"因为硫酸盐严重不足，犹如燃料短缺，'发电厂'无法正常工作，甲烷只能进入海水中。"项目负责人、 中国科学院广州地球化学研究所研究员张一歌解释，"这时候，另一类喜欢氧气的细菌开始快速'燃 烧'甲烷，就像高温燃烧释放大量废气一样。" 研究团队通过检测一种特殊的分子痕迹，成功复原了5600万年前的甲烷氧化过程。这些分子痕迹就像古 代细菌留下的"身份证"，显示在PETM事件后期，进行"快速燃烧"的甲烷分解细菌活动显著增强并达到 高峰。 5600万年前的极热事件时，北极海洋是如何加剧全球变暖的？9月25日，中国科学院广州地球化学研究 所与国际合作团队在国际学术期刊《自然·地球科学》上刊发论文揭示了此谜底：海洋硫酸盐浓度的微 妙变化，能够改变甲烷的消耗方式，就像一个"化学开关"，引起了全球气候变化。 甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，而大量的甲烷以水合物"可燃冰"的形式储藏在海底。近年研 究发现，绝大部分海底释放的甲烷都会快速溶解在海水中，然后被各种微生物"消化"掉，很少能直接进 入大气。甲烷被"消化"的方式不同，对海洋和气候的影响也截然不同。 现代海洋中，约90%的甲烷会被沉积物中的微生物在无氧条件下利用，即以硫酸 ...

研究核心发现 - 海洋硫酸盐浓度变化作为"化学开关" 通过改变甲烷消耗方式影响全球气候变化 [1] - 古新世-始新世极热事件（PETM）时期北极海水硫酸盐浓度不到现代的三分之一 [1] - 硫酸盐不足导致甲烷氧化路径从"慢燃发电"转变为"快速燃烧"模式 [2] 甲烷氧化机制 - 现代海洋中约90%甲烷通过硫酸盐还原作用被微生物消耗 产生碱性物质缓解海洋酸化 [1] - PETM时期硫酸盐短缺促使喜氧细菌快速分解甲烷 类似高温燃烧释放大量废气 [2] - 通过特殊分子痕迹检测显示PETM事件后期快速燃烧式甲烷分解活动达高峰 [2] 北极碳循环变化 - PETM时期北极海水CO2浓度比全球平均值高200-700ppm [4] - 北极海洋从吸收二氧化碳的"海绵"转变为排放二氧化碳的"烟囱" [4] - 该区域在全球碳循环中的角色发生根本性改变 成为温室气体排放源 [4] 地质与气候关联 - 地壳运动 岩石形成 大陆风化和火山喷发等地壳活动直接影响海洋硫酸盐含量 [4] - 中生代至新生代早期远古海洋硫酸盐含量长期较低 对全球碳循环产生重要影响 [4] - 地球系统过程控制海洋"燃料供应系统" 影响甲烷利用方式和气候系统 [4] 现代警示意义 - 现代北极快速变暖和淡化可能激活类似甲烷氧化机制 [4] - 需要密切关注海水变淡和化学环境变化导致的甲烷消耗方式转变风险 [4] - 研究对认识地质历史碳循环突变及现代北极温室气体排放风险具预警意义 [4]