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宇宙与生命:热室地球(组图) 2011-10-20

https://m.biud.com.cn 2011年10月20日22:48 家居装修知识网  

  

 

冰雪消失后的世界

  中国低碳网讯 五千六百万年前,碳元素在大气中奥秘增多,导致地球温度飙升。从此,在宇宙眨眼的瞬间,生命永远地改变了。

  古生物学家James Zachos 拿着一段记载着五千六百万年前在极热期(PETM)大西洋大变化的沉积物。白色的浮游生物贝壳在海底泥水中减少,更多的则变成红色。Zachos说,二氧化碳的含量不但在大气中降低,而且也涌向海水,使海水酸化,腐蚀了贝壳。

  很久以前,地球温度其实并不像现在这样高;五千六百万年左右以前的世界面貌,与现在迥然不同。那时,大西洋还没有完全张开。各种动物——包括人类的祖先——可以从亚洲出发,经由欧洲大陆与格林兰岛抵达北美,整个行程都不会有冰雪阻挠;那之前,地球温度已经比现在要高得多。然而,伴着新古世(Paleocene epoch)的终结和始新世(Eocene)的到来,地球温度越来越高——升温速度也越来越快。

  造成这一变化的原因是大量碳元素突发的地质性释放。目前,仍不明白在古新纪―始新纪极热期(英文缩写为PETM.学界也称之为高温纪(fever period))排放到大气中的碳元素到底有多少。根据粗略估计,其总量相当于人类将地球上现有的煤、石油以及自然气燃烧完毕所释放的碳元素量。古新纪―始新纪极热期持续了十五万年多,直至地球重新掉吸收多余的碳元素。极热事件引发了干旱、洪水和虫灾,并导致部分生物灭亡。陆地上存活下来的物种——虽然它们的确繁衍生息——形态发生了巨大的变化。碳元素飙升虽发生在远古,它所引发的物种进化却影响至今,现实上,人类自身也深受这次进化的影响。而现在,人类正在重演这段历史。

  密歇根大学脊椎动物古生物学家Philip Gingerich认为,“我们应当将古新纪―始新纪极热期作为一次范例,予以高度关注——因为人类目前的所作所为正在影响着大气。”他说:“就仿佛你失掉了某个东西,花了成千上万年才重新找到平衡。”


侏儒期:树叶化石上的洞孔表明,比格霍恩的昆虫数目与种类都增多了。说明二氧化碳和气温在PETM时都增高了。一些动物体积缩小。

  Gingerich与其他古生物学家共同发现了发生在古新纪末的生物剧变。而剧变的根源在于碳元素的变化。40年来,Gingerich一直在大角盆地搜集这一时期的化石。大角盆地地处高原,绵延数百英里,位于怀俄明州北部,西接黄石国家公园。通常,Gingerich会在盆地北部边缘一片名叫Polecat高台的狭长地带进行挖掘。波利卡特高台(Polecat Bench)已经成为他的第二个家:他的小农舍及目可见。

  某个夏日的午后,我和Gingerich驾着他那辆78年版的蓝色雪佛兰Suburban,顺着一条尘土路到达台顶,再连续开往南边的顶峰。从这里可以很明白地看到灌溉的农田以及周围零星分布的油井。他解释说,在冰川时期,波利卡特高台是肖肖河(Shoshone River)的河床,那时它还集满鹅卵石呢。后来,肖肖河向东改道,它在黄角盆地上土质更柔软、年代更古老的沉积物上开辟出新的流域。同时,黄石河(Yellowstone River)在克拉克叉口(Clark's Fork)也发生着同样的情形。现在,波利卡特高台处于两条河流之间,高出河谷500英尺。一千年来,高台两侧不断受到风蚀,夏季的雨水流向凹凸不平的贫瘠之地。沉积物暴露在外。而这些沉积物来自新古新纪―始新纪极热期的沉积物正好在高台的南峰。

  Gingerich正是在这里发现了大量哺乳物化石。在半山腰处,一组百来英尺厚的红色沉积岩将山谷包围起来,看起来很像糖果手杖上的条纹。Gingerich在那组沉积岩中发现了最古老的奇趾类哺乳动物脚印化石,最古老的偶趾类哺乳动物脚印化石,还有真正的灵长类动物化石,它们分别包括马、牛以及人类。类似的化石在亚洲和欧洲也已经被发现。他们四处分布,仿佛无处不在。九百万年前,一颗小行星撞尤卡坦半岛,引发了一场地球灾害,学界普遍认为这次撞击造成了恐龙的灭亡。但是现在看来,地球仿佛是因为经历了另一次冲击而步入现在的体系。




现在,在干旱的的比格霍恩,铁锈色的氧化土壤记述着五千六百万年前的那场极热事件

  Gringerich研究古新纪―始新纪过渡期的前二十年,多数学者认为,那只不过是从一种化石到另一种化石的过渡期。1991年,两位海洋生物学家James Kennett和Lowell Stott对碳同位素——碳的不同形态——进行了分析以后,这种观点开始有所转变。这些碳的同位素是从南极洲附近的大西洋海底提取出来的。在来自这一时期的化石中有一种微小生物化石,被称作有孔虫类(简称forams)。其中碳的同位素中碳比例的巨大变化表明,短短的几个世纪内,有大量“新鲜”碳涌入海洋。它们也可能扩散到空气中,以二氧碳的形式吸收太阳能,使地球升温。氧的同位素形态则表明海洋温度从海面直到海底泥沙都降低了。而有孔虫类主要生活在海底泥沙中。

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