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震旦纪的“超级寒冷”!7亿年前地球曾被“冰封”?

添加时间:2024-06-04 作者: 来源:科普中国网 点击:268 收藏 打印 字体:
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要说地球最寒冷的时期,当属新元古代的冰川事件,超级寒冷出现在距今7.1—5.85亿年前,称为瓦兰吉尔冰期,在中国叫做震旦纪冰期。那时的地球可谓真正的极端寒冷,海洋几乎全部被冻结,在低纬度的赤道附近也是如此。大陆被冰雪所覆盖,只有在大洋2km深的冰层之下的局部存有少量因地热而熔化的液态水。地球表面冰雪盖地,寒风呼啸,狂风卷起的雪粒间,阳光显得那样无力和软弱,没有一丝温暖,似乎被冻成了冷光,地球在低温中变成冰球—雪球。美国加州理工学院地质学教授Joseph Kirschvinck于1992年率先将这次冰川事件称为“雪球地球”。

雪球地球概念图

地质学家们对雪球地球事件进行了大量研究,对其形成和演化提出了许多假说,也找到很多的证据。

究竟是什么力量让寰球变得如此凉热?代表性的说法是:早在新元古代的10亿年前,地球赤道附近的陆地聚合在一起,形成了罗迪尼亚(Rodinia)超大陆。在7.5亿年前,这个超大陆受岩石圈拉张而分裂,形成多个小陆块,使得陆地海岸线骤增,其结果导致生物光合作用不断增多及大陆硅酸盐岩石大量风化。两者作用的叠加结果是加剧CO2吸收,使之在大气中不断减少,温室效应不断减弱,全球温度降低。随着地球冰面的增加,增强了地面的反照率,地球变得更冷,“冰室效应”统治了地球。一个玉洁冰清的寒冷地球游荡在宇宙中。

在失控的冰冻状态开始后不久,全球的平均温度降至零下50°C。结冰海洋中冰块的平均厚度超过1 km。多数肉眼看不见的海洋生物死亡。寒冷的地球靠什么重回温暖?是火山活动帮助了地球。在通常的火山活动进行了1千万年后,大气中二氧化碳的浓度慢慢增加,温室效应重新取代了冰室效应。

雪球地球的形成示意图

红线之间是雪球时期的冰川产物,上下是形成于温暖海洋中的石灰岩层

温室效应将赤道处的温度拉升到融点,附近海水升华产生水气,在海拔更高的地方重新冻结,成为陆地冰川的一部分。最后在热带地区形成的未冰冻的水吸收更多的太阳能,开始使全球温度有更快的增加。地球在经历了大约1.3亿年的冰封雪冻之后,又恢复了温热湿润的环境。

真核生物-真菌

雪球地球的研究,对于认识晚前寒武纪生命演化非常重要。因为正是在雪球地球之后,地球的生命演化实现了一次大的飞跃,从简单的真核生物演化成后生生物,首次出现多细胞动物。也许,正是雪球地球对生命进化过程的抑制才有了埃迪卡拉动物群的诞生和寒武纪生命大爆发,让生命实现了优势类群的反弹式崛起。

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