熱帶島嶼和大陸碰撞時(shí)發(fā)生冰河世紀(jì)

加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家認(rèn)為，他們知道為什么過(guò)去十億年以來(lái)地球普遍溫暖宜人的氣候偶爾會(huì)被冰夾住兩極的冰冷天氣打斷，并偶爾將地球變成雪球。

他們說(shuō)，主要的觸發(fā)因素是熱帶地區(qū)的山脈形成，因?yàn)榇箨懙年懙厝号c火山島弧線(例如阿拉斯加的阿留申群島鏈)相撞。

地球的氣候在很大程度上是由大氣中二氧化碳的量驅(qū)動(dòng)的，二氧化碳會(huì)捕集熱量并使地球變暖。自工業(yè)革命以來(lái)燃燒化石燃料將CO 2的水平推高至300萬(wàn)年來(lái)未曾達(dá)到的高度，而地球過(guò)去的CO 2水平甚至更高，與沒(méi)有主要冰蓋存在的溫暖時(shí)期相吻合。

實(shí)際上，地球的默認(rèn)氣候似乎溫暖而溫暖。在過(guò)去的十億年中，四分之三的時(shí)間都沒(méi)有冰川。

然而，在那段時(shí)間里，有六個(gè)冰河世紀(jì)使地球變冷，其中兩個(gè)冰冠足以將地球變成雪球地球，冰層覆蓋了大部分表面。是什么原因?qū)е逻@些嚴(yán)峻的插曲?

在本周刊《科學(xué)》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，研究小組得出的結(jié)論是，當(dāng)火山弧與熱帶各大洲相撞時(shí)(這是地球不斷移動(dòng)的構(gòu)造板塊的必然結(jié)果)，它們會(huì)觸發(fā)全球變冷，從而導(dǎo)致冰川氣候帶有大量冰蓋。

隨著印尼群島的部分地區(qū)被向上推入澳大利亞北部邊緣的山區(qū)，這種沖突正在繼續(xù)。結(jié)果是，有些山脈中含有稱為蛇綠巖的巖石，具有從大氣中清除碳的高能力。在地質(zhì)時(shí)間段中，在CO之間的平衡行為2從火山發(fā)射和CO 2通過(guò)與巖石的化學(xué)反應(yīng)所消耗。鈣鎂含量豐富的巖石，如蛇綠巖，是消耗CO 2效率最高的巖石。當(dāng)這些元素從巖石中釋放出來(lái)時(shí)，它們會(huì)與CO 2結(jié)合并進(jìn)入海洋，在那里形成石灰石，從而鎖定CO 2 進(jìn)入巖石，在那里保留了數(shù)百萬(wàn)年。

加州大學(xué)伯克利分校的地??球與行星科學(xué)助理教授尼古拉斯·斯旺森·海塞爾說(shuō)：“地球有一個(gè)長(zhǎng)期的碳固存計(jì)劃。”該研究是由加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校地球科學(xué)系教授弗朗西斯·麥克唐納德設(shè)計(jì)的。“我們知道這些過(guò)程使地球的氣候保持平衡，但是，要確定是什么原因?qū)е掳偃f(wàn)年尺度上非冰川氣候和冰川氣候之間的變化是一個(gè)長(zhǎng)期的難題。”

不幸的是，對(duì)于地球的未來(lái)，消耗CO 2的地質(zhì)過(guò)程很慢，無(wú)法與石油，煤炭和天然氣燃燒產(chǎn)生的大量CO 2排放相抗衡。Swanson-Hysell說(shuō)，在過(guò)去的一千年中，地球的自然碳固存計(jì)劃將恢復(fù)平衡，但這將是對(duì)現(xiàn)代文明的漫長(zhǎng)等待，而現(xiàn)代文明在地球目前涼爽的氣候下如此成功。

阿巴拉契亞人被嚴(yán)重凍結(jié)

2017年，斯旺森·海塞爾(Swanson-Hysell)和麥克唐納(Macdonald)提出4.45億年前的主要冰河時(shí)代是由類似于今天印度尼西亞發(fā)生的碰撞引發(fā)的。那次碰撞發(fā)生在阿巴拉契亞山脈建設(shè)的第一階段，當(dāng)時(shí)的美國(guó)東部地區(qū)位于熱帶地區(qū)。在溫暖和潮濕的熱帶地區(qū)，最終隔離碳的風(fēng)化反應(yīng)更加有效，這導(dǎo)致大氣中的CO 2減少，并且地球溫度降低了數(shù)百萬(wàn)年。UC研究人員的工作基于麻省理工學(xué)院的Macdonald和Oliver Jagoutz的類似提議，即在過(guò)去的9000萬(wàn)年中，這種過(guò)程對(duì)于冷卻至關(guān)重要。

Swanson-Hysell，Macdonald和Jagoutz與加州大學(xué)伯克利分校的研究生Yum Park和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的Lorraine Lisiecki共同進(jìn)行了這項(xiàng)新的研究，該研究加強(qiáng)了這種熱帶碰撞與全球氣候之間的聯(lián)系。

在當(dāng)前的研究中，伯克利/圣塔芭芭拉/麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)使用了地球古地理學(xué)的最新模型，來(lái)重建了過(guò)去五億年中此類山區(qū)建筑事件的位置。他們發(fā)現(xiàn)，在這段時(shí)間的所有三個(gè)主要冰期之前，熱帶地區(qū)都發(fā)生了火山弧-大陸碰撞，熱帶地區(qū)以外沒(méi)有碰撞觸發(fā)了冰期。

斯旺森-海塞爾說(shuō)：“盡管我們認(rèn)為這一過(guò)程很重要，但熱帶地區(qū)這種環(huán)境與冰川氣候之間的關(guān)系比我們預(yù)期的更為清楚。”

團(tuán)隊(duì)的理論還解釋了冰河時(shí)代為何終結(jié)。隨著此類碰撞的停止，巖石暴露量減少，或者巖石從熱帶雨帶中滑出，固碳的效率降低，隨著火山噴發(fā)的繼續(xù)，CO 2含量上升，地球再次變暖為非冰川氣候。

Swanson-Hysell將于4月12日星期五在奧地利維也納舉行的歐洲地球科學(xué)聯(lián)盟年度會(huì)議上介紹該小組的發(fā)現(xiàn)。