古老的火山爆发扰乱了地球的恒温器,形成了一个“雪球”星球

地球所经历的最极端气候事件之一是在7.2亿年前所谓的雪球地球期间

在此期间,冰川从极地跨越到热带地区,导致行星完全被冰覆盖

雪球地球假说已经大约20年来科学争论的主题:科学家们对这个星球如何进入如此奇怪的气候状态感到着迷和困惑新的研究现在指出了巨大的火山爆发是这个过程的关键我们认为这是因为大量的大火山爆发后二氧化碳从大气中被拉出,这导致地球表面的热量损失令人惊讶的是,这种机制似乎是岩石侵蚀了解更多:如果南极洲的休眠,冰雪覆盖的火山醒来怎么办

火山爆发与气候之间的关系已经确立

例如,1991年菲律宾皮纳图博火山爆发后向大气中注入的硫气将全球温度降低了大约半度,持续了大约15个月硫磺反映了太阳辐射并降低了全球温度火山像皮纳图博火山是火山弧的一部分,产生相对少量的喷发材料在世界范围内,电弧火山每年产生的喷发材料不到一立方千米(1km³)

相比之下,火山喷发被称为“火山喷发”

大火成岩省“(我们在这里将它们称为LIP)这些火山爆发非常大,每年产生超过100km³的熔岩,并且至关重要的是,总喷发量超过100万km³并覆盖面积更大超过100万平方公里(相比之下,南澳大利亚的面积约为100万平方公里)这些是大陆式的在地球历史上已经认识到这些LIP火山喷发中有300多个它们似乎在半规则周期中达到峰值而一些相对较小的火山喷发将产生短期气候效应,LIP火山的长期影响可能是深刻的原因归结为简单化学大气中的二氧化碳在雨中溶解,落到地面,与岩石中的硅酸盐矿物发生反应二氧化碳形成碳酸氢盐,最终被石灰岩和页岩岩层封锁数十万年来大气中二氧化碳的含量得到了有效的调节科学家们估计,每年岩石的风化消耗大约6亿吨二氧化碳LIP火山爆发的地质构造对这一过程特别敏感,它们主要由玄武岩组成,玄武岩是一种细粒火山岩比其他岩石(如花岗岩)更快地吸收和吸收二氧化碳但是LIP火山喷发也会以另一种方式影响气候:通过触发光合作用将火山爆发与光合作用联系起来可能看起来很奇怪,但这一切都归结为营养物质我们最近表明,LIP火山玄武岩等地质构造的侵蚀通过释放磷对河流和海洋进行施肥磷是DNA的重要组成部分,所有生命都需要它在很长一段时间内,磷是调节光合作用速率的营养物质

当光合作用发生时,它也会从大气中吸收二氧化碳阅读更多:二氧化碳上升正在使地球绿化 - 但这并非全是好消息我们最近的论文着重于确定LIP火山玄武岩的侵蚀是否有助于减少与Snowball Earth相关的大气二氧化碳初始建模预测为了驱使地球进入雪球状态,需要减半大气中的二氧化碳为此,我们测量了跟踪沉积岩中玄武岩侵蚀的稀土元素钕(Nd)的不同形式(称为同位素)我们特别关注侵蚀玄武岩在页岩中的贡献,页岩是由大陆侵蚀产生的岩层

此外,我们测量了石灰岩中元素锶(Sr)的同位素,记录了古代海水的化学成分

从这项工作中我们发现了玄武岩侵蚀就在Snowball Earth之前,比我们今天看到的要高出100% 这种玄武岩来自三个着名的LIPs,这些LIPs在澳大利亚开始于一个层叠的序列,从7.8亿年前开始在澳大利亚,7.8亿年前在北美和7.2亿年前在加拿大北部爆发

所有三个LIP都在当时的赤道上爆发由于温度升高和降雨量增加,有利于快速侵蚀的区域最后,加拿大北部富兰克林大火成岩省在冰川开始之前释放的硫气溶胶的影响可能也引起了进一步的全球降温

这种独特的事件汇合可能是允许的通过岩石风化长期调节大气二氧化碳水平和全球气候大气二氧化碳水平和全球气候在地质时间(几十万年)这个过程对大气二氧化碳增加负反馈更高的温度会带来更高的风化速度,它可以作为地球浩的一种恒温器但是,这项工作表明地球的恒温器有时会失败:LIPs的爆发导致了一个雪球地球这段时间持续了720到6.35亿年前,被称为低温生物

这是一个大陆分裂时期和标志着从一个由细菌占主导地位的世界向一个由更复杂的生活主导的世界的重大转变这凸显了地球系统的复杂性以及火山活动,气候和生命之间意想不到的相互作用

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