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埃塞俄比亞岩石證 7.17 億年前地球曾快速變成雪球

2018/6/8 — 16:16

Credit: John Sonntag / NASA

Credit: John Sonntag / NASA

地球曾多次因為氣候冷化,成為「雪球地球 (Snowball Earth) 」,所有海洋都結冰,只有底部因地熱而出現少量液態水。不過到底這些冷化出現過多少次、每次維持多久,地球又需多少時間成為「雪球」這些問題都未有定論。最新刊於 Geology 的研究則可能解答以上部份問題。

90 年代的電腦模擬已顯示,地球曾快速出現大規模冷化,但一直未有實際證據證明之。是次由普林斯頓大學地質學博士生 Scott Maclennan 領導的研究則是學界極罕有的地質證據證明說法。

研究源於 Maclennan 的博士導師收到來自柏林理工大學地質學家 Robert Bussert 的消息,指埃塞俄比亞北部的岩層相信是 7.17 億年前 Sturtian 冰期左右形成。團隊隨即前往埃塞俄比亞北部城鎮 Samre ,最終找到稱為雜岩 (diamictite) 的岩石,其後經鑑定後確認岩石為 Sturtian 冰期形成。

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雜岩由多種不同的沉積物組成,而研究所用的岩石樣本當中就包括因多個冰川活動而聚集的巨型石頭;這些冰川岩石之下則有較古老的碳酸鹽岩層。 Maclennan 解釋,超大陸羅迪尼亞大陸 (Rodinia) 分裂時,這些碳酸鹽岩層透過海洋微生物幫助,而在淺水區形成,亦間接顯示同一地區在變成雪球前曾出現和暖天氣。

這些碳酸鹽岩層是平穩地出現變化,而無突然出現的斷層反映出,當時地球曾由熱帶氣候快速變成冰天雪地。 Maclennan 指全球冷化的時間有可能由 1,000-100,000 年不等——在地質學角度,這種年期屬於非常短的數字,但暫時未能從樣本得出確切的答案。

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很多學者認為這種速冷化與冰反照率反饋 (ice albedo feedback) 有關。該循環是指冰蓋會將陽光反射回太空,降低地球氣度;當溫度越低,就會增加冰蓋覆蓋面積,令更多陽光反射回太空。這過程會一直出現,直到整個地球大部分地區都被凍封為止。而是次發現亦支持「雪球冰川化」的假說:冰川一旦擴張至緯度 30 度地區,就會快速出現全球冰川化。

來源:
Science, Ancient Earth froze over in a geologic instant, 7 June 2018

報告:
MacLennan, S. Park, Y., Swanson-Hysell, N & et al. (2018). The arc of the Snowball: U-Pb dates constrain the Islay anomaly and the initiation of the Sturtian glaciation. Geology (2018) 46 (6): 539-542. DOI: 10.1130/G40171.1 

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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