【史前紀元】24億年前,寒冬持續3億年,地球被凍成大雪球

天空之城 2021/02/22 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城

 

過去數十億年來,地球上的氣溫並非一直保持一個水準,地球有時很熱,例如,1億年前的恐龍時期,全球氣溫比現在高了3 ℃;5億年前的寒武紀,全球氣溫更是高達21 ℃,比現在高了7 ℃。

另一方面,地球有時也會很冷,例如,2萬年前的末次冰盛期,全球氣溫比現在低了6 ℃。而在24至21億年前的古元古代,地球更是冷到極致。當時,赤道和海洋也被冰雪覆蓋,整個地球被凍成了一個大雪球,這就是休倫冰河時期。

同時,還有一種致命「毒氣」擴散到全球,徹底改變了地球生命的進化歷程。那麼,這場氣候劇變是怎麼引起的呢?地球後來還發生過此類嚴重的冰河時期事件嗎?

這還要從地球生命的演化說起。早在40多億年前的原始海洋中,進化出了最早的生命。在隨後漫長的數十億年裡,地球生命形式都是十分原始的單細胞生物。早期地球大氣中基本上不存在氧氣,主要成分為氮氣、二氧化碳和甲烷,那時的生命都是厭氧生命。

到了24億年前,藍藻出現在地球上,這種細菌徹底改變了地球的生態系統。藍藻吸收二氧化碳和太陽光,通過光合作用產生能量,同時還會排放出一種廢氣——氧氣,這種細菌是地球上最早的光合放氧生物。當時陸地上並沒有任何植物,大地一片荒涼。

雖然目前絕大部分的地球生命都離不開氧氣,但早期地球生命都是生活在無氧的環境中,氧氣對於它們來說就是一種致命的「毒氣」。隨著藍藻的大規模繁殖,大量的氧氣被釋放到大氣中,並且擴散到全球,使得大氣中的氧氣濃度急劇升高,這就是著名的大氧化事件。

沉積岩中存在著大氧化事件的關鍵證據。地質學家分析了一處25億年前的沉積岩,發現其中包含鈾礦和黃鐵礦,主要成分為二氧化鈾(UO2)和二硫化鐵(FeS2),這意味著當時地球大氣中幾乎沒有氧氣,否則鈾和鐵都會被進一步氧化為高價的狀態。

然而,在鈾礦和黃鐵礦之上的更年輕沉積岩中,低價的鈾和鐵消失,取而代之的是出現了紅色的砂岩,其中包含了三氧化二鐵。鐵已經被氧化成+3價,這意味著後來的氧氣濃度突然陡增。

大氧化事件對於絕大多數厭氧生物是滅頂之災,地球生命經歷了一次重大洗牌。不僅如此,這次事件還導致地球經歷了最為嚴重的一次冰河時期,持續3億年,地球陷入了「雪球地球」模式。當然,在那3億年期間,並不是每天都在下大雪,而是那時地球異常寒冷。

大氣中的甲烷和二氧化碳都是溫室氣體,前者的溫室效應是後者的30倍,它們就像蓋在地球上方的大棉被一樣,讓地表保持溫暖。然而,由於藍藻製造出了大量的氧氣,導致甲烷不斷被氧化成二氧化碳和水,它們成了微量氣體。

同時,藍藻的光合作用還消耗了大量的二氧化。於是,缺乏溫室氣體的地球開始降溫了。不過,科學家推測,大氧化事件只是其中一個主要誘因。如果只是這個原因,地球不可能會遭受如此嚴重的冰河時期。

研究表明,當時的火山不知何故陷入了死寂。在2.5億年的時間裡,鮮少有火山噴發,所以進入大氣中的二氧化碳會大幅減少,原本火山活動會向大氣中釋放出大量的二氧化碳。

此外,當時的太陽也要比現在冷,地球接收到的太陽輻射也會更少。因為早期太陽的核心大都是較輕的氫,引力作用較弱,核聚變反應速率較低,每秒產生的能量也會更少。隨著太陽核心積累越來越多的氦,核聚變反應速率不斷加快,太陽變得越來越熱。24億年前,太陽的輻射強度約為現在的85%。

綜合以上多種原因,全球氣溫大幅度下降,開始了持續長達3億年的休倫冰河時期,全球氣溫降至-50 ℃,就連赤道都被冰封,整個地球變成了一個大雪球。在7億年前,地球也陷入了雪球地球模式,但持續時間只有2000萬年。

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