最近的地质学研究表明，今日酷寒冰冻的北极曾经温暖而富有生气——

对北冰洋底沉积物所作的分析结果表明，距今700万年前的北冰洋根本没有冰，年平均温度为15℃。这是对现今各种气象模型的一大挑战。

许多方面的地质证据曾表明，地球气候在白垩纪时期(距今137亿至670万年前)比今日温暖得多。但证据常常很不精确，包括动植物化石、沉积物特征和地质化学标示物的数量稀少、存在掺杂等，因此，白垩纪温度的具体数值和在地球上的分布状况十分难以断定。前不久，地质学家詹肯斯(Jenkyns H. C.)及其合作者在地球表面最寒冷的地点之一取得了新的数据，从而澄清了白垩纪极端温暖气候的性质，说明那时的地球气候与今天根本不同。

具有讽刺意味的是，詹肯斯等关于北极气候温暖的信息是从北冰洋一个冰岛上钻探得来的。北冰洋底有3条山脊，该岛屿就漂浮在其中一条称阿尔法山脊的上面。积存在现代北冰洋底的富含淤泥和砂子沉积物是被氧化了的，极少浮游生物的生命迹象。因为北冰洋表面覆盖着约3米厚的冰层，对大多数生命来说，不是适宜的生存环境。但与之形成强烈对照的是，从阿尔法山脊钻出的晚白垩纪沉积物却是一种富含硅藻(一种单细胞海藻)的软泥和含有木质碎片、植物叶的表面角质层、植物孢子和花粉的黑泥。另外令人注意的是沉积物中不含有的东西——从冰山基部崩落下的非海洋中产生的碎片。由此看出，所有这些沉积物都是肥沃而没有冰的海水的产物。

虽然从北冰洋中心地区取得的沉积物证据可以提示存在温暖和无冰的气候条件，但这些仍然只能充当十分不精确的温度计。基于这样的原因，古海洋学家通常要使用地质化学工具，例如，从海洋微生物的含碳酸盐外壳中测定氧同位素的含量比例，以此可精确估算海水的温度。但北冰洋底白垩纪沉积物中缺少碳酸化物，这一传统方法不能采用，因此，詹肯斯等人就转而采用一种称为TEX86的新方法，为海面的温度定量。他们测定了一-种外形仅0.2~2.0微米、学名叫Crenarchaeota的浮游海洋微生物的外膜所含类脂体的成分，这种微生物可在上溯到1.12亿年前的沉积层中找到。

早期的研究表明，现代海洋微生物Crenarchaeota的外膜有机物组分与海水温度密切相关，这可能是它们对海洋环境的温度条件的一种生物学适应。TEX86方法曾对低纬度地区的白垩纪沉积物进行过检测，其结果与使用氧同位素法测定的海水温度极为一致。

图为“ЯMAA号破冰船1993年在北极亚马尔半岛进行科学考察

詹肯斯等人将新的地质化学工具——TEX86法应用于从阿尔法山脊钻取的7000万年前的有机物，计算出当时海水表面的年平均温度为15℃。现今在北纬35°~45°间的美国马利兰州和法国也能找到相同的海水温度，但北冰洋一年中有半年处于黑暗之中，竟会如此之温暖，着实令人惊异。在白垩纪早期，它甚至可能更温暖一些。有证据显示，气候是大约经历了2000万年才缓慢地冷却的。对北冰洋地区海水温暖一说先前也并非没有别的佐证：在加拿大高纬度北极圈内白垩纪中期(约1亿至9000万年前)地层沉积物中，曾发现有热带面包果树和一种已灭绝的超级爬虫类动物一一巨鳄的化石。

为什么白垩纪时期如此的温暖呢？最好的解释可能是：频繁的火山喷发导致大气中产生了高浓度的二氧化碳；而大气中CO₂是公认为自工业革命以来使地球变暖的最基本的温室效应气体。在白垩纪时期，大气中的CO₂含量可能为今日的3倍至6倍，从而造成了超温室效应气候。但是，用上述CO₂含量的估计值进行模拟测定的结果，北冰洋平均温度只能为2℃一6℃，大大低于詹肯斯等人的估计值。

这可能是由于对白垩纪大气CO₂的估计值太低，但气候模型的问题仍然存在。设定较高的CO₂含量会使极地升温，但这也将导致低纬度地区升到更高的温度，该温度将超过用替代方法测定的温度值，而且接近生物生存所允许的温度极限。

为什么模型预测的白垩纪极地温度太低，赤道与两极间的温差太大？问题的解答可能存在于气象模型自身。曾经试图引人大洋热传输、同温层积云、洋流和植物生长等效应因素，但结果仍只有尾数的修正。现今的气象模型在模拟以往温室效应所造成的极度温暖上仍然是不称职的。这也是预测未来世界温室效应的一个难题。

根据海洋大气(气象)模型可给出全球白垩纪时期海面平均温度图。该图使用詹肯斯及其作者从阿尔法海脊的钻探结果，得出白垩纪中晚期北冰洋海面平均温度为15℃或更高一些。如果不假设当时大气CO₂含量极高并超过以往设定值的话，则气象模型不能模拟出如此温暖的环境的。在本例中，北冰洋海面年平均温度为15℃。模型需要大气CO₂浓度为7100ppmv，即现今大气CO₂含量的20倍，或早先设定白垩纪大气CO₂含量的3至6倍。