澳大利亚地质学家已经确定，加拿大火山二氧化碳排放量低和岩石风化是7亿年前极端冰河时代的关键因素。根据板块构造模型和南澳大利亚的地质证据，他们的研究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步伐与人类活动驱动的快速变化进行了对比。来源:美国国家航空航天局

　　澳大利亚地质学家利用板块构造模型确定了7亿多年前地球上极端冰河时期气候的最可能原因。

　　这项发表在《地质学》杂志上的研究有助于我们理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。

　　“想象一下，地球几乎完全被冻结了，”该研究的主要作者、ARC未来研究员阿德里亚娜·杜特凯维奇博士说。“这就是大约7亿年前发生的事情;地球从两极到赤道都被冰雪覆盖，气温骤降。然而，究竟是什么导致了这一现象一直是一个悬而未决的问题。

　　在澳大利亚弗林德斯山脉北部，靠近Arkaroola荒野保护区，大约7.17 - 6.64亿年前的斯图特冰川时期的斯图特组冰川沉积物。该研究的主要作者，来自悉尼大学地球科学学院的Adriana Dutkiewicz博士，指着一个厚厚的冰川沉积物床。图片来源:Dietmar m ller教授/悉尼大学

　　“我们现在认为我们已经解开了这个谜团:历史上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作用;一个吸收大气中二氧化碳的过程。”

　　弗林德斯山脉的地质洞察

　　该项目的灵感来自于这一时期古代冰川作用留下的冰川碎片，这些碎片可以在南澳大利亚的弗林德斯山脉壮观地观察到。

　　最近，由阿德莱德大学的合著者艾伦·柯林斯教授领导的一次对山脉的地质实地考察，促使该团队使用悉尼大学的EarthByte计算机模型来调查这次冰期的原因和异常漫长的持续时间。

　　在7.17亿到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 m

　　ller教授领导的悉尼大学地球科学家们发现了可能的原因:大气中火山二氧化碳的含量处于历史最低水平。这段视频显示了8.5亿到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。)图片来源:Ben Mather和Dietmar m

　　ller/悉尼大学

　　斯图特冰川作用与板块构造

　　延长的冰河期，也被称为斯图特冰河期，以19世纪欧洲殖民探险家查尔斯·斯图特在澳大利亚中部的名字命名，从7.17亿年前持续到6.6亿年前，这段时期远在恐龙和复杂的陆地植物出现之前。

　　Dutkiewicz博士说:“关于这个极端冰河时代的触发和结束，人们提出了各种各样的原因，但最神秘的方面是为什么它持续了5700万年——这是我们人类难以想象的时间跨度。”

　　研究小组回到了板块构造模型，该模型显示了古罗迪纳超大陆分裂后大陆和海洋盆地的演化。他们将其与一个计算机模型连接起来，该模型可以计算沿洋中脊(板块分化和新海洋地壳诞生的地方)的水下火山的二氧化碳脱气。

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

　　二氧化碳的作用与地质气候变化

　　他们很快意识到，斯图亚特冰河期的开始正好与火山二氧化碳排放量的历史最低水平相关。此外，在整个冰河期期间，二氧化碳的流出量仍然相对较低。

　　Dutkiewicz博士说:“当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是由火山释放的二氧化碳和硅酸盐岩石风化过程决定的，这些过程消耗了二氧化碳。”

　　来自悉尼大学的合著者Dietmar m

　　ller教授说:“地质在这个时期支配着气候。我们认为斯图亚特冰河期的开始是由于双重打击:板块构造重组使火山脱气降至最低，同时加拿大大陆火山省开始侵蚀，消耗大气中的二氧化碳。

　　弗林德斯山脉的Arkaroola荒野保护区，图特冰期(大约7.17 - 6.64亿年前)的斯特特组冰川沉积物在照片的中间形成了一个突出的山脊。图片来源:Dietmar m ller教授/悉尼大学

　　“结果是大气中的二氧化碳下降到冰川开始的水平——我们估计低于百万分之200，不到今天水平的一半。”

　　该团队的工作提出了关于地球长期未来的有趣问题。最近的一项理论提出，在接下来的2.5亿年里，地球将向终极盘古大陆进化，这是一个超级大陆，温度如此之高，哺乳动物可能会灭绝。

　　然而，随着大陆碰撞的增加和板块减速，地球目前也处于火山二氧化碳排放量减少的轨道上。所以，也许终极盘古大陆会再次变成雪球。

　　Dutkiewicz博士说:“无论未来如何，重要的是要注意到，这里研究的这种地质气候变化发生得非常缓慢。”据美国宇航局称，人类引起的气候变化的速度比我们以前看到的快10倍。”

　　参考资料:Adriana Dutkiewicz、Andrew S. Merdith、Alan S. Collins、Ben Mather、Lauren Ilano、Sabin Zahirovic和R. Dietmar m

　　ller的《与海洋中脊异常低气体排放有关的斯图尔特“雪球地球”冰川期》

　　这项研究由澳大利亚研究委员会资助。