2013年12月12日 星期四
地球曾是大雪球吗?

  地球刚形成时,“体温”很高,频繁的火山爆发使地表的温度慢慢降了下来。到了距今20多亿年前,地表温度才降到平均约20℃。自那时至今,地球上出现过多次大冰期,到底多少次?有答5次的,有答7次的,但毫无疑问的是,有3次最受关注,其时间分别在新元古代(10亿~5.41亿年前)的成冰纪(8.5亿~6.35亿年前)、石炭~二叠纪和第四纪,第四纪的大冰期就是动画片《冰河世纪1》故事发生的时代。

  在新元古代的这次规模最大的全球性冰期中,整个地球表面基本上都被冰盖冻结,被一些科学家称为“大雪球”事件。罗迪尼亚大陆解体引发的“冰室效应”使得全球气温迅速降低,首先在地球两极的海洋上形成冰盖,随着冰盖面积的扩大,冰面对阳光的反射增大,更使得地球表面气温加速下降直至全球冻结,形成“大雪球”。

  对“大雪球”融化的解释最为精彩:“大雪球”形成后全球的年平均气温只有-50℃,海洋表面的冰层足有1000米厚,严寒使消耗二氧化碳的海洋生物光合作用和岩石风化作用都非常弱。但地球上的火山作用依然活跃,产生二氧化碳没有得到消耗,在大气中日积月累,持续了上千万年最终达到足够高的浓度,导致强大的温室效应,地球迅速变暖,冰雪大片融化。

  有趣的是古地磁信息表明,那时各大陆都在赤道附近,而这种特殊的格局此后没有再出现过。大陆都在赤道附近的特别分布,一方面使赤道附近地区云层减弱,增强了太阳光的反射,同时任何冰川都会使海平面下降,导致大陆架和内陆海暴露面积增加,增强反射率;另一方面,即便地球冷到接近引发“大雪球”的临界值时,大陆也不会被冰覆盖,结果二氧化碳仍在被消耗,地球气温继续下降。而现在的大陆大部分离极地较近,当气温下降到使冰川覆盖大陆时,冰盖会阻止冰下的岩石发生化学作用,抑制二氧化碳的消耗,使其在大气中保持足够的浓度,以防温度下降冰盖发展。

  虽然围绕“大雪球”还有许多未解的谜团,但有确切的证据表明:新元古代大冰期结束后不久,生物开始从单细胞形态演化成多细胞形态。

  《现代快报》2013.12.4 文/王小鹏

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