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大约7.17亿年前，一个神秘的现象激发了一次全球冰川效应，使地球陷入一种“雪球状态”。大约在同一时间，从现在的阿拉斯加到格陵兰的地区爆发了灾难性的火山活动。现在一项新的研究表明，多年持续的火山爆发就是雪球效应的原因。火山爆发把大量气溶胶倾倒在大气中，并迅速冷却地球。 哈佛大学的研究人员认为，“雪球地球”和重大火山活动的出现不是巧合。“我们知道火山活动会对环境产生重大影响，所以现在我们要弄清楚两个事件之间的联系，”自然科学副教授Francis Macdonald说。他们一开始认为这个原因可能是玄武岩和大气中的二氧化碳之间的相互作用——但是，该过程所需的时间太长。所以他们又考虑气溶胶的原因，最后发现在正确的条件下，这些火山的排放物确实将产生这样重大的影响。 哈佛大学环境科学与工程助理教授Robin Wordsworth指出，这种类型的大型火山爆发并不稀奇，在地质年代这种喷发一再发生，但却不是每次都与“冷却事件”有关。那么，导致雪球效应的火山活动有什么不同呢？ 这个地区被称为富兰克林大火成岩区，火山岩通过富硫沉积物爆发。然后，这些沉积物将以二氧化硫（在上层大气中阻隔太阳辐射的化合物）的形式进入大气。1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发期间曾出现过这种情况，火山活动在空中喷射了1000万吨硫化物，导致全球气温一年降低0.56摄氏度。并且，这一切可能发生在对流层顶，因为在那里，二氧化硫能在大气中停留一年，而不太可能因降水被带回地球。 皮纳图博火山爆发 在地球非常温暖的历史时期，火山的冷却效应的影响可能没有那么重要，因为地球被温暖的高对流层顶所屏蔽。而在更冷的条件下，地球的气候更容易受到这种火山活动的影响。 研究人员的模型表明，环境和背景真的很重要。他们还发现，二氧化硫能到达平流层的何处，是造成影响的关键。大约7.17亿前，富兰克林大火成岩区由于大陆漂移而靠近赤道，这是保持地球温暖的大部分太阳辐射进入的地方。因此，这些能反射阳光的气体在正确的地点进入到大气中，才能导致冷却效应。 除此之外，火山的延伸创造了“完美风暴”场景。这些火山跨越加拿大和格陵兰大约3,200千米的地区，并能像在夏威夷和冰岛看到的那些一样连续爆发。如果这能持续十年左右，火山就会在大气中添加了足够影响气候稳定的气溶胶。 研究人员指出，气溶胶的冷却效应不会冻结整个星球，它只会把冰川推到一个临界维度。然后，剩下的事情就交给冰川了。随着冰的增加，其表面将反射更多的阳光，导致地球进一步冷却。最后，一旦冰川到达加利福尼亚现在所在的纬度，就会造成一个雪球效应。 气候作为一个巨大的系统，确实是很难改变的。但过去已经发生过了非常剧烈的变化，并且这种剧变也很有可能在未来发生。研究这些事件可以帮助科学家理解过去的生物灭绝，甚至帮助预测我们提倡的地球工程策略将如何影响气候变化。 这项研究表明，我们需要摆脱一个简单的宜居系外行星模式，不能只去考虑稳定的均衡条件和宜居带-。因为我们知道地球是一个活跃的动态星球，过去经历过剧烈的变化。 因此，我们有充分的理由相信，这种类型的气候剧变在其他星球上也很普遍，地球并不是个例外。 |
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