热带构造碰撞可能释放了古代冰河时代

2019-07-17 16:15:01

热带地区的大规模构造碰撞可能导致地球最后三次大冰期。新的研究发现,在每个冰河时代之前,大陆与岛弧之间的碰撞在热带纬度地区建造了长长的山脉。这些山脉可能为气候变冷创造了条件:当它们侵入海洋时,它们会改变海洋的化学性质,从而吸收更多的大气中的碳。由于大气中的碳捕获热量,天空中较少的碳转化为较冷的温度,从而形成冰盖和冰川。

研究报告的共同作者,麻省理工学院地质学教授Oliver Jagoutz说:“这可以提供一个简单的构造过程,解释地球进出冰川期的过程。

冰的简史

在显生过去的5.4亿年的显生宙时代,地球在75%的时间内都是无冰的,即使在北极和南极也是如此。但是,当至少存在一些永久性冰盖时,这个星球还有三个冰期或冰期。第一个是在奥陶纪晚期,4.55亿到4.4亿年前,当时第一羽下颚鱼正忙着进化。第二种是二氧化碳石炭纪,在3.35亿至2.8亿年前,两栖动物的年龄和怪异的哺乳动物类爬行动物如二角龙。最后的冰河时代正在进行中。它开始于大约3500万年前,当时现代南极冰盖首次形成。

较小的冰川进展,如大约11 , 700年前结束的冰河时代,不是本研究的主题。Jagoutz告诉Live Science,由于地球轨道的变化重新分配了太阳的温暖,冰川已经发生了短暂的进展和退缩。令人困惑的问题是为什么地球有冰冷的时期。

“看起来地球喜欢的气候状态比今天更热,而且这些冰期非同寻常,”Jagoutz说。“如果他们不寻常,就必须有具体的事情发生。”

碰撞和侵蚀

Jagoutz和他的同事认为,“特定的东西”是热带地区山脉的形成。

乍一看,热带山脉可能会创造一个冰河时代,这似乎很奇怪。但是大气,海洋和陆地都是相互联系的。大陆地壳含有丰富的硅酸盐矿物质。当这些重质硅酸盐岩侵蚀并溶解到海洋中时,它们会使海水更加碱性或碱性。大气中的二氧化碳很容易溶解在这种碱性海水中。它越碱性,海洋可以容纳的碳越多。

目前,人类使用化石燃料的速度超过了海洋捕获碳的能力。在过去的200年里,海水的酸性增加了30%。数百万年前,巨大的山地建设事件可能恰恰相反,使海洋更加碱性。特别是热带山脉将有效地完成这项工作。热带地区潮湿,因此侵蚀很快发生,热带构造推动的岩石富含易溶解的镁和钙。

热带侵蚀可能影响气候的想法并不新鲜,但Jagoutz和他的团队是第一个收集这些主要构造碰撞的所有地质记录的数据库,并将其与冰河时代的开始进行比较。他们发现,在显生宙上,海洋和大陆板块之间的活动碰撞区域的长度- 称为“缝线” - 范围从零到18,640英里(30,000公里)。当缝合线长度在6,214英里(18,000英里(10,000和30,000公里)之间)时,每个主要的冰河时期之前都是热带地区这些主动碰撞长度的峰值。

“每当你有一个冰河时代,你在热带地区的缝合带长度就会增加,”Jagoutz说。

地质时间

这些古老碰撞留下的地质痕迹被称为蛇绿岩,它们是大陆地壳顶部的海洋火山岩。在地球不冰冷的时候,研究人员没有发现这些极光柱状极端事件。在热带地区或纬度低于20度的地区,蛇绿岩似乎对冷却地球很重要。

Jagoutz说,还有其他理论说明为什么地球有冰冷的时期,即火山活动不同,向大气中吸入或多或少的碳。但他说,有关火山活动历史的数据并不总是与冰期相匹配,而火山理论并没有提供为什么冰河时代应该停止和启动的良好解释。构造解释做得很好:一旦富含钙和镁的山脉要么完全侵蚀,要么通过大陆漂移离开热带,它们对气候的影响就会消退,地球会恢复到典型的温和状态。

Jagoutz和他的同事申请了国家科学基金会的资助,以进一步调查他们的理论。无论对与错,热带山脉不会很快拯救人类气候变化。Jagoutz说,这个山地建设过程发生在数百万年之后,并没有与确定迈阿密是否适合居住或被海平面上升所淹没的那种变化有关。然而,一些研究人员考虑过地球工程方案,这些方案可以研磨掉富含钙或镁的岩石并将其扩散到热带海洋中,或者将二氧化碳注入类似的岩石中。

“人们希望利用这种自然发生的过程来帮助人为的气候变化,[但[他的问题很多,比如你如何让这个过程在与人类相关的时间尺度上进行?” 贾格茨说。“这非常困难。”