1987年,美国的几位科学家在澳大利亚南部的弗林德山脉发现了一块石头,这块略带红色的石头由非常细的沙粒组成,这表明它是在浅海地区形成的。而最终获得的研究结果让人们更加惊讶:这块岩石居然产生于赤道附近!那么,赤道附近的石头怎么会跑到澳大利亚去呢?科学家们再次勘探了发现这块石头的地点,发现那里是一处距今6亿~8亿年前形成的砾(lì)岩。而且,它们上面还带有被摩擦的痕迹,这说明这些岩石是被冰川搬运过去的。
等等,我们说的可是——赤道!一年四季都在太阳的直射之下,根本不知道什么是春天、秋天和冬天,哪儿来的冰川啊?其实,全世界各个大洲都曾经发现过冰川遗留下的沉积物,比如澳大利亚、北美、非洲和中国的南方。说明这一时期,可能发生了全球性的冰冻。我国的老一辈地质学家也注意到了这个现象,将它称为“南华大冰期”。
经过更多的细致研究,科学家们认为,在大约6亿~8亿年前的远古时期,曾发生了一次全球性的大冰期,甚至连赤道附近的海平面都结了冰。这意味着,那时的地球变成了一个名副其实的“冰雪之球”。当时,覆盖在地球上的冰平均厚度能达到1公里,全球气温下降到大约-50℃左右。这样的严寒气候,持续了数百万甚至是上千万年。
咱们玩的雪球是自己捏出来的,那,地球是如何变成“雪球”的呢?我们都知道,地球上的热量大部分来自太阳。地球变冷了,肯定就是和太阳的“关系”出问题啦。
有人提出,当时地球在运行过程中遇到了一块特别厚重的云层,里面的尘埃粒子大量进入地球的大气层,阻挡了阳光中的热量,于是地球上的温度就开始下降,并最终变成“雪球”;也有人认为是小行星或者彗星的撞击造成大量尘土,遮天蔽日,最后导致“地球变雪球”。还有人认为,在6亿年前,地球的地轴发生了倾斜,导致阳光都照到了现在的南北极地区,而赤道反而没有多少阳光照射了。所以,冰川也就“搬”到赤道来住啦。
这些设想非常有想象力,但长期以来,人们并没有找到更多的证据支持它们。于是,更多的科学家们开始在地球内部找原因。我们学习光的知识时,都知道地球上的冰雪会像镜子那样把太阳光反射出去。这些冰雪“镜子”的面积越大,反射的太阳光就越多,地球的温度就会越低。现在,地球上的冰雪覆盖主要在极地附近,范围比较有限,所以这种效应并不明显。但如果地球上某一块地区的冰雪增加到一定程度的话,就会导致地球温度明显下降。而天气越冷,结冰降雪的地方就越多,被反射出去的太阳光也会进一步增加,温度再接着下降……最终,就形成了越来越冷的“恶性循环”。这时,地球的气候系统就会失去控制,直到冰雪覆盖到赤道附近,地球就彻底变成“雪球”了。
那么,又是谁把地球从“冰封雪冻”之中解脱出来的呢?唉,在那个时候,地球上既没有人类,也没有恐龙,甚至连条像样的鱼都没进化出来呢。要拯救地球,就只能靠——二氧化碳了。
说起来让人哭笑不得,今天我们都说二氧化碳是制造“温室效应”、导致地球变暖的罪魁祸首。可是,当地球变成“雪球”的时候,这个“温室效应”可就成了大好事了。因为在那个可怕的“雪球”时期,因为被冰雪覆盖,地球上生物的光合作用和岩石风化作用都几乎完全被终止;只有一座座火山仍保持着活跃的状态。随着火山的喷发,从地壳深处持续向外释放出大量的二氧化碳。经过长达数百万年的积累,当大气中的二氧化碳足够多的时候(其浓度大概达到现在空气中二氧化碳浓度的350倍!),地球上就出现了“超级温室效应”,气温迅速升高,冰雪也开始融化。据估计,当时海洋温度可能达到50℃以上。在这样的“热浪滚滚”之下,地球很快就“解冻”了。
然而,还是有很多人不太相信地球确实曾经变成过“雪球”。因为,如果当时整个地球真的完全被冰层所覆盖的话,地球上的生命又是怎么在这么严酷的条件下幸存下来的呢?所以,有很多科学家认为,所谓的“雪球地球”,不过是一次大的冰河事件。他们认为,当时在赤道地区的确有一些冰雪覆盖,但是还有很多水域并没有结冰。
例如,在一些6亿年左右的冰川沉积岩中,人们发现了一些波纹状的痕迹。这说明,当这些岩石形成时,它们是浸泡在波动的海水当中。这样,这些水波的浮沉就在它们的身上留下了记录。而如果当时的海面完全被冰雪覆盖,海水就会安静下来,不再发生波动;只有在开阔的大海上,才会被风吹起海浪,而这些沉积岩的身上才留下了这样的波纹印记。
德国的一些科学家发现,如果地球当时完全被冰冻住了,那么赤道附近的气温可能在-45℃左右,而南北极地区的气温将低至-70℃以下。正常情况下,二氧化碳在-56.6℃就会变成液体,在-78.48℃就会变成固体。如果两极当时的温度达到了-70℃以下,火山喷出的二氧化碳将很快变成液体或者固体,那么空气里就不可能有高浓度的二氧化碳,也就无法形成有力的“温室效应”,“二氧化碳拯救地球”的说法也就站不住脚啦。而如果当时地球只是部分结冰的话,两极的气温可能达到-50℃左右,赤道附近的气温还保持在零度以上。这样,大气中的二氧化碳就不会液化或固化。
无论当时的地球是完全“冻结”,还是“只冻了一半”,可以肯定的是,这次全球性的大冰期是地球历史上绝无仅有的一次严寒气候。幸好,地球还是从这次“低温休眠”中复苏过来了。要不然,今天我们生活的这个世界还不知道会是什么样子呢!
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