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美科学家探究远古“雪球地球”现象

发布时间:2010年11月12日 13:56 | 进入复兴论坛 | 来源:国际在线

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  全球变暖是最近的热门话题。但是,全球变冷却是远古时代地球经历的最恐怖的气候变化。长时期的严寒,使得赤道地区都形成冰川。

  科学家还在争论,是什么原因造成了所谓的“雪球地球”现象。同样未能找到答案的问题是,地球是如何自己解冻的?

  雪球地球的数据来自远古冰川的沉积物。根据他们的磁性特质,地理学家判断出其中一些物质来自低纬度地区,也就是说当时赤道地区也同样是一副冰天雪地的场景。这一惊人的发现意味着,随着冰层将更多的阳光反射回太空,寒冷的地球会变得越来越冷。

  美国亚利桑那大学的亚历山大·帕夫洛夫(Alexander Pavlov)说:“一旦热带地区被冰层覆盖,地球就变成了雪球。”冰能够反射的热量是地表的两倍,水的五倍。随着冰层蔓延,能被保留在地表的热量越来越少。全球的平均温度可以达到零下50摄氏度。

  帕夫洛夫说:“地球表面接收到的热量很少,这是为什么难从雪球状态恢复的原因。”但是,地球却从雪球的状态恢复过来了。于是帕夫洛夫和他的同事们对可能的情景进行模拟,试图揭开这一谜团。

  数据显示,地球曾经经历过三个雪球阶段。第一个雪球阶段发生在23亿年前,当时,随着大陆向赤道方向逐渐缓慢的漂移,能吸附热量的二氧化碳浓度也随之降低。

  陆地的位置能控制二氧化碳的浓度,这看上去很难理解。但是,陆地是被风化的岩石。空气中的二氧化碳融化到雨水中,形成碳酸,使岩石风化。经过这一化学反应,二氧化碳转化成碳酸盐,因此,空气中二氧化碳的浓度减少。而且,气温越高的地区,风化速度越快,因此,陆地漂移到赤道附近能增加风化速度,减少二氧化碳含量,为地球降温。

  科学家就雪球时代地球有多大比例被冰层覆盖一直存在争议。很多生物学家认为,在一千米厚的冰层下不可能存在生物, 因此,他们觉得赤道附近的海域还是有液态海水存在的。可帕夫洛夫相信,一旦冰层能达到35度的纬度地区,就有可能蔓延到各个地方。

  假设地球曾经完全被冻上,但地球温度后来又是如何升高的呢?研究人员最初认为,地球能通过自身二氧化碳含量增加而升温。火山能为地球提供二氧化碳,且雪球时代不会再有风化现象,二氧化碳消耗减少。计算显示,一旦空气中的二氧化碳积累到一定程度,温室效应会使冰融化。但变暖模型还有一些漏洞。二氧化碳在零下80度时会浓缩成干冰。而在雪球时代,冬季的极地气温肯定要低于零下80度。

  火山喷发造成的二氧化碳可能不足以融化地球。帕夫洛夫的团队因此要考虑其他的温室效应,比如冰沉积物中的甲烷或火山喷发排放的二氧化硫。他们的研究团队还会考虑冰层的反射。(王淏)

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