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「八億年前的地球」你絕對不知道是什麼樣子,可能就是個「雪球」


- 2018年9月18日07時53分
- 科學文摘 / 奇趣小壹

奇趣小壹

地球是個大雪球

20 世紀以來,地球溫度不斷攀升,預計到 2100 年為止,全球氣溫將上升大約 1.4 至 5.8 ℃。全球變暖成為全人類面對的問題。但你知道嗎 ? 在迄今約 7.5 億到 5.8 億年前,地球曾經是個大雪球,從赤道到兩極全是皚皚白雪。

那麼," 雪球地球 " 是如何形成的呢 ?


" 雪球地球 " 形成的最直接原因是 8 億年前,地球上的二氧化碳突然減少。而二氧化碳為什麼會突然減少,目前科學家還沒有統一的定論。二氧化碳是地球的溫室氣體,能夠吸收地面反射的太陽輻射,使地球表面變暖,好像地球的一塊保溫毯。二氧化碳急劇減少,熱量無法保存在大氣中,給地球帶來的後果便是與如今的 " 溫室效應 " 相反的 " 冰室效應 ",即地球表面開始冷凍結冰。

冰川規模擴大,又加速了全球變冷,因為冰川的反射率極高,陽光照射在冰面上,冰川幾乎毫無保留地將熱量反射回去。大氣中二氧化碳減少,地面上冰川增多,如此便形成了一個惡性循環,地球越來越冷,直到整個被冰封,變為一個 " 雪球 "。

在這樣極端寒冷的環境下,當時地球上的生物幾乎無法生存,很多生物因此從地球上消失了。但是,有些生命熬過了這段長達 2 億年的冰河世紀。科學家認為,它們可能生活在深海熱液噴口附近,亦或是以休眠孢子的形式沉睡了幾億年。

後來,被冰封許久的地球終於爆發,一系列極端的火山噴發事件接踵而至,火山噴發將地球內部含有二氧化碳的熔岩噴射而出,給大氣重新注入二氧化碳,地球漸漸回暖,長期占領地球表面的冰川也開始融化,生命逐漸恢復,開始了新的征途。

這就是 " 雪球地球 " 假說,是地球變為 " 雪球 ",再變回地球的過程。該理論由美國加州理工學院的地質學教授約瑟夫 · 柯世韋因克在 1992 年首次提出。但這一假說,目前科學家還在逐漸完善,也沒有人能夠確定 " 雪球地球 " 一定存在。

不過,地質學家在地處熱帶的納米布沙漠中發現了證明地球曾經是個大雪球的有利佐證。


乾旱的納米布

非洲納米比亞的西南部,大西洋沿岸,盤踞著一片跨越了南回歸線,綿延 1600 千米的熱帶沙漠——納米布沙漠。在沙漠與海洋的交界處,一半是炙熱的金色,一半是深邃的藍色,從遠處看,不知是沙子奔向了海洋,還是海水湧向了沙漠。

納米布沙漠是公認的世界上最古老的的沙漠,它的名字在納馬語中的意思是 " 一無所有的地方 ",似乎預示著這裡寸草不生。但若說這裡真的寸草不生是不大準確的,有一種植物能夠在這大沙漠中頑強生存,它是千歲蘭,一種裸子植物。千歲蘭只有兩片葉子,終其一生,也只有兩片葉子彼此為伴,它們可以長到數米長。

科學家採用放射性碳定年法,確定千歲蘭的平均壽命為 500 至 600 年,有部分甚至達到了 2000 年,它忠實地記錄了這篇沙漠的氣候變化。科學家通過這種植物,研究了納米布沙漠上千年來的氣候,發現儘管納米布沙漠面朝大海,幾千年卻從未有過春暖花開的熱鬧景象,從來都是十分乾旱的。據估計,它的乾旱、半乾旱氣候已經持續了 8 萬年之久,每年的降雨量少於 10 毫米。

沙漠也曾冰天雪地

然而,就在如此乾旱的沙漠裡,地質學家卻發現了 " 冰川遺蹟 "。


保羅∙霍夫曼,美國哈佛大學地質學教授,曾醉心於北極地質研究。後來,他前往納米布沙漠,偶然發現納米布地區的一些岩石與北極地區由於冰川活動而形成的岩石有極大的相似性。經過進一步的研究,他確認這些岩石是 " 冰積岩 ",即冰川融化後,冰川內原本含有的石塊沉積下來形成的。這說明,就在屬於熱帶地區的納米布沙漠裡曾經有冰川存在過。

「八億年前的地球」你絕對不知道是什麼樣子,可能就是個「雪球」圖片

另外,霍夫曼和他的同事研究了部分冰積岩——碳酸鹽岩中碳同位素比例。碳在自然界中,有兩種相對穩定的同位素,碳 -12 和碳 -13,且含量相當。這兩種碳的同位素,生物都能夠加以利用,不過相比碳 -13,生物更親睞較輕的碳 -12,因此,在有生物的地方,環境中所剩餘的碳 12 就相對較少,根據這個特點,地質學家可以從環境中碳 -12 和碳 -13

的含量及比例判斷出該環境下生命是否存在。出乎意料,納米布沙漠的碳酸鹽岩中,碳 -12 幾乎沒有被消耗,比例與碳 -13 相當。這意味著,在這些冰積岩形成的時候,這裡幾乎沒有生命的存在。

熱帶地區有冰川活動,無生命,這兩點聯繫在一起,契合了 " 雪球地球 " 假說。霍夫曼尤為激動,熱帶沙漠裡找到了 " 冰川遺蹟 ",還有什麼能比這更能證明 " 雪球地球 " 曾經存在過 ? 之後,地質學家在許多大陸上都發現了與納米布沙漠中相似且年代相近的冰川沉積物," 雪球地球 " 假說開始被更多人接受。


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