雪球地球

✍ dations ◷ 2025-08-28 22:07:00 #雪球地球
雪球地球(英语:Snowball Earth),是为了解释一些地质现象而提出的假说。该假说认为在新元古代时候曾经发生过一次严重的冰河期,以至于地球上的海洋全部被冻结,仅仅在厚达两公里的冰层下存有少量因地热而融化的液态水。加州理工学院地质教授约瑟夫·柯世韦因克(英语:Joseph Kirschvink)于1992年首度使用“雪球地球”这个词。从那以后该假说得到了哈佛大学地质教授保罗·菲利克斯·霍夫曼(英语:Paul F. Hoffman)及其同事丹尼尔·施拉格(英语:Daniel P. Schrag)的大力支持和完善。从1960年代以来,人们就假想地球诸大陆曾经遭受过一次严重的冰冻,时间是迄今约7.5亿到5.8亿年前。这个时期地史上称为冰河期。后来古生物学家W. Brian Harland指出该时期的冰渍沉积物遍布全球,并提出那个时候全球冰封的观点。该假说的麻烦在于,尽管全球遍布冰川痕迹,但是在赤道地区除了高山地区外找不到冰川痕迹。板块构造学说使得这种冰川分布的不连续性显得更加扑朔迷离:板块构造理论认为各大陆在那个时候曾经是一个整体,聚集在赤道附近,叫做超大陆(罗迪尼亚大陆)。总而言之,雪球地球理论就是综合了7亿到6亿多年前留下的诸多地热证据而得出的一个理论。由冰渍残留地点的广布,该理论认为地球曾经一度被全部冰冻起来。然而这个过程的机理却不明。有一种理论认为当时由于冰川的延伸,导致部分陆地被冰面覆盖,从而延缓了岩石的风化过程(岩石风化会吸收二氧化碳),导致温室效应增强。火山活动不断地产生二氧化碳,于是冰川到一定时候会停止蔓延。由于当时超大陆集中在赤道附近,陆地表面冰川很难被全部覆盖。日积月累,当风化过程慢慢消耗完温室气体后,冰川开始肆无忌惮地蔓延开来,直到全球冻结。彼时,整个地球表面全部被冰川覆盖。日照辐射被白雪皑皑的地球反射回太空,地球一片冰冷。由于水汽蒸腾作用被大幅减少,大气变得无比干燥。当时大气中唯一的温室气体就是水汽本身,高高在上的则是令人炫目的阳光。雪球地球终究还是融化了,而融化的原因则成了现在的一个研究课题。通过计算机模拟人们也得到了一个完全冰封的地球,这个模拟得到的状态称为“白地球”。支持者用来举证的地质沉积物包括富含铁的铁燧岩和碳酸盐壳岩。 雪球地球事件与5.7到5.3亿年前发生的寒武纪生命大爆发之间的关联也非常引人注目。海水里含有两种碳同位素:碳12和碳13。在生化过程中,生物体优先利用较轻的碳12,这就使海洋里的光合作用参与者比如原生生物和海藻一类慢慢地排空了碳13同位素。假如海洋里存在光合作用参与者,那么这些光合作用参与者死亡后形成的有机质沉积里碳13的含量就会比较低,而从海水里析出的碳酸盐沉积物里碳13含量就会相对较高。研究发现,在理论所指的那段时间内形成的海水碳酸盐沉积物里碳13的平均含量非常明显地比其他正常时期沉积物的低。这就支持了雪球地球理论,因为这说明当时冰封大地的条件下,几乎所有的光合作用参与者都被严寒冻死了。在地球富氧大气里,自然界的铁一般会被氧化为三价态的氧化铁沉积下来形成条状铁层。只有在缺氧的条件下铁才能形成二价态的氧化亚铁矿石。由于氧化亚铁矿发现只存在于与雪球地球对应的地质年代里,这就又进一步支持了雪球地球理论的正确。 易溶于水的亚铁盐遇到空气里的氧气会被氧化成易水解的铁盐,进而形成难溶的氧化铁从水里沉淀出来。这个过程使多达20倍于现存大气层氧气的氧被带状铁沉积封锁在岩石里。地球上的铁矿都是在寒武纪前形成的。在寒武纪后的显生宙地层中鲜有铁矿存在。支持者们认为氧气在大气层里是不稳定的,因为有太多的反应可以消耗氧气,主要是铁和硅的氧化过程。要维持大气层氧气的含量,必须依靠来自生物圈源源不断的氧气供给。雪球地球时期,冰冻杀死了大多数生物,造成氧气逐渐减少甚至消失,这就使氧化亚铁矿能够得以形成。反对者们认为雪球地球时期生命不可能幸存下来,然而事实上没有发生生命彻底灭绝。支持者们反驳道,在海洋的深处完全有可能存在厌氧和低耗氧微生物群落存在,依靠地热维生而幸存下来。 除此之外还有一种可能。在远离大陆的海面可能会存在少量未冻结的水域,庇护着一些好氧生物群落。另外在赤道附近也会有一些地区的水在白天融化形成水洼,晚上则重新冻结起来。据估计,当时大气层二氧化碳浓度需要达到比现在高350倍的程度才能形成足够的温室效应把冰川融化。但这个浓度是可以积累起来的,因为当时主要消耗二氧化碳的过程是硅酸盐岩石的风化过程,冰川覆盖了岩石,阻止了岩石的风化,于是大气层二氧化碳就能逐渐积累到很高的浓度。很可能由于火山作用的缘故,大气层二氧化碳浓度逐渐增加,最后在赤道附近出现了一条无冰的水域。这条水域通过吸收太阳辐射,融化了更多的冰川,更多的水域又吸收了更多了太阳辐射,如此反复。与此同时,二氧化碳浓度的增加为蓝藻生物提供了充足的食物。蓝藻通过光合作用释放出氧气,使大气层氧气浓度迅速升高,这最终导致了寒武纪生命大爆发,产生了新的多细胞生命体。在短短1000年的时间里,雪球地球得以解冻,而大气层二氧化碳和氧气正常水平的恢复则花了比这更长的时间。刚开始大气层二氧化碳浓度仍然比正常值高出100倍。雨水的洗刷作用转移了大量的大气层二氧化碳。二氧化碳被溶解转化为碳酸,碳酸进一步腐蚀硅酸盐岩石,形成的碳酸盐沉淀被冲入大海,变为海底的沉积岩。最后,二氧化碳浓度降至最低,地球温度下降,海水开始结冰,一切又重新开始循环,直到罗迪尼亚大陆瓦解为止。新元古代是一个非常时代,大量的多细胞生物在此时产生,尤其是动物。动物的大小和复杂程度日新月异。这种多细胞生物的发育有可能是演化压力增长的结果,而演化压力的增长则是地球冻了又融,融了又冻造成的。可以说,雪球地球推动了生物演化。一些支持者指出,最后一个重要的雪球地球结束的时期刚刚离寒武纪生命大爆发仅几百万年之遥。生命在冰封中幸存有如下几种可能:还有一种雪球地球理论认为最早的一次全球冰封时期发生在23亿年前。原因与大气层氧气的出现有关。大气层氧气的出现消耗了原始大气中的强温室气体甲烷。由于当时地球上太阳辐射水平比较弱,因此导致了气温的骤降。这个理论的证据比较弱,但是这个时期的确形成了一些富铁的岩石。 另一种解释赤道附近发生冰封原因的理论认为当时地球的黄赤交角比现在大,有近60度,导致赤道地区变成“高纬地区”,而这可能与地磁偏角发生变化有关。

相关

  • 肢端肥大症肢端肥大症(Acromegaly)是肇因于人体的生长板关闭后生长激素(GH)仍过度分泌所引起的疾病。 最初的症状通常是手部和足部肿大,前额、下巴和鼻子也可能会变大。其他症状可能包括关
  • 集落刺激因子集落刺激因子(CSF)是一类分泌型的糖蛋白,其与造血干细胞表面上的受体蛋白结合,从而激活细胞内信号传导途径,其可导致细胞增殖并分化成特定类型的血细胞(通常是白细胞,对于红细胞形
  • 记忆树记忆树是利用关联性记忆法,有效的将大量的资料整理并且快速的在脑中留下印象,特色是会以一个主题当作是主干,与其相关联的资料会采上下半辐射状依序连结出,呈现出类似树状图的图
  • 法规法规(英语:Statute;制定法)是由立法机关正式明文写成的律例,用以管治国家、城市或地方。一般而言,法规的作用在于命令或禁止一类事物、或用作颁布一项政策。法规一词通常用以区别
  • 壮傣语族泰语支(又称傣语支、台语支、壮傣语支、壮泰语支、壮台语支)是壮侗语系侗台语族中的一个语支,即汉藏语系传统分类中壮侗语族壮傣语支的语言。包括壮语、布依语、傣语(在中国境内
  • 布若卡区布洛卡区(英文:Broca's area)也译为布罗卡区是大脑的一区,它主管语言讯息的处理、话语的产生。与韦尼克区共同形成语言系统。布若卡氏区与韦尼克区通常位于脑部的优势半脑(通常位
  • 李鸿章李鸿章,1896年李鸿章(1823年2月15日-1901年11月7日),训名章铜,字少荃、子黻、渐甫,号仪叟、省心,谥文忠,人称李中堂、李傅相。清朝安徽合肥人,晚清重臣。官东宫三师、文华殿大学士、北
  • 男男男男性行为,是指男性跟男性一同从事的性行为,而不论从事者的性倾向或性别认同为何。《金赛报告》的著者于1948年指出37%的男性受访者有过至少一次的同性性行为经历。证据显示
  • 辅具辅助技术(Assistive Technology),泛指运用科技的方法,或研发科技的装置,协助身心障碍者,重建或替代他们的某些能力或身体机能,改善他们的生活品质。而任何能够增加、维持、改进或促
  • 大脑皮层大脑皮质(英语:cerebral cortex),又称为大脑灰质,或简称为皮质或皮层,是大脑的一个解剖结构。大脑皮层是端脑的一部分,属于脑和整个神经系统演化史上最为晚出现、功能上最为高阶的