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地球的轨道变化成就了复杂的生命

近日,英国南安普顿大学与中国科学院、香港大学、澳大利亚科廷大学等院校的研究人员合作,对“雪球地球(Snowball Earth)”时期(持续近5000万年)地球表面冰层下的岩石进行了调查。他们发现,地球轨道变化可能是复杂生命得以在最恶劣气候时期出现并茁壮成长的原因。相关论文发表在《自然通讯》杂志上。

“雪球地球理论所面对的最基本质疑是:生命似乎存活了下来。”论文合著者、南安普顿大学地球科学副教授Thomas Gernon说,“因此,要么是恶劣的气候事件从未发生,要么是生命不知何故在严峻的冰川作用下突破了瓶颈。”

研究小组冒险进入澳大利亚南部的内陆地区,并将目光瞄准了那些7亿年前形成的厚达几公里的冰川岩。当时,澳大利亚尚位于赤道附近,冰盖一直延伸到赤道,也就是说,当时的地球完全被冰壳覆盖。

研究小组将注意力集中在“带状铁层”上,这是一种由富铁层和富硅层交替构建的沉积岩,处于巨大冰原附近的冰封海洋中。在雪球期,冰冻的海洋与大气完全隔绝。如果没有海洋和空气之间的正常交换,许多常见的气候变化就不会发生。“这被称为对雪球地球假说的‘沉积挑战’。”论文第一作者、中国科学院教授Ross Mitchell说,“高度多变的岩石层似乎显示了与冰盖的前进和后退有关的气候循环。”Gernon补充:“铁来自海底的热液喷口。通常情况下,大气会立即氧化铁,所以带状铁层通常不会堆积。但在雪球地球期间,由于海洋与空气隔绝,铁就能积累到足够的量。”

研究小组通过磁化率发现,层状岩石“档案”保存了几乎所有地球轨道周期的证据。地球围绕太阳的轨道形状发生了改变,地球自转轴的倾斜和摆动也经历了周期性变化。这些天文周期改变了到达地球表面的太阳辐射量,从而控制了气候。

研究人员得出的结论是:地球轨道的变化导致了冰盖的出现和消融,从而使地球周期性出现了无冰区域。“这个发现很重要,因为我们知道复杂的多细胞生命起源于气候危机时期,但一直无法解释其原因。”Gernon博士说,“这次的研究指出,在雪球时期的海洋中存在无冰的‘绿洲’,它为动物们提供了避难所,使其能够在地球历史上最极端的气候事件中生存下来。”

科界原创

编译:橘子 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然通讯》

期刊编号:2041-1723

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210707112419.htm

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