在全球气候变暖、冰川加速融化的当下,你是否能想象,地球曾经历过截然相反的极端 ——“雪球地球” 时期?
那时,整个地球从两极到赤道被冰雪完全覆盖,平均温度降至零下 50 摄氏度,宛如一个巨大的雪球。这并非科幻场景,而是在地球历史中真实上演过的惊人事件。
今天,就让我们踏上这场探秘之旅,揭开 “雪球地球” 的神秘面纱,一同思考地球气候变迁对当下环境保护的深刻启示。
全球气候变暖,那可是当下大家都忧心忡忡的事儿。气候变暖导致的海平面上升和极端天气增加等问题对全球经济社会和自然生态环境造成了严重影响,甚至威胁到了人类的生存和发展。这是地球给我们敲响的一记警钟,气候危机已然成了全人类共同面临的大难题。正因如此,大量学者开始了对地质历史时期地球气候系统演变的研究,希望可以更好地理解地球气候系统的演变规律,为应对未来气候变化提供有益的启示和借鉴。
来源:“地球之歌”公众号
远古时期的地球气候和现在可完全是两码事!地球上有三种稳定的气候状态,就像地球的三种不同 “性格”,它们还会变来变去呢。一种就是咱们现在所处的部分冰冻状态,冰盖主要在南极和北极这两个 “大冰柜” 里;还有一种是无冰盖状态,那时候地球可暖和啦,地表根本没有冰盖,大约1亿年前的白垩纪就是这种温暖的气候;最让人惊讶的是 “雪球地球” 状态,想象一下,地球整个儿就像一个被冰雪包裹得严严实实的大雪球,从两极到赤道全是冰!在这个超级寒冷的时期,地球表面温度低到零下40到50摄氏度,冰川就像白色的巨龙,从极地一直延伸到低纬度地区,甚至到了赤道附近,那厚度都能达到1公里呢!只有海底还剩下一点点液态水,它们就靠着地球核心散发的热量,躲在冰层下面 “瑟瑟发抖”。
“雪球地球”假说最早由美国加州理工学院的地质学家Joseph L. Kirschvink于1992年提出,他发现了形成于约24亿年前的与冰川活动密切相关的冰碛岩,并通过古地磁学推算出这些岩石当时处于接近赤道的位置(纬度11度),从而提出了这一崭新的地球观,但由于阐述不够透彻,证据不够充分,当时这一观点并未引起广泛关注。直到1998年,美国哈佛大学的Paul F. Hoffman关于约8亿年前冰川沉积物的研究成果发表在《Science》上,文中系统阐释了雪球地球这一假说,并提供了全球性盖帽碳酸盐岩的沉积以及碳酸盐岩地层碳同位素负异常所揭示的表层海洋生物生产力的崩溃等有力证据,引发了巨大争论,至今仍然是地质学的热门主题之一。
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由于地质记录的不完整和解释上的困难,关于雪球地球的成因、具体次数、每次事件的持续时间、范围、形成机制等细节仍存在争论和待解之谜。目前获得普遍认可的是,地球上至少经历了三次雪球地球事件,第一次发生在约22亿年前的古元古代,第二、第三次发生在8亿~5亿年前的新元古代,每次事件持续时间都是千万年以上,大规模火山活动导致的二氧化碳浓度增加是雪球地球消失的主要原因。关于雪球地球的成因主要有两类观点:一是二氧化碳为主的温室气体减少,具体原因可能是古大陆裂解导致边缘海面积增加,岩石风化对二氧化碳的消耗和海水对二氧化碳的吸收增强,也可能是火山活动的减弱;二是太阳辐射降低,可能原因是地球的公转或自转轨道发生改变,也可能是冰层对太阳光的反射,还可能是火山活动形成的火山灰、火山气体遮挡。
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“雪球地球”极端的气候条件导致大量生物死亡,然而生物并没有因此灭绝,而是找到了适合自己的生存之道。少数生物最终存活下来,主要通过三种途径:第一种是一些生物通过自身的耐寒性或改变代谢途径来适应这种极端低温;第二种是生存在相对温暖的环境下,比如赤道附近和中纬度海洋未形成连续冰盖或未完全冰封的区域、深海热液喷口、地下洞穴等;第三种是一些微生物形成休眠孢子,这些休眠孢子具有极强的耐干性、耐寒性来抵御极端环境,等到适宜的环境再度复苏。
“雪球地球”极端的气候条件对当时的生物来说确实是一种灾难,但是在地质历史上,可以说这一灾难推动了地球生命的演化。约22亿年前,经历了第一次雪球地球事件之后,温暖的气候开始回归,多细胞生物也随之登场。直到约8亿年前,第二次雪球地球事件之前,地球上的生命主要是原始的蓝绿藻类和细菌,这些生物个体微小,形态呈球形或丝状,直径只有数微米,但是它们因为数量庞大,依旧在地球上留下了明显的生命痕迹:叠层石;第三次雪球地球事件之后,蓝藻和细菌等微生物失去了在生物圈中持续了近30亿年之久占的主导地位,分布变得非常局限,产生了许多空的生态位,为其他生物的生存和繁衍提供了机会。地球生物圈面貌发生了彻底的改变,微体古生物的形态变得更加复杂,出现了各种美丽的装饰形态,甚至发现了最早的动物胚胎和成体化石;宏体古生物的大量出现,是一些能够用肉眼看到的古生物类型,也就是约5.7亿年前的埃迪卡拉生物群;地球生物个体变大,生物多样性增加,演化速度加快。这些变化不仅推动了生物多样性的增加,也为后续的生物演化奠定了基础。
“雪球地球” 就像一位严厉的老师,提醒我们:地球的气候系统虽然有很强的自我调控能力,但也很容易被外界因素干扰。所以,咱们得更加关注地球气候的变化和趋势,赶紧想办法应对可能出现的气候危机,不然地球又要 “发脾气” 啦!
编辑:李苒苒
校对:张 凡
审核:陈 萍
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