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地球是个大雪球
20世纪以来,地球温度不断攀升,预计到2100年为止,全球气温将上升大约1.4至5.8℃.全球变暖成为全人类面对的问题.但你知道吗？在迄今约7.5亿到5.8亿年前,地球曾经是个大雪球,从赤道到两极全是皑皑白雪.
那么,“雪球地球”是如何形成的呢？
“雪球地球”形成的最直接原因是8亿年前,地球上的二氧化碳突然减少.而二氧化碳为什么会突然减少,目前科学家还没有统一的定论.二氧化碳是地球的温室气体,能够吸收地面反射的太阳辐射,使地球表面变暖,好像地球的一块保温毯.二氧化碳急剧减少,热量无法保存在大气中,给地球带来的后果便是与如今的“温室效应”相反的“冰室效应”,即地球表面开始冷冻结冰.
冰川规模扩大,又加速了全球变冷,因为冰川的反射率极高,阳光照射在冰面上,冰川几乎毫无保留地将热量反射回去.大气中二氧化碳减少,地面上冰川增多,如此便形成了一个恶性循环,地球越来越冷,直到整个被冰封,变为一个“雪球”.
在这样极端寒冷的环境下,当时地球上的生物几乎无法生存,很多生物因此从地球上消失了.但是,有些生命熬过了这段长达2亿年的冰河世纪.科学家认为,它们可能生活在深海热液喷口附近,亦或是以休眠孢子的形式沉睡了几亿年.
后来,被冰封许久的地球终于爆发,一系列极端的火山喷发事件接踵而至,火山喷发将地球内部含有二氧化碳的熔岩喷射而出,给大气重新注入二氧化碳,地球渐渐回暖,长期占领地球表面的冰川也开始融化,生命逐渐恢复,开始了新的征途.
这就是“雪球地球”假说,是地球变为“雪球”,再变回地球的过程.该理论由美国加州理工学院的地质学教授约瑟夫·柯世韦因克在1992年首次提出.但这一假说,目前科学家还在逐渐完善,也没有人能够确定“雪球地球”一定存在.不过,地质学家在地处热带的纳米布沙漠中发现了证明地球曾经是个大雪球的有利佐证.
干旱的纳米布
非洲纳米比亚的西南部,大西洋沿岸,盘踞着一片跨越了南回归线,绵延1600千米的热带沙漠——纳米布沙漠.在沙漠与海洋的交界处,一半是炙热的金色,一半是深邃的蓝色,从远处看,不知是沙子奔向了海洋,还是海水涌向了沙漠.
纳米布沙漠是公认的世界上最古老的的沙漠,它的名字在纳马语中的意思是“一无所有的地方”,似乎预示着这里寸草不生.但若说这里真的寸草不生是不大准确的,有一种植物能够在这大沙漠中顽强生存,它是千岁兰,一种裸子植物.千岁兰只有两片叶子,终其一生,也只有两片叶子彼此为伴,它们可以长到数米长.
科学家采用放射性碳定年法,确定千岁兰的平均寿命为5 0 0至6 0 0年,有部分甚至达到了2 0 0 0年,它忠实地记录了这篇沙漠的气候变化.科学家通过这种植物,研究了纳米布沙漠上千年来的气候,发现尽管纳米布沙漠面朝大海,几千年却从未有过春暖花开的热闹景象,从来都是十分干旱的.据估计,它的干旱、半干旱气候已经持续了8万年之久,每年的降雨量少于10毫米.
沙漠也曾冰天雪地
然而,就在如此干旱的沙漠里,地质学家却发现了“ 冰川遗迹”.
保罗?霍夫曼,美国哈佛大学地质学教授,曾醉心于北极地质研究.后来,他前往纳米布沙漠,偶然发现纳米布地区的一些岩石与北极地区由于冰川活动而形成的岩石有极大的相似性.经过进一步的研究,他确认这些岩石是“冰积岩”,即冰川融化后,冰川内原本含有的石块沉积下来形成的.这说明,就在属于热带地区的纳米布沙漠里曾经有冰川存在过.
另外,霍夫曼和他的同事研究了部分冰积岩—— 碳酸盐岩中碳同位素比例.碳在自然界中,有两种相对稳定的同位素,碳-12和碳-13,且含量相当.这两种碳的同位素,生物都能够加以利用,不过相比碳-13,生物更亲睐较轻的碳-12,因此,在有生物的地方,环境中所剩余的碳12就相对较少,根据这个特点,地质学家可以从环境中碳-12和碳-13的含量及比例判断出该环境下生命是否存在.
出乎意料,纳米布沙漠的碳酸盐岩中,碳-12几乎没有被消耗,比例与碳-13相当.这意味着,在这些冰积岩形成的时候,这里几乎没有生命的存在.
热带地区有冰川活动,无生命,这两点联系在一起,契合了“雪球地球”假说.霍夫曼尤为激动,热带沙漠里找到了“冰川遗迹”,还有什么能比这更能证明“雪球地球”曾经存在过？之后,地质学家在许多大陆上都发现了与纳米布沙漠中相似且年代相近的冰川沉积物,“雪球地球”假说开始被更多人接受.
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