在国家自然科学基金项目（批准号：42293280、41925010、42072039）等资助下，中国地质大学（北京）吴怀春教授和房强教授联合南京大学、美国加州大学戴维斯分校、德国明斯特大学以及德国莱布尼茨应用地球物理研究所的联合研究团队，通过高分辨率综合地层学研究，揭示了自复杂陆地生态系统占领陆地以来，显生宙仅有的两次大冰期（即约3亿年前的晚古生代冰期和人类赖以生存的晚新生代冰期）的气候和碳循环演化遵循着相似的轨迹，且均在不同程度上受到地球外部的天文轨道驱动。研究成果以“显生宙大冰期气候与碳循环演化的同步性（Synchronizing climate-carbon cycle heartbeats in the Phanerozoic vegetated icehouses）”为题，于2025年10月16日发表在《自然—通讯》（Nature Communications）上，论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64238-9。
晚新生代冰室气候与碳循环的相互作用深刻地塑造了全球变化趋势，并对人类的出现与发展产生了重要影响。系统理解冰室气候与碳循环之间的耦合过程及其机制，已成为地球科学领域的一项前沿课题。晚古生代冰期是显生宙中规模最大、持续时间最长的冰室，该时期陆地上广泛分布着复杂的生态系统，两极冰盖呈现出不对称演化，为研究当前全球变化提供了重要的深时参照。然而，晚古生代冰期气候与碳循环目前仍缺乏高分辨率的地质重建。
研究团队对华南石炭系深水沉积序列开展了高分辨率综合地层学研究，建立了3.37亿年至3.01亿年期间10万年尺度的天文年代格架，恢复了持续时间约为3600万年的冰川型海平面变化和碳循环演化的历史。通过交叉相位等分析发现气候与碳循环变化在地球偏心率旋回的驱动下形成了稳定的耦合模式；然而，随着陆地碳埋藏的中心从低纬度向高纬度地区转移，这种模式约在3.07亿年前在发生了根本性变化。研究团队对比了晚古生代冰期（约3.35亿年至3.01亿年前）和晚新生代冰期（3400万年以前至今）相关地质记录，提出无论地球表层形态如何演变，地球气候与碳循环协同演化过程都高度响应于地外因素的驱动，且这一状态可持续数亿年。
本研究基于“以古鉴今、以古鉴未来”的研究思想，通过“穿越时间的高分辨率对比”为当下全球变化趋势提供了预测。研究成果从侧面证实，即使没有人为影响，人类赖以生存的晚新生代冰期也可能已经到达甚至跨越了其自然寿命的巅峰，开始逐步走向消亡。人类必须积极致力于减轻自身对气候的干扰，维持地球系统长期的平衡状态。
图 显生宙大冰期气候演化特征及其轨道驱动。（a）晚新生代冰期气候与轨道变化特征；（b）晚古生代冰期气候与轨道变化特征