研究：低火山二氧化碳排放引發斯圖爾特冰期「雪球地球」

斯圖爾特「雪球地球」冰期（距今7.17億年至6.61億年前）被視為地球歷史上最極端的冰室氣候時期。悉尼大學和阿德萊德大學的地質學家在一項新研究中，運用板塊構造模型，試圖找出斯圖爾特冰期最有可能的成因。

（一幅「雪球地球」的藝術想像圖。圖片出處：Oleg Kuznetsov，http://3depix.com / CC BY-SA 4.0）

研究主要作者、悉尼大學研究員阿德里亞娜·杜特基維茨博士表示：「試想一下，地球幾乎完全被冰層覆蓋。大約7億年前就真的發生了這樣的事。」

「那時，地球從極地到赤道都被冰層籠罩，氣溫驟降。然而，究竟是什麼原因導致了這一切，一直是個未解之謎。」

「如今，我們認為已破解了這個謎團：歷史上罕見的低火山二氧化碳排放，再加上如今加拿大境內一大片火山岩的風化作用；而風化過程會吸收大氣中的二氧化碳。」

斯圖爾特冰期得名於19世紀歐洲殖民時期探索澳大利亞中部的探險家查爾斯·斯圖爾特，其時間跨度從7.17億年前至6.60億年前，那是在恐龍和陸地上的複雜植物生命出現之前的時期。

杜特基維茨博士稱：「對於這一極端冰期的起因和終結，曾有各種各樣的假設，但最神秘的地方在於它為何持續了5700萬年——這樣的時間跨度對人類而言難以想像。」

杜特基維茨博士及其同事使用了一個板塊構造模型，該模型能呈現古代超級大陸羅迪尼亞大陸分裂後各大陸和海洋盆地的演化過程。

他們將其與一個計算機模型相連，後者能計算沿著大洋中脊（板塊分裂、新洋殼誕生的地方）的水下火山的二氧化碳脫氣量。

很快，他們意識到斯圖爾特冰期的起始時間，恰好與火山二氧化碳排放的歷史最低值相吻合。

此外，在整個冰期間，二氧化碳的流出量一直維持在相對較低的水平。

杜特基維茨博士表示：「在那個時期，地球上還沒有多細胞動物和陸生植物。」

「大氣中的溫室氣體濃度，幾乎完全由火山釋放的二氧化碳以及消耗二氧化碳的矽酸鹽岩石風化過程所決定。」

共同作者、悉尼大學研究員迪特馬爾·米勒教授稱：「在那個時期，地質作用主宰著氣候。」

「我們認為，斯圖爾特冰期的出現是由於雙重因素：板塊構造的重組使火山脫氣量降至最低，與此同時，加拿大境內的一個大陸火山省開始遭受侵蝕，消耗了大氣中的二氧化碳。」

「結果是，大氣中的二氧化碳濃度降至引發冰期的水平——據我們估算，低於百萬分之200，不到如今水平的一半。」

研究團隊目前的這項研究，也引發了有關地球長期未來的有趣問題。

近期有一種理論認為，在接下來的2.5億年裡，地球將逐漸演變成「終極泛大陸」，那是一個極其炎熱的超級大陸，哺乳動物可能會因此滅絕。

然而，目前地球也正處於火山二氧化碳排放逐漸降低的軌跡上，原因是大陸碰撞增多，板塊運動速度減慢。

所以，或許終極泛大陸又會再次變成一個「雪球」。

杜特基維茨博士稱：「不論未來會怎樣，值得注意的是，像此次研究的地質氣候變化，發生的速度極其緩慢。」

「根據美國國家航空航天局的說法，人為導致的氣候變化，其發生速度比以往快了10倍。」

該研究成果發表在《地質學》期刊上。

（Adriana Dutkiewicz等人的研究「斯圖爾特「雪球地球」冰期的持續時間與異常低的大洋中脊脫氣有關」。《地質學》，2024年2月7日線上發表；doi: 10.1130/G51669.1）