新解地球演化與全球變暖關係

2020-11-25 中國天氣

幾十年來,地球科學作為一門基礎學科,得到了極大發展。特別是在魏格納大陸漂移假說基礎上建立的「板塊學說」,使得固體地學對地球運動與演變的描述和理解發生了巨大變化,全球性的思維方式也得到了實質性的確立。

然而,近20年來,越來越多的觀測事實相繼向板塊構造學說提出了重大質疑。這些質疑涉及作為板塊構造基礎之一的海底擴張,也涉及到板塊運動的動力學機制—地幔對流和板塊構造如何「登陸」的問題。地球科學在經歷了以板塊構造為主要內容的大發展之後,又處於一個新的起點上,既面臨著比以往任何時候都更富有挑戰性的複雜局面,又展示出前所未有的發現和突破機會。

在日前舉行的中國科協新觀點新學說學術沙龍上,圍繞「地球演化與全球變暖」這一主題,多位來自非地球科學專業的科研工作者發表了許多新觀點。特別是大連理工大學的唐春安教授提出的有關地球演化的「鍋蓋效應」模型,引起了與會者的極大興趣。

唐春安教授基於熱力學、物理學和巖石力學基本原理,對地球演化和全球變暖機理進行了全新的思考,提出了地球的熱平衡方程,並對地球演化進行了邏輯推演。他將地球誕生初期熔巖海洋冷卻形成堅硬地殼的過程,比喻為逐漸變冷的火鍋被蓋上「鍋蓋」,而處於地殼封閉下的地球在溫度積累過程中造成的地表大龜裂,則是地球演化進程中的重大事件。

唐春安認為,地球演化的歷史,就是一部地球熱能在「冷—熱」周期不斷轉換中漸進衰變的歷史。地殼與地幔物質在熱平衡條件下的不斷相互轉化,誘發了一系列以升溫與冷卻、膨脹與收縮、熔融與凝固為特徵的地表變遷史。全球變暖是地球演化的熱周期的必然。

與會專家對唐春安教授的「鍋蓋效應」原理、地球演化的動力、太陽溫度對地球演化的影響和全球變暖等話題興趣濃厚,認為新模型邏輯縝密,有力學基礎,發人深思。部分專家在太陽能的作用、全球變暖根源,以及如何更充分地提供證據驗證模型等方面,發表了不同觀點或建議。

近年來,我國越來越多的地球科學家意識到,不僅要及時跟蹤國外大洋動力學與大陸動力學的研究進展,更要積極努力為新一輪全球構造的統一理論作出中國科學家的貢獻。由中國巖石力學與工程學會承辦的此次學術沙龍,將巖石力學、數學力學、遙感測繪科學等領域的專家召集起來,與地球科學專家共同探討地球演化與全球變暖的新觀點,從熱力學、物理學、力學等新的視角出發,強調從多學科交叉入手,研究地球演化與全球變暖,是一次極好的嘗試。

中國巖石力學與工程學會理事長錢七虎院士表示,今後應該繼續加強這種形式的交流,並促成一些有重大意義的多學科交叉研究。

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