科技日報記者 陸成寬
六七億年前，地球曾是一個大雪球。那時，即使是赤道也被冰雪所覆蓋，千里冰封，萬里雪飄。這個冰凍期如何結束的，一直是個謎。
近日，國際學術期刊《地球物理研究快報》在線發(fā)表了國內外科學家在解答雪球地球如何結束謎題上取得的重要進展?！拔覀冄芯堪l(fā)現，火山活動產生的二氧化碳使雪球地球事件的馬里諾冰期縮短了200-500萬年，正是大規(guī)模火山活動導致馬里諾冰期提前結束。”3月23日，論文通訊作者、中科院地質地球所副研究員蘭中伍在接受科技日報記者采訪時說。
“雪球地球”是20世紀90年代初美國科學家約瑟夫·科什文克提出的概念,隨后被保羅·霍夫曼鼓吹宣傳開來?？茖W界認為，在距今6至7億年前的成冰紀，地球經歷了斯圖特冰期和馬里諾冰期兩次全球性的冰川事件。
圖 火山活動噴發(fā)溫室氣體促使雪球地球融化
其中，斯圖特冰期更長，從距今7.17億年前持續(xù)到距今6.6億年前，共5700萬年；馬里諾冰期則相對較短，從距今6.5億年前持續(xù)到6.35億年前，共1500萬年。
這一過程中，地球表面遭受極端寒冷氣候的洗禮，從兩極到赤道全部被冰雪覆蓋，全球海洋冰凍、地表冰蓋厚度達到上千米。這一狀態(tài)持續(xù)了數千萬年之久，是地質歷史上最嚴重的冰室氣候事件，當時的地球也因此被稱為“雪球地球”。
“無論是較長的斯圖特冰期，還是較短的馬里諾冰期，要想讓冰川消融，冰期結束，必須要求當時大氣中存在一定濃度的二氧化碳等溫室氣體?！敝锌圃旱刭|地球所副研究員蘭中伍指出。
成冰紀時，地球上生命活動以微生物為主，這些微生物呼吸作用釋放的二氧化碳微乎其微。蘭中伍介紹，那時，二氧化碳的排放主要源自大陸巖石圈，大陸裂谷巖漿活動是大陸巖石圈釋放二氧化碳的重要途徑。在地質歷史時期，大陸裂谷巖漿活動曾多次引發(fā)大氣中二氧化碳濃度增加。
然而，“究竟需要多大規(guī)模、持續(xù)多久的火山噴發(fā)，噴發(fā)出多少二氧化碳才能讓雪球地球融化，科學家一直沒搞清楚，這也是交叉學科領域爭論的焦點問題?！碧m中伍坦言。
針對這個科學問題，研究人員對我國揚子板塊北緣和南秦嶺地區(qū)的大陸裂谷火山巖進行了詳細的地質年代學和氣候模擬研究。
通過對火山巖鋯石進行地質測年，研究人員發(fā)現，大陸裂谷巖漿活動從距今6.41億年前持續(xù)到距今6.35億年前，持續(xù)了近600萬年?！巴ㄟ^放射性同位素測年，我們發(fā)現，這次大陸裂谷巖漿活動正好發(fā)生在斯圖特冰期的末期?！碧m中伍強調。
同時，氣候模擬表明，大陸裂谷巖漿活動產生的二氧化碳會儲存在大氣中，突破冰川融化所需要的二氧化碳閾值，引發(fā)溫室效應使全球變暖，馬里諾冰期相應縮短，雪球地球因此結束。
相反，“斯圖特冰期末期沒有經歷大規(guī)?；鹕交顒?，所以經歷了5700萬年才積累了足夠多的二氧化碳來融化斯圖特冰蓋?！碧m中伍說，也就是說，斯圖特冰期末期缺少大型火山活動是其持續(xù)時間長的主要原因。
蘭中伍表示，這項研究為馬里諾冰期的終結提供了最直接的巖漿活動證據，并且合理地解釋了斯圖特和馬里諾兩次冰期持續(xù)時間不同的原因。此外，該項研究再次突出強調了大陸裂谷巖漿活動對古氣候、古環(huán)境的擾動。
（文中圖片由受訪者提供）
關鍵詞： 火山活動
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