用户名:
密码:
第4节 7亿年前的“雪球”

  地球历史上有过多次气候异常状况。5500万年前是地球历史上最热的时期之一,那时全球气温平均升高了9℃;2.1万年前,北美和欧洲的大部分地区是冰天雪地,海平面下降了一百多米……如果要说地球历史上最极端的气候时期,那应该算是6亿或7亿年前的“雪球地球”了。
  “冰雪地球”假说认为,在距今约7.5亿到5.8亿年前,地球曾进入了漫长的冰河时期——瓦兰吉尔时期。从太空看,地球宛如一个巨大的雪球。那时候不仅陆地被冰雪覆盖,就连海洋表面也全都结成冰层。地球液态水仅存在于1公里厚的冰层一下。曾经一度有科学家对“冰雪地球”假说提出质疑,但是近年来发现的一些事实却为支持这一假说提供了有力的证据。
  铱是伴随陨星物质散落在地球上的化学元素,维也纳大学的一个地球化学研究小组经研究认为,富含铱元素的宇宙尘埃会在一个“冰雪地球”上不断沉积,直到冰雪突然融化,已经沉积下来的铱元素便会积聚到很薄的单层海底沉积物中。地球的冰封期越长,那么沉积物中的铱元素含量越高。只有地球曾经完全冰封才可能出现这种沉积,即便有一部分海洋没有结冰,铱元素也不会积聚。
  研究人员通过对三份来自赞比亚和刚果铜矿中的岩芯样本进行分析,在取自冰川沉积物顶层的数厘米沉积物中发现了在某些时期铱元素非常丰富。在三份样本中都发现了瓦兰吉尔冰期沉积的铱元素。据研究人员推测,地球那一段的冰雪时期大概持续了一千多年的时间。
  在“冰雪地球”假说中,地球历史上的冰期出现过好几次。这种极端寒冷的气候并没有一直持续,而是分为了好几段冰河时期,在这几段时期内存在着比较温暖的“间冰期”。地质学家们在全球范围内搜寻能够证明新元古代冰期事件的证据,他们推断最多出现了四次严寒的地球冰期,它们分别是凯噶斯冰期、司图特冰期、马林诺冰期和噶斯奇厄斯冰期。其中只有司图特冰期和马林诺冰期被证实曾经分布全球,其余两个冰期只在地球少数地方出现。所以我们平常所说的“冰雪地球”就是指司图特和马林诺这两次冰期,这两次冰期之间也存在着数千万年的“间冰期”。
  关于地球是如何变成一个“雪球”的,这个问题一直众说纷纭。有人认为,地球进入冰雪时期是因为地球绕太阳公转的时候,一个厚重的云层朝地球落入了大量的尘埃粒子,这些粒子挡住了太阳的热辐射,因此导致地球温度下降,最终形成“冰雪地球”;有人认为是小行星或者彗星的撞击激起大量尘土遮天蔽日,从而导致了“冰雪地球”形成;还有人认为,地球冰期同太阳辐射强度有关。现代高纬地区出现冰川就是因为那里太阳辐射弱的缘故,倘若新元古代的地球地轴发生了倾斜,使得气候的分布和今天相反,那么冰川作用便只会作用在中低纬度,两级便不会出现冰川。这就可以用来解释为什么当时在赤道附近有冰川出现。这些假设都没有确凿的证据支持,于是很多科学家从地球系统内部寻找“冰雪地球”的成因。
  20世纪60年代,地球物理学家布迪科提出的“冰川灾变”模型吸引了科什温克的注意。众所周知,太阳是地球热量的主要来源,而地球上的冰雪便能像镜子一样将太阳光反射出去。如果这面“镜子”足够大,就会反射足够多的太阳光,从而导致地球气温降低。现代地球只有两级地区覆盖着冰雪,所以反射太阳光降低温度的作用不是很明显。如果两级的冰雪面积达到一定程度的话,就很可能导致地球温度大幅度下降。这样一来又会使得反射的太阳光进一步增加,温度进一步下降。如此便形成了一个恶性循环。布迪科认为,如果冰雪覆盖到南北纬30°左右的时候,整个地球的气候系统便失去控制,冰雪会进一步蔓延到赤道附近,使得全部地球被冰雪覆盖。
  类似这样的冰雪灾难在其他星球上是出现过的,而且是不可逆转的。那么为什么地球却可以化险为夷呢?又是什么最早触发了地球两极冰盖的扩张,导致“冰川灾变”开始的呢?面对一系列的疑问,科什温克以及后来的霍夫曼等人终于找到了解决这些问题的一个关键,即大气中的二氧化碳的变化。
  9亿年前,大陆板块在赤道附近重新组合成一个新大陆,即“罗迪尼亚”超大陆。但是到了8.2亿年前左右的时候,一次巨大的火山事件使得罗迪尼亚大陆发生分裂,这次大分裂使得各个大陆的海岸线大大加长。增长后的海岸线使得海洋得到了更多的来自大陆的营养物质,海洋中的微生物和藻类生长的更加旺盛。通过光合作用,微生物和藻类将大量的二氧化碳转化为有机体并埋藏在地下。大气中二氧化碳的减少造成了地球的“冰室效应”,地球温度下降便进一步推动了“冰川灾变”,从而使得地球气候失去控制并最终形成了“冰雪地球”。
  在“雪球地球”时期,大面积的冰雪覆盖使得生物无法进行光合作用,岩石的风化作用也几乎完全终止。那时候只有火山是活跃的,它们持续不断的释放二氧化碳,几百万年后,大气中的二氧化碳已经是现在大气的350倍了,因此地球上便出现了“超级温室效应”,使得地球上的冰雪迅速融化。
  关于温室气体的变化,法国国家科学研究中心的唐纳狄欧和他的合作者认为,“超级地幔柱”能够在赤道附近形成大规模的玄武岩。玄武岩可以和大气中的二氧化碳发生风化作用。如果“超级地幔柱”能够产生足够大面积的玄武岩,那么通过风化作用便可以大大消耗掉二氧化碳,短期内降低大气中二氧化碳浓度。那时候的太阳辐射比现在要弱,所以这就能够触发“冰室效应”,最终导致“雪球地球”产生。
 
最新书评 查看所有书评
发表书评 查看所有书评
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 密码: 验证码: