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火山不活动,地球成雪球

 大科技杂志社 2019-11-08

火山不活动,地球成雪球

火山对人类生活和生存的威胁是显而易见的。历史上,因为维苏威火山喷发,整座庞贝城都被埋在了火山灰下,那些来不及逃生的人死前的惨状真是惨不忍睹;而这还只能算小事一桩。在更早的7万年前,一次大规模的火山喷发让人类总人口突然降到了不足2000人,几乎濒临灭绝。而未来,对人类生存最大的威胁依然是地球上的那些超级火山。可见火山真是人类顽固可怕的对头。

但是你知道吗,要是火山一旦不活动,那么从长远来看,对人类生存的威胁反而更大,因为那时候整个地球就变成一个雪球了,哪有人类的立足之地呀。

这话从何说起呢?

很早以来,当地质学家收集地球各个地质时期火山活动的证据时,他们就发现,从距今24.5亿年到22亿年前差不多2.5亿年是一个明显的空白,因为能表明这一时期火山活动的证据非常短缺。但大家并不因此认为这一时期地球上火山不活跃,只要将来收集到证据,这个空白自会被填补。

2009年,科学家自七大洲采集了数千块锆石,对它们的分析表明,这个火山不活跃时期可能真的存在。锆石是过去年代火山活动的一个见证,它们形成于火山喷发,而形成年代则可以根据它们所含的放射性同位素推算出来。这数千块锆石中没有一块形成于距今24.5亿年到22亿年前这段时间。

为什么在这段时间火山活动会沉寂下来呢?我们知道,火山活动是板块运动造成的。所以科学家猜测,火山不活跃或许是因为板块暂停运动之故。计算机模拟显示,在地球史的早期,板块运动是断断续续的。因为拖动板块运动的力来自地幔的岩浆,而那时地球内部更热,岩浆的粘性更小,因此拖动板块的力量也比现在小。

火山活动的沉寂或许是地球史上另一件大事的主因。这一事件发生在距今24亿到23亿年前,据认为这一时期地球上的大部分地区都覆盖着厚厚的冰,因此被人们称为“雪球地球时期”。因为火山沉寂,没有新的二氧化碳释放出来,二氧化碳在大气中的浓度不断下降,从而导致全球变冷,整个地球变作了一个雪球。这就是人们现在对“雪球地球”成因的解释。

距今24亿年前,大气中氧气浓度开始上升,人们认为火山活动的沉寂是重要原因。在这之前,由于火山活跃,任何海洋微生物制造的氧气都与火山喷出的铁发生反应而消耗掉了。没有火山活动来补充铁,氧气自然就在大气中渐聚渐浓。

而大气中氧气浓度的增加又进一步加剧全球变冷,推动“雪球地球”的形成。因为氧气把大气中另一种非常重要的温室气体——甲烷给去除了:在地球早期的大气中,甲烷的含量是相当丰富的,这有助于给地球保温。但在有氧气的情况下,高空的甲烷和氧气在紫外线作用下很容易发生反应,从而逐渐把甲烷消耗了。

从这一系列连锁反应中我们可以看到,地球生态系统的演化可谓环环相扣,稍有差池,最后结果就完全变样。

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