科技日報記者 陸成寬
六七億年前，地球曾是一個大雪球。那時，即使是赤道也被冰雪所覆蓋，千里冰封，萬里雪飄。這個冰凍期如何結束的，一直是個謎。
近日，國際學術期刊《地球物理研究快報》在線發表了國內外科學家在解答雪球地球如何結束謎題上取得的重要進展。“我們研究發現，火山活動產生的二氧化碳使雪球地球事件的馬里諾冰期縮短了200-500萬年，正是大規模火山活動導致馬里諾冰期提前結束。”3月23日，論文通訊作者、中科院地質地球所副研究員蘭中伍在接受科技日報記者采訪時說。
“雪球地球”是20世紀90年代初美國科學家約瑟夫·科什文克提出的概念,隨后被保羅·霍夫曼鼓吹宣傳開來。科學界認為，在距今6至7億年前的成冰紀，地球經歷了斯圖特冰期和馬里諾冰期兩次全球性的冰川事件。
圖 火山活動噴發溫室氣體促使雪球地球融化
其中，斯圖特冰期更長，從距今7.17億年前持續到距今6.6億年前，共5700萬年；馬里諾冰期則相對較短，從距今6.5億年前持續到6.35億年前，共1500萬年。
這一過程中，地球表面遭受極端寒冷氣候的洗禮，從兩極到赤道全部被冰雪覆蓋，全球海洋冰凍、地表冰蓋厚度達到上千米。這一狀態持續了數千萬年之久，是地質歷史上最嚴重的冰室氣候事件，當時的地球也因此被稱為“雪球地球”。
“無論是較長的斯圖特冰期，還是較短的馬里諾冰期，要想讓冰川消融，冰期結束，必須要求當時大氣中存在一定濃度的二氧化碳等溫室氣體。”中科院地質地球所副研究員蘭中伍指出。
成冰紀時，地球上生命活動以微生物為主，這些微生物呼吸作用釋放的二氧化碳微乎其微。蘭中伍介紹，那時，二氧化碳的排放主要源自大陸巖石圈，大陸裂谷巖漿活動是大陸巖石圈釋放二氧化碳的重要途徑。在地質歷史時期，大陸裂谷巖漿活動曾多次引發大氣中二氧化碳濃度增加。
然而，“究竟需要多大規模、持續多久的火山噴發，噴發出多少二氧化碳才能讓雪球地球融化，科學家一直沒搞清楚，這也是交叉學科領域爭論的焦點問題。”蘭中伍坦言。
針對這個科學問題，研究人員對我國揚子板塊北緣和南秦嶺地區的大陸裂谷火山巖進行了詳細的地質年代學和氣候模擬研究。
通過對火山巖鋯石進行地質測年，研究人員發現，大陸裂谷巖漿活動從距今6.41億年前持續到距今6.35億年前，持續了近600萬年。“通過放射性同位素測年，我們發現，這次大陸裂谷巖漿活動正好發生在斯圖特冰期的末期。”蘭中伍強調。
同時，氣候模擬表明，大陸裂谷巖漿活動產生的二氧化碳會儲存在大氣中，突破冰川融化所需要的二氧化碳閾值，引發溫室效應使全球變暖，馬里諾冰期相應縮短，雪球地球因此結束。
相反，“斯圖特冰期末期沒有經歷大規模火山活動，所以經歷了5700萬年才積累了足夠多的二氧化碳來融化斯圖特冰蓋。”蘭中伍說，也就是說，斯圖特冰期末期缺少大型火山活動是其持續時間長的主要原因。
蘭中伍表示，這項研究為馬里諾冰期的終結提供了最直接的巖漿活動證據，并且合理地解釋了斯圖特和馬里諾兩次冰期持續時間不同的原因。此外，該項研究再次突出強調了大陸裂谷巖漿活動對古氣候、古環境的擾動。
（文中圖片由受訪者提供）
關鍵詞： 火山活動
營業執照公示信息