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热带岛屿和大陆碰撞时发生冰河世纪

2019-10-21 10:53:37 来源:

加利福尼亚大学的科学家认为,他们知道为什么过去十亿年以来地球普遍温暖宜人的气候偶尔会被冰夹住两极的冰冷天气打断,并偶尔将地球变成雪球。

他们说,主要的触发因素是热带地区的山脉形成,因为大陆的陆地群与火山岛弧线(例如阿拉斯加的阿留申群岛链)相撞。

地球的气候在很大程度上是由大气中二氧化碳的量驱动的,二氧化碳会捕集热量并使地球变暖。自工业革命以来燃烧化石燃料将CO 2的水平推高至300万年来未曾达到的高度,而地球过去的CO 2水平甚至更高,与没有主要冰盖存在的温暖时期相吻合。

实际上,地球的默认气候似乎温暖而温暖。在过去的十亿年中,四分之三的时间都没有冰川。

然而,在那段时间里,有六个冰河世纪使地球变冷,其中两个冰冠足以将地球变成雪球地球,冰层覆盖了大部分表面。是什么原因导致这些严峻的插曲?

在本周刊《科学》上发表的一项研究中,研究小组得出的结论是,当火山弧与热带各大洲相撞时(这是地球不断移动的构造板块的必然结果),它们会触发全球变冷,从而导致冰川气候带有大量冰盖。

随着印尼群岛的部分地区被向上推入澳大利亚北部边缘的山区,这种冲突正在继续。结果是,有些山脉中含有称为蛇绿岩的岩石,具有从大气中清除碳的高能力。在地质时间段中,在CO之间的平衡行为2从火山发射和CO 2通过与岩石的化学反应所消耗。钙镁含量丰富的岩石,如蛇绿岩,是消耗CO 2效率最高的岩石。当这些元素从岩石中释放出来时,它们会与CO 2结合并进入海洋,在那里形成石灰石,从而锁定CO 2 进入岩石,在那里保留了数百万年。

加州大学伯克利分校的地​​球与行星科学助理教授尼古拉斯·斯旺森·海塞尔说:“地球有一个长期的碳固存计划。”该研究是由加州大学圣塔芭芭拉分校地球科学系教授弗朗西斯·麦克唐纳德设计的。“我们知道这些过程使地球的气候保持平衡,但是,要确定是什么原因导致百万年尺度上非冰川气候和冰川气候之间的变化是一个长期的难题。”

不幸的是,对于地球的未来,消耗CO 2的地质过程很慢,无法与石油,煤炭和天然气燃烧产生的大量CO 2排放相抗衡。Swanson-Hysell说,在过去的一千年中,地球的自然碳固存计划将恢复平衡,但这将是对现代文明的漫长等待,而现代文明在地球目前凉爽的气候下如此成功。

阿巴拉契亚人被严重冻结

2017年,斯旺森·海塞尔(Swanson-Hysell)和麦克唐纳(Macdonald)提出4.45亿年前的主要冰河时代是由类似于今天印度尼西亚发生的碰撞引发的。那次碰撞发生在阿巴拉契亚山脉建设的第一阶段,当时的美国东部地区位于热带地区。在温暖和潮湿的热带地区,最终隔离碳的风化反应更加有效,这导致大气中的CO 2减少,并且地球温度降低了数百万年。UC研究人员的工作基于麻省理工学院的Macdonald和Oliver Jagoutz的类似提议,即在过去的9000万年中,这种过程对于冷却至关重要。

Swanson-Hysell,Macdonald和Jagoutz与加州大学伯克利分校的研究生Yum Park和加州大学圣塔芭芭拉分校的Lorraine Lisiecki共同进行了这项新的研究,该研究加强了这种热带碰撞与全球气候之间的联系。

在当前的研究中,伯克利/圣塔芭芭拉/麻省理工学院的团队使用了地球古地理学的最新模型,来重建了过去五亿年中此类山区建筑事件的位置。他们发现,在这段时间的所有三个主要冰期之前,热带地区都发生了火山弧-大陆碰撞,热带地区以外没有碰撞触发了冰期。

斯旺森-海塞尔说:“尽管我们认为这一过程很重要,但热带地区这种环境与冰川气候之间的关系比我们预期的更为清楚。”

团队的理论还解释了冰河时代为何终结。随着此类碰撞的停止,岩石暴露量减少,或者岩石从热带雨带中滑出,固碳的效率降低,随着火山喷发的继续,CO 2含量上升,地球再次变暖为非冰川气候。

Swanson-Hysell将于4月12日星期五在奥地利维也纳举行的欧洲地球科学联盟年度会议上介绍该小组的发现。

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