雪球地球

20世纪60年代初，剑桥大学的地质学家布莱恩·哈兰(Brian Harland)在几个大陆的岩石上观察到，这些岩石可以追溯到新元古代(大约8亿至6.8亿年前)冰川碎片．包括一些冰川碎片碳酸盐岩，已知形成于热带地区(例如，在今天的巴哈马浅滩)。这一结论后来从古磁资料中得到了进一步的支持。一种可能的解释是

雪球地球假说认为，在低温期的部分时期，地球完全被冰覆盖。

整个地球在新元古代被冰雪覆盖。这被称为"雪球地球”假说。

早期的一个问题是了解全球冰河期是如何开始的。在20世纪60年代，俄罗斯气候raybet雷竞技最新科学家米哈伊尔•Budyko用计算机模拟来建立一个失控的冰反射反馈影响可能导致全球冰川作用。反照率指的是太阳能量被地球表面反射的量。随着冰川的扩大，它们会反射更多的太阳能量，从而导致大气变冷。这反过来又导致了冰川的增长。布迪科指出，如果冰川延伸超过了某个临界点，那么冰反射反馈可能导致全球冰河期。

第二个障碍是理解全球冰河期一旦开始将如何结束。上世纪90年代初，加州理工学院的约瑟夫·克希文克观察到，在全球冰河期，碳循环将停止。从冰盖上伸出来的火山会继续向大气中增加二氧化碳。由于没有其他地方可去，二氧化碳会在数百万年的时间里积累起来，直到失控温室效应导致冰融化

雪球地球假说的一个重要对手是高倾角假说。如果倾斜的地球的轴在新元古代有很大的不同，两极是否可以接受更多太阳能比热带还要好。如果是这样，就有可能解释热带地区存在冰川的证据，而不必假设整个星球都被冻结了。

在1992年被广泛引用的论文中，克氏还提出了一种解释条带状含铁在新元古代冰川碎屑中观察到的沉积物。铁在有氧气的海水中不溶。在真正的雪球地球事件中，海洋会随着时间的推移变得缺氧。热气喷口中的铁会在海水中积聚。然后，当冰最终融化，氧气再次在海洋和大气之间交换时，氧化铁将与来自地球的碎片一起留下冰川融化．

在20世纪90年代，两位哈佛科学家保罗·霍夫曼(Paul Hoffman)和丹尼尔·施拉格(Daniel Shrag)收集了更多的、极具启发性的证据，这些证据似乎支持“雪球地球”理论。他们发现，在许多地方，新元古代的冰川碎片出现在厚厚的碳酸盐岩层(被称为“帽碳酸盐岩”)的正下方，他们展示了Kirschvink的建议如何解释这一点。在“雪球地球”事件期间，大气中积聚了大量的二氧化碳。随着冰的消退和碳循环的恢复，大量的碳会在风暴中被冲刷出大气，最终以碳酸盐岩的形式留在海底。更有争议的是，Hoffman和Shrag还研究了盖层碳酸盐中碳-12和碳-13同位素的比例。他们认为，碳同位素比率的不寻常下降意味着地球海洋中光合作用活动的暂时停止。

对雪球地球理论的挑战

对雪球地球理论的一个潜在的严重挑战来自古生物学。今天，大多数地质学家都同意，在新元古代至少有两个主要的冰期:大约7.5亿年前的斯图尔特冰期和大约5.9亿年前的瓦兰格冰期。第二次发生在寒武纪后生动物大爆发之前不久。然而，真正的雪球地球事件会杀死几乎所有的真核生物，目前尚不清楚是否有足够的进化时间让生命从全球冰河期中恢复过来。一些科学家利用计算机模型表明，“雪球地球”事件可能有更温和的版本——例如，一颗大部分被冰覆盖的行星，热带地区有巨大的大陆冰原，但热带海洋大部分是无冰的。

尽管科学家们普遍认为新元古代存在低纬度冰川作用，但他们继续使用野外调查和数值模拟技术相结合的方法来研究细节。“雪球地球”的情景仍然是一个有趣的鲜活假设。

参见:气候突变;raybet雷竞技最新反照率;碳循环;raybet雷竞技最新气候反馈;raybet雷竞技最新气候模型;raybet雷竞技最新气候阈值;计算机模型;地球气候史;raybet雷竞技最新冰川学;温室效应; Historical Development Of Climate Models; Ice Ages; Ice-Albedo Feedback; Ice Component of Models; Modeling of Ice Ages; Modeling of Paleoclimates; Ocean Component of Models; Paleoclimates.

参考书目。P.F. Hoffman, A.J. Kaufman, G.P. Halverson和D.P. Schrag，“新元古代的雪球地球”，(科学

Ence (v.281/5381, 1998);P. F. Hoffman和D. T. Schrag，“雪球地球”，《科学美国人》(v.282/ 1,2000);W. T. Hyde, T.J. Crowley, S.K. Baum和W.R. Peltier，“用气候/冰盖耦合模型模拟新元古代‘雪球地球’”，《自然》(v.405/6785, 2000);raybet雷竞技最新j·l·基尔施温克晚元古代低纬度全球冰川作用:雪球地球”，J.W. Schopf和C. Klein主编。《元古代生物圈:多学科方法》(剑桥大学出版社，1992年)。

德里克特纳康涅狄格学院

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