科学理论的发展是逐步进行的，有时也会改变方向。但是像在过去几年里，有关原始气候理论的发展方式，绕一转的现象，却属罕见。20年前，萨根（Sagan）和马伦（Mullen），针对地球气候理论的认识，提出了一个很有意思的悖论：理论模式暗示，过去实际的太阳照度是低的，因而20亿年前，是冰封全球，并有另外保持恒定的因素。但是，地质学的证据显示，这种情况从未出现过。这种关系“微弱太阳光照”的悖论，依据大气中CO₂明显高于现在的思想，至少是在某些气候学家的心目中，算是解决了。

如今克劳利（Crowley）和鲍姆（Baum）提出了一个新的悖论：关系后来奥陶纪的冰川作用，出现于4.4亿年前的冈瓦纳古陆超陆地的最南部分。理论模式预测，那时大气中CO₂的含量比现在约高13倍，起因于火山活动的加强和陆地风化速度的降低。风化以碳酸盐沉积物的方式固封CO₂；火山运动使沉积物再循环，CO₂回归大气中。因而可以推测，地球因太热而无冰帽形成。而且，臆想中冰川覆盖的冈瓦纳古陆地区，实际和现在的东南极地带相差不多。克劳利和鲍姆解决了这一新悖论，通过假定超大陆保持冷，因定靠南极；和通过重新考虑到了太阳照度低的观点。这样以来，在过去减少太阳照度，曾被认为是一个问题，而如今却成了一种答案；与此同时，过去大气中CO₂浓度增加，曾被看作是一种答案，而现在又被视为一个问题。

当然，不论如何，后来奥陶纪CO₂高是个问题，要看高至何等程度，在地质化学循环的伯尔尼尔模式的预测这样认为。那些用类似模式做过实验的人认识到，在计算过去的CO₂水平时，关系到许多的不定因素。对于长期的CO₂源，含有碳酸盐矿物或有机碳沉积物的变质脱气，在伯尔尼尔模式中，被假定和海底扩散速度成直线关系；而其本身，是从有关海平面的记录中转化推知的。

这种概算和海平面曲线本身的精确度，是难以计算的。CO₂的长期沉积，陆地上硅酸盐的风化作用，接着的是碳酸盐和有机碳在海洋沉积物中的沉积，这一切受到以下因素的支配：全球平均温度的影响，地理上的表面流出量，温度效应和陆地植物对化学物风化的速度。陆地植物被认为降低大气中CO₂含量，通过把CO₂吸入土壤中，因而提高了化学风化的速度。这些影响，在伯尔尼尔的模式中，被用公式参数化了，公式是由沃尔克（volk）研究的，试图计算CO₂对植物生长和新陈代谢的影响。因为维管陆地植物至到志留纪才进化，接着的是奥陶纪。这种相当复杂的风化速率，被和CO₂的线性关系所取替。除随机性外，这种大致忽略了的因素，可能包括广泛微生物的覆盖。这种现象，施瓦茨曼（schwartzman）和沃尔克都已觉察了。因为对吸收空气中的CO₂，微生物可能很有效。

伯尔尼尔自身对后来奥陶纪期间CO₂浓度的估算，不定因数是5，从现在水平的4倍到20多倍。如果按他估算的下线，结合太阳照度降低4%，那么大气的净辐射力将和今天的相差不多；这样有关高纬度冰川作用的悖论，就会有效解决；如果利用CO₂分压的上线，那么实际不会形成陆地上的冰川作用；利用克劳利和鲍姆的模式。的确，后一个问题，涉及到伯尔尼尔在自己计算中采用低的太阳照度，将会进一步加重。降低表面温度和减轻风化速度，会使CO₂浓度比伯尔尼尔计算的更高。

克劳利和鲍姆关于冰河气候理论的另一部分，涉及陆地定位和季节性对冰盾发展的重要性。他们的思想，原来是为了解释无冰的中白垩纪（约1亿年前）而发展的。当直接定位大的陆地于南极以上时，冰盾难以形成。因为温热的夏季温度，阻止了每年间雪和冰的累积。当陆地定位和南极线相切时，冰盾的生长最容易，因为冰极海洋的高热惯性，保持了夏季的相对低温。这种概念，在克劳利和鲍姆的能量平衡气候模式中得以有效证实；并在纯逻辑基础上有着确定的灵敏度，不管后来奥陶纪的冰川作用有无，都为这种观点提供了关键验证。可单独用CO₂和太阳照度解释观察结果的一种思想。

克劳利和鲍姆的文章指出，20万年前有关CO₂的晴雨表是必要的。如果没有测定过去大气中CO₂浓度的可靠方法，我们就别想对古代气候有更多了解。几个研究小组，克劳利和鲍姆已提及了其中的一些，业已利用各种手段，针对该问题进行着研究。一种引人入胜的新思想，是根据古代土壤中碳酸盐的丰度和同位素组分。高的土壤碳酸盐丰度和较大负性S¹³C值，将相应于较高的大气CO₂含量（光合成有机物产生同位素轻碳；高的环境CO₂分压冲淡这种效应，并产生同位素重碳）。最近，利用了一种与之相近的概念，解释后来的奥陶纪。推论那时大气CO₂的含量，大约是现在的16倍，和伯尔尼尔模式明显一致。需要读者判断的问题是，这种一致，是否是属于偶然。

冰核分析也好，提出有关CO₂的古代晴雨表也罢，都没有获得广泛承认。大概是因为，所有看上去都涉及到大的不定性。但是，过去10多年来用冰核所进行的实验结果显示；如果一种方法产生自身一致，能够重复的结果的话，科学家们的怀疑思想将被打消。唯一希望，是研究出一种技术，最终通过这种检验。如果这种情况出现，那我们就是处于认识错综复杂古代晴雨表的较好位置上了。

[Nature No6362，1992年2月20日]