熱帶島嶼和大陸碰撞時發(fā)生冰河世紀

加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家認為，他們知道為什么過去十億年以來地球普遍溫暖宜人的氣候偶爾會被冰夾住兩極的冰冷天氣打斷，并偶爾將地球變成雪球。

他們說，主要的觸發(fā)因素是熱帶地區(qū)的山脈形成，因為大陸的陸地群與火山島弧線(例如阿拉斯加的阿留申群島鏈)相撞。

地球的氣候在很大程度上是由大氣中二氧化碳的量驅(qū)動的，二氧化碳會捕集熱量并使地球變暖。自工業(yè)革命以來燃燒化石燃料將CO 2的水平推高至300萬年來未曾達到的高度，而地球過去的CO 2水平甚至更高，與沒有主要冰蓋存在的溫暖時期相吻合。

實際上，地球的默認氣候似乎溫暖而溫暖。在過去的十億年中，四分之三的時間都沒有冰川。

然而，在那段時間里，有六個冰河世紀使地球變冷，其中兩個冰冠足以將地球變成雪球地球，冰層覆蓋了大部分表面。是什么原因?qū)е逻@些嚴峻的插曲?

在本周刊《科學(xué)》上發(fā)表的一項研究中，研究小組得出的結(jié)論是，當火山弧與熱帶各大洲相撞時(這是地球不斷移動的構(gòu)造板塊的必然結(jié)果)，它們會觸發(fā)全球變冷，從而導(dǎo)致冰川氣候帶有大量冰蓋。

隨著印尼群島的部分地區(qū)被向上推入澳大利亞北部邊緣的山區(qū)，這種沖突正在繼續(xù)。結(jié)果是，有些山脈中含有稱為蛇綠巖的巖石，具有從大氣中清除碳的高能力。在地質(zhì)時間段中，在CO之間的平衡行為2從火山發(fā)射和CO 2通過與巖石的化學(xué)反應(yīng)所消耗。鈣鎂含量豐富的巖石，如蛇綠巖，是消耗CO 2效率最高的巖石。當這些元素從巖石中釋放出來時，它們會與CO 2結(jié)合并進入海洋，在那里形成石灰石，從而鎖定CO 2 進入巖石，在那里保留了數(shù)百萬年。

加州大學(xué)伯克利分校的地??球與行星科學(xué)助理教授尼古拉斯·斯旺森·海塞爾說：“地球有一個長期的碳固存計劃。”該研究是由加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校地球科學(xué)系教授弗朗西斯·麥克唐納德設(shè)計的。“我們知道這些過程使地球的氣候保持平衡，但是，要確定是什么原因?qū)е掳偃f年尺度上非冰川氣候和冰川氣候之間的變化是一個長期的難題。”

不幸的是，對于地球的未來，消耗CO 2的地質(zhì)過程很慢，無法與石油，煤炭和天然氣燃燒產(chǎn)生的大量CO 2排放相抗衡。Swanson-Hysell說，在過去的一千年中，地球的自然碳固存計劃將恢復(fù)平衡，但這將是對現(xiàn)代文明的漫長等待，而現(xiàn)代文明在地球目前涼爽的氣候下如此成功。

阿巴拉契亞人被嚴重凍結(jié)

2017年，斯旺森·海塞爾(Swanson-Hysell)和麥克唐納(Macdonald)提出4.45億年前的主要冰河時代是由類似于今天印度尼西亞發(fā)生的碰撞引發(fā)的。那次碰撞發(fā)生在阿巴拉契亞山脈建設(shè)的第一階段，當時的美國東部地區(qū)位于熱帶地區(qū)。在溫暖和潮濕的熱帶地區(qū)，最終隔離碳的風(fēng)化反應(yīng)更加有效，這導(dǎo)致大氣中的CO 2減少，并且地球溫度降低了數(shù)百萬年。UC研究人員的工作基于麻省理工學(xué)院的Macdonald和Oliver Jagoutz的類似提議，即在過去的9000萬年中，這種過程對于冷卻至關(guān)重要。

Swanson-Hysell，Macdonald和Jagoutz與加州大學(xué)伯克利分校的研究生Yum Park和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的Lorraine Lisiecki共同進行了這項新的研究，該研究加強了這種熱帶碰撞與全球氣候之間的聯(lián)系。

在當前的研究中，伯克利/圣塔芭芭拉/麻省理工學(xué)院的團隊使用了地球古地理學(xué)的最新模型，來重建了過去五億年中此類山區(qū)建筑事件的位置。他們發(fā)現(xiàn)，在這段時間的所有三個主要冰期之前，熱帶地區(qū)都發(fā)生了火山弧-大陸碰撞，熱帶地區(qū)以外沒有碰撞觸發(fā)了冰期。

斯旺森-海塞爾說：“盡管我們認為這一過程很重要，但熱帶地區(qū)這種環(huán)境與冰川氣候之間的關(guān)系比我們預(yù)期的更為清楚。”

團隊的理論還解釋了冰河時代為何終結(jié)。隨著此類碰撞的停止，巖石暴露量減少，或者巖石從熱帶雨帶中滑出，固碳的效率降低，隨著火山噴發(fā)的繼續(xù)，CO 2含量上升，地球再次變暖為非冰川氣候。

Swanson-Hysell將于4月12日星期五在奧地利維也納舉行的歐洲地球科學(xué)聯(lián)盟年度會議上介紹該小組的發(fā)現(xiàn)。