当地球变成冰川：科学家揭开7亿年前的气候之谜

澳大利亚地质学家利用板块构造模型确定了 7 亿多年前地球极端冰河时期气候最可能的成因。火山碳排放量达到历史最低点，引发了持续 5700 万年的全球冰河时期。这项发表在《地质学》（Geology）上的研究有助于我们了解地球内置恒温器的功能，它可以防止地球陷入过热模式。它还显示了全球气候对大气碳浓度的敏感程度。

澳大利亚地质学家发现，加拿大的低火山二氧化碳排放量和岩石风化是 7 亿年前极端冰河时期背后的关键因素。他们的研究参考了南澳大利亚的板块构造模型和地质证据，揭示了地球的气候敏感性及其自然恒温机制，将地质气候变化的缓慢速度与人类活动驱动的快速变化进行了对比。资料来源：美国国家航空航天局

该研究的主要作者、ARC未来研究员阿德里安娜-杜特凯维奇（Adriana Dutkiewicz）博士说："想象一下，地球几乎完全被冰雪覆盖。这就是大约7亿年前发生的事情；地球从两极到赤道被冰雪覆盖，气温骤降。然而，究竟是什么造成了这种情况，这一直是个悬而未决的问题。"

澳大利亚弗林德斯山脉（Flinders Ranges）北部靠近阿卡鲁拉荒野保护区（Arkaroola Wilderness Sanctuary）的斯图特地层（Sturt Formation）冰川沉积物，距今约 7.17-664 亿年。研究第一作者、悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士指着厚厚的冰川沉积层。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学

"我们现在认为我们已经破解了这个谜团：历史上较低的火山二氧化碳排放量，得益于现在加拿大境内一大堆火山岩的风化；这是一个吸收大气二氧化碳的过程"。

这个项目的灵感来自于这一时期古冰川留下的冰川碎屑，在南澳大利亚的弗林德斯山脉可以看到这些壮观的冰川碎屑。

最近，由合著者之一、阿德莱德大学的艾伦-柯林斯教授（Alan Collins）率领，对山脉进行了一次地质实地考察，这促使研究小组利用悉尼大学的 EarthByte 计算机模型，对这一冰期的成因和持续时间之长进行了研究。

7.17 亿年前到 6.6 亿年前，地球被冰雪覆盖--这是一个长达 5700 万年的冰河时代。由 Adriana Dutkiewicz 博士和 Dietmar Müller 教授领导的悉尼大学地球科学家已经找到了可能的原因：大气中的火山二氧化碳含量达到了历史最低水平。这段视频显示了 8.5 亿年前到 5.4 亿年前大陆（灰色）和板块边界（橙色）的运动（雪花出现在"雪球地球"时期）。 图源：Ben Mather 和 Dietmar Müller/悉尼大学

延长的冰河时期也被称为斯图尔特冰川期，是以 19 世纪欧洲殖民时期澳大利亚中部探险家查尔斯-斯图尔特的名字命名的，从 7.17 亿年前延续到 6.6 亿年前，这一时期远在恐龙和陆地上复杂植物生命出现之前。

杜特凯维奇博士说："人们对这一极冰期的触发和结束提出了各种原因，但最神秘的是为什么它持续了5700万年--这是我们人类难以想象的时间跨度"。

研究小组回到板块构造模型，该模型显示了古代超大陆罗迪纳断裂后大陆和海洋盆地的演变过程。他们将其与一个计算机模型连接起来，该模型计算了大洋中脊沿线水下火山的二氧化碳脱气情况，大洋中脊是板块分叉和新洋壳诞生的地点。

南澳大利亚弗林德斯山脉悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士。资料来源：悉尼大学

他们很快意识到，斯图尔特冰期的开始正好与火山二氧化碳排放量的历史最低点相关。此外，在整个冰河时期，二氧化碳的外流量都保持在相对较低的水平。

杜特凯维奇博士说："此时，地球上还没有多细胞动物或陆地植物。大气中的温室气体浓度几乎完全由火山排出的二氧化碳和硅酸盐岩风化过程决定，而风化过程会消耗二氧化碳。"

合著者之一、悉尼大学的迪特玛-穆勒（Dietmar Müller）教授说："地质学在这一时期主宰着气候。我们认为斯图尔特冰期的到来是双重打击的结果：板块构造重组使火山脱气降到最低，同时加拿大的大陆火山区开始侵蚀，消耗大气中的二氧化碳。"

弗林德斯山脉阿卡鲁拉荒野保护区方向的景色，约 7.17-664 亿年前斯图尔特冰川作用形成的斯图尔特地层冰川沉积物在照片左侧中间形成了一个突出的山脊。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学

"其结果是，大气中的二氧化碳下降到冰川期开始时的水平--我们估计低于百万分之 200，不到今天水平的一半"。

研究小组的工作提出了有关地球长远未来的有趣问题。最近的一个理论提出，在未来的2.5亿年里，地球将向Pangea Ultima演化，这是一个超级大陆，温度很高，哺乳动物可能会灭绝。

然而，随着大陆碰撞的加剧和板块速度的减缓，地球目前也正处于火山二氧化碳排放量降低的轨迹上。因此，也许"潘吉亚终极"会再次变成雪球。

Dutkiewicz 博士说："无论未来会发生什么，重要的是要注意，这里研究的地质气候变化发生得极其缓慢。据美国国家航空航天局（NASA）称，人类引起的气候变化的速度比我们以前看到的要快 10 倍。"

编译来源：ScitechDaily