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新萄京娱乐场的研究人员解开了地球地质历史上一个戏剧性篇章的线索

2020年6月10日
冰山卡在海冰中如果冰层曾经覆盖了整个星球, 这种转变是如何发生的,它对地球气候有什么影响? (NASA戈达德照片)

这颗行星完全被冰覆盖——被称为“雪球地球”——怎么可能还能产生多细胞生命呢? 向冰期的过渡可能不像之前想象的那么突然, 最新研究表明.

想象一下地球完全被冰覆盖. 虽然很难描绘出今天所有被冰川遮蔽的海洋和陆地, 在数百万年前,这样一个被冰雪覆盖的星球并不是遥不可及的.

持续时间大约为1,4亿到5.4亿年前, 戏剧章节是地球4章的重要组成部分.50亿年的历史. 被称为新元古代, 严重的冰川期是多细胞生物开始多样化并遍布地球的时期.

许多研究人员认为冰可能覆盖了地球的每一个表面, 从两极一直延伸到赤道的炎热热带地区——这个假说被称为“雪球地球”.”

怎么可能有全球性的冰——即使是在地球上最温暖的地区?

研究人员来自 新萄京娱乐场大学 对这个问题有了新的认识. 通过分析新元古代开始前冰川留下的矿物数据, 斯科特•麦乐伦她是中国科学院实验室的博士后研究助理 Mauricio Ibanez-Mejia他是哈佛大学的助理教授 地球与环境科学系“,,提供了第一个地质证据,表明地球可能在“雪球地球”之前有过凉爽的气候.

这项研究发表在 科学的进步, 提供了地球历史上一段时期的重要信息,这段时期为地球上复杂生命的发展铺平了道路.

“这是一个迷人的时期, 因为这些戏剧性的环境变化恰好发生在地球上第一批真正的动物开始出现和进化的时候,Ibanez-Mejia说.

“雪球地球”的成因?

要了解整个地球范围内的冰川期,一个关键方面是确定雪球地球之前的气候是什么样子的. 计算机模型显示,全球气候变冷是启动“雪球地球”状态的必要条件, 但这种状态还没有得到地质证据的证实. 而不是, 先前的地质证据表明,在新元古代冰川期之前,地球有一个温暖无冰的气候.

虽然科学家们还不知道造成“雪球地球”的确切机制, 他们怀疑不管他们是谁, 其机制包括大气中二氧化碳浓度的大幅下降. 在几种情况下,大气中的二氧化碳可能已经减少. 其中包括海洋生物量的增加, 这可能是从大气中吸收二氧化碳并将其转化为有机物质, 或者大陆地壳风化作用的增加, 它也吸收二氧化碳.

为了确定这些方案是否可行, 然而, 在大规模冰期事件开始之前,了解更多新萄京娱乐场网站地球气候的信息至关重要.

“如果地球非常热, 这意味着海洋储存了大量的热量, 为了创造一个“雪球地球”,这些物质需要很长时间才能清除,麦克伦南说.

解开岩石中的气候线索

科学家可以通过研究地球历史上不同时期沉积的岩石来确定地球在某个时间点的气候. 麦克伦南和他的同事们使用锆石测年法非常精确地测定了在现代弗吉尼亚州发现的冰川岩石的年代. 古地磁的数据, 这使得研究人员能够确定数千年甚至数百万年前大陆的位置, 已经确定弗吉尼亚位于热带地区的超大陆中部,当时冰川正在沉积. 超大陆后来分裂成更小的部分.

冰川岩样

在弗吉尼亚西南部收集的冰川岩石抛光表面帮助研究人员非常精确地确定了雪球地球事件发生前的地球气候. (Akshay Mehra /普林斯顿磨床实验室照片)

研究人员发现,冰川岩石实际上是在第一个雪球地球之前3000万年沉积下来的. 这一观察结果令人惊讶,因为他们原本预计冰川岩石与雪地球事件有关. 而不是, 这一发现表明,甚至在“雪球地球”之前,赤道附近的热带地区就有冰川了——尽管可能海拔很高.

“地球总是在远离热带地区、向两极地区变冷,因为地球接收的大部分阳光都来自赤道,麦克伦南说. “如果热带地区有冰川,那么地球上的其他地方一定也非常寒冷. 这就意味着新萄京娱乐场以前的眼光一热, 在雪球地球之前的潮湿世界可能是不正确的.”

The potential trigger mechanism for the massive global cooling therefore may not have been as extreme as some researchers believe; the planet didn’t immediately turn from a warm state to a frozen state but instead appears to have experienced a more gradual cool-off into a Snowball Earth state.

新元古代生命的生存

这项研究提出了一个有趣的问题:8亿到7亿年前的地球到底是什么样子, 在雪球地球事件之前, 当时有趣的生物创新正在发生多细胞生物开始多样化.

“新萄京娱乐场网站多细胞和单细胞生命形式如何在雪球地球上生存,一直有很多问题, 特别是如果从炎热的温室世界迅速转变的话,麦克伦南说. “新萄京娱乐场对雪球前气候的估计表明,地球可能比现代世界更冷, 这意味着在高纬度和高海拔地区可能有足够的寒冷环境,生物体可以适应这些寒冷的条件.”

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类别: 科学 & 技术