7億年前地球為何變「雪球」?

2021-01-15 中國天氣

北京時間3月15日消息，據國外媒體報導，約7億1700萬年前，一種神秘現象橫掃全球，將地球變成了「雪球」。而差不多就在同一時期，如今從阿拉斯加到格陵蘭島之間的地區出現了密集的火山活動。近期一項新研究指出，多年連續的火山爆發正是雪球效應的根源。火山噴發使大量氣溶膠進入大氣，導致地球溫度迅速下降。

哈佛大學研究人員指出，「雪球地球」和大規模火山爆發的同時存在絕非巧合，「我們知道火山活動會對環境產生巨大影響，因此這兩起事件間的聯繫是我們研究的重點。」自然科學教授弗朗西斯·麥克唐納（FrancisMacdonald）表示。

該團隊剛開始認為，玄武巖與大氣中二氧化碳間發生的化學反應是導致該現象的原因。但這一過程太過緩慢，因此不成立，他們又將目光轉向了氣溶膠。結果發現，在合適的條件下，火山噴發出的氣溶膠便可引發此類劇烈效應，「大規模火山噴發現象並不鮮見，」哈佛約翰·保爾森工程與應用科學學院環境科學與工程助理教授羅賓·沃茨沃斯（RobinWordsworth）指出，「這類火山爆發事件在歷史上常常發生，但並非每次都會導致地表降溫。所以問題是，這起事件究竟有何不同呢？」

這片地區名為富蘭克林大型火成巖區域，沉積物中富含硫元素。伴隨著火山爆發，硫以二氧化硫的形式進入大氣中，阻擋太陽輻射進入大氣層上部，1991年菲律賓皮納圖博火山爆發時便發生了類似現象。當時有1千萬噸硫進入大氣中，使全球氣溫在一年時間裡降低了1華氏度（約合0.55攝氏度），二氧化硫進入對流層之後，降溫效果最為明顯，因為二氧化硫無法隨降雨返回地球表面，可在大氣中停留一年之久。

「在地球歷史上，當氣候十分溫暖時，火山噴發的冷卻效應便無關緊要，因為有這層高高的、溫暖的對流層提供保護。但在氣候較冷時，地球就極易受此類火山噴發活動幹擾。」沃茨沃斯表示，「我們的模型顯示，火山噴發時的氣候大背景十分關鍵。」

他們還發現，二氧化硫是否進入平流層也對降溫效果有著決定性影響，約7億1700萬年前，在板塊漂移的作用下，富蘭克林大型火因此成巖區域一度位於赤道附近。大部分太陽輻射都從這一地區到達地球表面，因此二氧化硫在此處發揮的光反射作用對於全球降溫格外有效。

不僅如此，綿延不絕的火山鏈還構成了「完美風暴」情境。它們縱橫約2千英裡（約合3200公裡），橫跨加拿大與格陵蘭島。這些火山接二連三地爆發，與如今夏威夷和冰島的情況如出一轍，如果這一過程持續十年，火山噴出的氣溶膠就足以破壞地球氣候的穩定，「氣溶膠的冷卻效應不需要波及全球，它們只需使冰層延伸到特定緯度，冰就可繼續為全球製冷。」

隨著冰層不斷擴大，更多的陽光被反射出去，導致地球進一步降溫。最終，當冰層延伸到了如今加利福尼亞州所在的緯度，「雪球」效應便徹底失控，「我們常常認為氣候是一個龐大複雜的系統，很難有所改變，這話其實不假，」沃茨沃斯表示，「但地球歷史上發生過一些劇烈的氣候變化，未來也難逃這種可能性。」

研究人員稱，正確理解這些事件可為研究過去的物種滅絕現象提供重要思路，甚至有助於預測地質工程項目可招致怎樣的氣候變化，「此次研究顯示，我們在尋找地外行星時不可想得過於簡單，只關注它們是否有穩定、均衡的條件，或是否處在宜居帶中。地球本身就是一顆活躍的星球，經歷了種種巨大變化，我們有充分的理由相信，這種劇烈的氣候變化其實是行星的常態，而不是個例。」

 

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