在持续之中，目前人类活动每年排放至大气中的碳总量是火山喷发排放的碳总量的40～100倍，这说明地球碳循环已经严重失衡了。

在这篇论文的结尾，地质学家们做出了一个预言：未来的同行们将会把如今这个时代作为又一次物种大灭绝事件而记录在案。