|
|
雪球地球定义了地球历史上冰雪覆盖全球甚至到达赤道的时期。人们认为，行星规模的冰冻是由冰盖扩张引发的气候临界点所驱动的，这导致了失控的冰反照率反馈：冰盖将入射的太阳辐射反射回太空，导致气候变冷和持续的冰盖形成。
元古代（约 7.2 亿至 6.35 亿年前，Ma）由一对雪球地球事件定义；较长的冰川期（斯图尔特冰川期）持续了约 5700 万年，随后是短暂的间冰期融化，之后是第二个较短的冰川期（马里诺冰川期），持续约 1500 万年。
摆脱如此长时间的极端天气意味着地球气候发生了重大转变，相对较快地转变为温室气候，大陆风化剧烈，随着大陆冰盖融化，全球海平面普遍上升。这些对陆地和海洋的运作以及栖息在其中的生物产生了影响。
人们认为，元古代在复杂的多细胞生命的出现中发挥了重要作用，冰盖消退后，以动物和藻类为基础的生态系统开始出现。
《地球与行星科学快报》发表的一项新研究重点研究了海洋影响，确定了约 6.35 亿年前马里诺冰川消融对全球海平面的影响。
在之前对纳米比亚诺克卢福山脉岩石记录的研究中，研究人员发现了与马里诺冰川消退有关的岩石中水深增加和减少的两个明显区间。
加州理工学院的弗雷亚·莫里斯博士及其同事分析了冰川沉积物及其上覆的碳酸盐（主要是白云石），以解释全球海平面波动与沉积、构造隆升或下沉以及冰川均衡调整的局部影响之间的相互作用。后者指的是陆地隆升和地壳变形，这是由于冰盖融化时质量负荷的损失而引起的。
莫里斯博士说：“马里诺雪球地球的冰川消融是世界历史上最剧烈的气候变化事件之一。这项建模工作探索了冰盖融化持续时间对大陆边缘海平面变化的影响方式。
“这项研究的灵感来自我和同事在纳米比亚诺克卢福山脉进行的实地考察。在那里，我们解释了与雪球地球冰川消融有关的岩石记录中水深变化的相对复杂模式，因此，我们转向海平面建模来探索地质观测的可能机制和解释。”
为了考虑可能的解释，研究小组模拟了不同持续时间的马里诺冰川消融后的相对海平面变化，发现随着融化在较长的时间尺度上进行，会出现明显的模式。持续时间较短的持续 2,000 年的冰川消融事件仅导致海平面上升，或海平面上升和下降的一个阶段。然而，随着融化发生在一个数量级更高的时间尺度上（约 10-30,000 年），出现了两个不同的海平面上升和下降阶段。
相对于雪球地球冰川消融开始时模型采用的全球平均（海平面）海平面为 800 米的情况，全球海平面在之前冰盖占主导地位的大陆内部下降了 880 米，但在距离冰盖边缘最远的海洋中上升了 800 米。
在这些地区之间，大陆边缘经历了更为复杂的多次海平面上升和下降周期，这可能与诺克卢福山脉序列中的地质观测结果相似，其中水深被解释为在几十米的范围内波动。
莫里斯博士承认，“考虑到对五亿年前变形岩石中水深变化的解释存在局限性，我们可以确信这个尺度是极其精确的”。
莫里斯博士解释说，这种较为不寻常的模式可能可以通过海平面上升与冰川均衡调整影响的变化之间的平衡来解释。
“冰川均衡调整的主要组成部分之一是地壳变形。大块冰盖的质量可以显著压低下面的地壳，同时将冰盖周围的地壳抬高成‘外围凸起’。当冰盖融化时，冰盖下方以前被压低的地壳会‘反弹’向上，而外围凸起则会消退。
“除了地壳变形之外，冰盖的质量还会通过重力吸引海洋向冰盖靠拢。当冰盖融化时，这种重力就会消散，导致海洋局部衰退。预测的相对海平面模式是全球平均海平面上升、地壳变形和冰川消融过程中重力相互影响的结果。
“较长的冰川消融期（约 10,000 至 30,000 年）产生的相对海平面模式比较短的冰川消融期（约 2,000 年）更为复杂，因为整个冰川消融期全球平均海平面上升率与冰川均衡调整对海平面的影响幅度相似。因此，这些力量之间的平衡变化可能导致大陆边缘海平面出现可测量的波动。”
之前已经提出了多种可行的沉积模型来解释纳米比亚诺克卢福山脉盖层碳酸盐序列的地质解释，但这项研究考虑了一种额外的解释。
如果雪球地球的冰川消融发生在较长的时间内（约 10-30,000 年），那么诺克卢福山脉（以及世界各地其他可能的盖层碳酸盐序列）记录的海平面波动可能主要是由全球平均海平面上升和冰川均衡调整之间的竞争平衡所驱动。
这项研究探索的有趣可能性凸显了未来研究马里诺雪球地球冰川消融的重要性，包括进一步的地质观测和气候建模。
|
|
发表于 2024-12-11 20:22:03