古老冰川的破壞力可能推動了復(fù)雜生命的發(fā)展

想象一下，漂浮在太空中，凝視著一個冰凍的白色球體。球掛在虛空中，孤獨(dú)而閃耀著星星的光芒。從極點(diǎn)到赤道，球體被厚厚的冰殼覆蓋。在圍繞這顆白色行星的軌道上，有一顆隕石坑狀的衛(wèi)星。

您正在凝視 7 億年前的低溫時期的地球。這大約是最早的三倍恐龍漫游——但在地球令人費(fèi)解的 45 億年歷史的計(jì)劃中仍然不長。

在低溫時代，我們的星球陷入了Deep Freeze 系列當(dāng)巨大的冰川流經(jīng)全球時。

在最新研究發(fā)布時間地質(zhì)學(xué)，我們表明，這些壓碎的冰河，有時深達(dá)幾公里，像巨大的推土機(jī)一樣粉碎了地球的巖石表面。

當(dāng)冰最終融化時，磨碎的礦物質(zhì)被沖入海洋，它們可能在那里提供了復(fù)雜生命進(jìn)化所需的營養(yǎng)。

進(jìn)入冰箱

根據(jù)Snowball Earth 假說，地球在低溫期至少經(jīng)歷了兩次極端的全球冰期。

這些事件的痕跡可以在全球范圍內(nèi)看到冰川條件下形成的沉積巖，強(qiáng)烈表明冰從兩極蔓延到赤道地區(qū)。

沒有人確切地知道是什么觸發(fā)了這些深度凍結(jié)事件，盡管科學(xué)家們提出了一系列可能性.一個關(guān)鍵可能是大氣中溫室氣體的顯著減少，尤其是二氧化碳（公司₂).

The CO₂大氣中的水平可能由于巖石風(fēng)化增加位于當(dāng)時存在的一個大型熱帶大陸上。當(dāng)大陸位于熱帶地區(qū)時，溫暖潮濕的條件會加速化學(xué)風(fēng)化，從而拉動 CO₂從大氣中出來，將其鎖在碳酸鹽礦物中。

在此期間發(fā)生的大陸分裂期間的構(gòu)造活動也可能起到了一定作用。它可能創(chuàng)造了淺海等條件，導(dǎo)致更多的 CO 去除₂從空中。

隨著冰蓋向熱帶地區(qū)推進(jìn)，它們將更多的陽光反射回太空，導(dǎo)致進(jìn)一步冷卻。這些過程共同導(dǎo)致冰迅速擴(kuò)散，直到地球幾乎完全凍結(jié)。

Snowball Earth 是如何結(jié)束的？

火山活動可能在結(jié)束這些冰河時代方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。隨著冰川覆蓋地球，地殼、海洋和大氣之間的相互作用急劇減慢。因此，當(dāng)火山噴發(fā)注入 CO₂進(jìn)入大氣層后，它不會被重新吸收，而是經(jīng)過數(shù)百萬年的積累。

這些高水平的 CO₂產(chǎn)生了失控的溫室效應(yīng)，使地球變暖，并最終融化冰塊.由此產(chǎn)生的融化導(dǎo)致海平面迅速上升，營養(yǎng)物質(zhì)涌入海洋。

獨(dú)特的巖層是在這個突然的氣候變化，因?yàn)楹Ｑ蟮幕瘜W(xué)成分對新的條件做出了反應(yīng)。營養(yǎng)物質(zhì)的激增可能促成了一連串的生物變化為 Complex Life 的興起奠定基礎(chǔ).

許多科學(xué)家認(rèn)為，雪球地球融化時大氣條件的變化導(dǎo)致了海洋化學(xué)的變化。在我們的新研究中，我們發(fā)現(xiàn)在解凍過程中從大陸上刮下的物質(zhì)也可能起到了作用。

從雪球到雪泥球，從冰川推土機(jī)到行星動力軟管

我們研究了巖石的各個部分，從老到年輕，從滾雪球期到融化。通過這樣做，我們建立了一幅關(guān)于冰川和隨后的河流系統(tǒng)對地球地殼的影響的圖景。

我們用這些巖石序列探索了礦物，并發(fā)現(xiàn)了在雪球事件開始和解凍發(fā)生的時間段內(nèi)一致的獨(dú)特變化。

雪球地球事件與更古老、更深的地殼暴露在數(shù)公里的冰下并被磨碎的顯著增加有關(guān)。

隨著冰川在融化期間退縮，大量融水流出，運(yùn)送了被困在冰下并穩(wěn)定下來的礦物顆粒。一旦暴露在液態(tài)水中，易碎的礦物質(zhì)就會溶解，釋放出化學(xué)物質(zhì)。

這個過程——就像大氣的變化一樣——會改變海洋的化學(xué)成分。冰川退縮有助于塑造對海洋生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要的元素的分布。

過去的教訓(xùn)

地球自然過程的時間尺度很重要，需要牢記。在數(shù)千年、數(shù)百萬年和數(shù)十億年的時間里，板塊構(gòu)造、侵蝕和大氣循環(huán)等過程將繼續(xù)塑造地球的未來。

然而，在較短的時間尺度上，人類活動已成為主導(dǎo)力量推動氣候變化.

雖然地球本身會持續(xù)存在，但復(fù)雜的人類社會的生存取決于我們今天的行動。我們是非凡”地球號宇宙飛船“，一個通過動態(tài)地球化學(xué)循環(huán)循環(huán)回收其化學(xué)構(gòu)建塊的星球，最初使用物質(zhì)在遠(yuǎn)古星辰中鍛造.

這些過程調(diào)節(jié)著地球表面并維持著生命，即使我們星球的命運(yùn)與太陽和宇宙的進(jìn)化息息相關(guān)。

人類在地球上的物種中獨(dú)一無二，已經(jīng)開發(fā)了工具和系統(tǒng)來減輕生存威脅，例如氣候變化、饑荒、戰(zhàn)爭甚至小行星影響，但這些功能的有效利用仍然掌握在我們手中。

深遠(yuǎn)的過去為地球上的化學(xué)循環(huán)如何運(yùn)作提供了指南。我們是否會明智地使用這些信息還有待觀察。

克里斯·柯克蘭，地質(zhì)年代學(xué)教授，科廷大學(xué)

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