元古代气候revisitedSnraybet雷竞技最新owball地球

有更多的工具,我们再次拿起线程地球气候的历史,从一个更详细的看看原生代的某些方面——地质eon,时间跨度从25亿年前到5.43亿年前,并细分为Paleo -摘要Neraybet雷竞技最新o -元古代,为了减少的时代。从现在开始,我们将越来越需要参考各种细分的地质时间尺度的名字,这是总结在图1.7。

到目前为止,我们并没有说太多关于大陆和大陆漂移。大陆是由光的材料,已提出的外层部分固体地球和被纳入地壳。这种材料太活跃俯冲进入地球内部的任何重要程度,所以一旦大陆物质完全隔离,它保持在水面作为一种人渣休息在搅拌釜的地球内部流体运动。大陆物质不断摆布,分解和叠过程称为大陆漂移。地球是太阳系中唯一一颗,大陆在这个意义上,但它很可能足够大小的岩石行星,太阳系外保留热量,驱动器内部运动,和表面温度与地球相似,也会表现出大陆漂移与地区的二分法的快速回收地幔物质(类似于地球的海洋层)。这是目前尚未解决的海洋水是否有必要维持这种状况。这的确是行星科学的重大问题之一,但它不是一个我们将在这本书。

大陆是重要的气候有三个主要原因:他们是一个平台,在该平台raybet雷竞技最新上极地冰川可以形成;他们的主要网站硅酸盐风化控制大气中的二氧化碳反应,的数量风化作用是强烈影响大陆配置;他们影响海洋盆地的几何形状,因此海洋运输能力的热从一个到另一个纬度。此外,他们提供了不同的生境对小说形式的生命,尽管他们不是殖民任何伟大的程度(如果有的话)到陆地植物进化奥陶系和早期志留纪末。

没有足够的保留大陆地壳得到一个清晰的概念分布的原生代的大陆,直到最后。地球物理建模和间接的地球化学证据导致普遍相信大陆物质的总量是类似于目前的体积在元古代,但这不是一个很好解决地球物理学的领域。然而,近的元古代的分布的照片大陆开始澄清;我们将开始展示古地理学的地图,当我们讨论。

原生代的是微生物的时代。的确,biogeo——的功能化学循环需要维持生命,我们都仍然基本上是原核生物的客人,但是直到最后原生代的单细胞生物的世界,与更复杂的真核微生物使其外观形式大致中途原生代。原生代是最重要的一次大规模调整生物圈和气候的变化造成的大气和海洋的氧化。raybet雷竞技最新这是当前的辩论是否氧化开始在这个eon因为产氧光合作用只进化,或因为其他因素阻止氧光合积累早;尽管如此,氧化发生在整个原生代时断时续,和大气氧含量可能达到价值观与现代的eon结束。氧化我们已经注意到的一个作用是,它可能会减少甲烷的重要性作为一种温室气体,二氧化碳(水蒸气)的帮助下变得越来越占主导地位。更令人欣喜的氧化,可能已经改变了大量的其他温室气体可能缺氧大气中显著,一氧化二氮和二氧化硫等。这个温室营业额的性质,程度构成地球的适居性危机,是另一个大问题。在第四章,我们将学习如何评估各种温室气体的相对重要性。氧化也会大幅限制的可能性H2积累在大气中,这将对产甲烷的影响生态系统,使用氢气和二氧化碳作为原料。

氧的光合作用把二氧化碳变成氧气和有机碳,示意图表示为CH2 o .为了使氧积累,光合作用产生的有机碳前必须埋re-oxidized由其他细菌,这将把自由氧的系统,并将它们转化为二氧化碳。出于这个原因,进化的氧气与碳循环密切相关。由于有机碳是isotopically光相比,二氧化碳的碳可以排除来自地球内部,513 c的长期演进碳酸盐碳循环,给了我们一个窗口和一个好的概述在元古代。如前所述,当碳循环大约是在稳定状态下,碳酸盐的513 c是更积极的为有机的比例碳埋藏总碳埋藏增加。必须谨慎的解释,然而,由于碳循环被广泛的平衡在雪球事件构成元古代气候的最引人注目的特征。raybet雷竞技最新

然而,关于氧化有机碳埋藏不是故事的全部。各种硫化合物也扮演着一个关键角色,氧气通过地球系统的循环;有证据表明,所扮演的角色硫循环更显著的原生代以后时期。细菌是聪明的,氧化有机物的方法,不使用免费的O2。过程被称为硫酸盐还原,某些细菌可以反应硫酸盐离子与有机碳(那么,)生成碳酸氢盐(HCO -)和臭臭鸡蛋的气体硫化氢(H2S),这与铁氧化物反应和一点点的自由氧产生水和矿物黄铁矿(FeS2)。如果黄铁矿然后埋不被进一步氧化,净过程有机物转化为无机碳酸盐而离开了O2解放的大气/海洋中氧的光合作用系统。准确是多少在大气和海洋取决于硫酸中的氧气和铁氧化物从何而来,但最终的结果是,黄铁矿埋葬释放氧气,不出现在碳同位素记录。

硫参与多种反应,包括氧气使硫- 32的稳定同位素年代,33岁,34和36个年代,首先是对过去的行为占主导地位——一个关键的信息来源的氧气。通过比较三个次要的同位素分馏的程度,一个人可以获得额外的信息。分馏形式之一是mass-independent分馏(MIF),这几乎是相同的所有三个次要的同位素。这种分离被认为是只有在生产光化学反应涉及高能紫外线,和大气光化学模型表明mass-independent硫沉积记录中分离不能保存,除非大气氧气浓度极低——这个赛季目前的浓度,根据目前的估计。是硫MIF代理告诉我们,太古代的氧含量几乎为零;其他代理只要求太古代的氧被7现在的大气浓度的1%以下。

越传统mass-dependent硫分离是由硫酸盐还原细菌。分馏几乎消失在海水硫酸盐浓度很低,所以强烈mass-dependent硫分离表明高硫酸浓度和强烈的硫酸盐还原细菌生产力。硫酸浓度的增加,反过来,通常被视为表明大气中的氧气,因为,允许更多的黄铁矿氧化成硫酸盐在陆地上。一旦氧气堆积,至少近岸水域底部成为含氧,大量额外bacterially-mediated硫反应,称为歧化反应成为可能,这些提供额外的手段产生沉积硫化物(如黄铁矿)isotopically光的硫磺。mass-dependent硫的解释同位素分馏是一个极其复杂的问题,它可能会在一段时间内仍处于相当不稳定的状态。

的代理记录显示了一个很大的活动对原生代的开始(在古元古代),并在年底前元古代(在新元古代的后续部分)。在谎言弥漫时期,有时被称为“地球历史上最无聊的时期。”During this Big Yawn, which stretched from about 1.8 billion years ago to 800 million years ago, carbonate S13C held steady near Woo, indicating steady organic carbon burial. Mass dependent sulfur isotope fractionation suggests oxygen levels of around 10% modern concentrations during this period, though the upper bound on oxygen during this period is not well constrained. There is no indication of any significant glaciation. Eukaryotes arose towards the beginning of the Big Yawn, but appeared to have little effect on biogeochemical cycling or climate

7的大气化学模式的这种解读硫MIF其他基于有些摇摇欲坠的假设,然而。

进化——除非他们可能在某种程度上气候稳定的长时间的原因。raybet雷竞技最新,这并不让人感到意外,如果进一步研究最终显示感兴趣的更多的功能在这一时期,但在这一点上我们将注意力转向更明显戏剧性的行为在原生代的开始和结束。

所有证据指向大氧化事件在原生代的开始。保护mass-independent硫分离沉淀物突然停止2.45至23亿年前,是在地球的历史上再也没有出现过。一个中断条带状含铁的形成大约在这一时期开始。据估计,大气的氧含量值飙升至超过1%的水平,但撞回低水平之后,就见证了这条带状含铁形成的瞬态再现;事件目前的峰值不受限。后续增加mass-dependent硫同位素分馏沉积物中保存的象征海洋中的硫酸浓度的增加,很可能与增加氧化黄铁矿在陆地上。基于这些证据和消失的条带状含铁的形成,据估计,大气中的氧含量恢复到现在大约10%的大气浓度大约17亿年前,呆在那里,直到7亿年前,当有进一步氧化事件。

古元古代的特点是野生波动在613 c的碳酸盐。在大氧化事件,613 c有一个很大的积极的偏移,达到价值高达10之前可能下沉较低的值中间原生代的特征。这表明碳循环的主要过渡,最有可能有机碳埋藏的比例增加。很暗示起飞的氧的光合作用,但是否导致进化,生态或碳物质的因素,使更好的葬礼是一个争论的问题。有几个主要的冰期在古元古代,哪一个——Makganyene提到早些时候,雪球事件中冰了热带。Makganyene雪球发生在间隔2.32和22.2亿年前,和精细的检查,可以说是同步的冰川沉积物Duitschland形成(德兰士瓦,美国非洲)表明极端碳同位素远足与主要的古元古代结冰期:碳酸盐613 c约5% obefore冰川作用,然后降至零,甚至负值随着冰川作用的进行,之后缓慢复苏。我们可以更详细地调查类似的特性与新元古代雪球。古元古代呈现给我们的一个难题,其作品包括氧气,氧气对温室气体排放的影响,碳循环和冰川作用。如何这些部分如何组合在一起的一大问题。

新元古代与古元古代有许多功能。极端碳酸盐碳同位素远足的休眠Neopro-terozoic这么长时间恢复。有几个主要在新元古代冰期,和两个雪球事件中冰达到热带纬度。最近的两个雪球Marinoan事件,发生在6.4亿年前。年长的是Sturtian,集中在7.1亿年前。新元古代Snowball-related地质结构表现出独特的事件序列。现场始于高碳酸盐613 c、o高达5%,这实际上是高于的现代价值和象征更大比例的有机碳埋藏比目前的情况。然后,613 c下降,甚至降至零或负值。在某种程度上这种下降趋势,一看到杂岩和其他冰川沉积物。613 c继续下降,以上冰川沉积的发现帽碳酸盐碳酸——非常不寻常的特性,被认为需要从水高度过饱和碳酸盐沉积率高。在冰川沉积碳酸盐覆盖,613 c是负的,一般在-5%左右owhich是值从地球内部非生物碳出气。613 c逐渐复苏,正值长(但有些无约束)的时间。一个特别清晰的描述了整个事件的来龙去脉在审查由霍夫曼和施拉格列入本章进一步阅读。

然而,并不是所有主要的碳同位素远足与雪球事件相关联。事实上,地球历史上最大的碳同位素游览——Shuram游览集传统冰期之后,逐渐被认为达到只是情理之中(Gaskiers冰期)。Shuram偏移带来碳酸盐513 c o一直到-12%。没有已知的过程可能使碳酸盐513 c下面的地幔除气的价值如果碳循环是处于平衡状态。事实上,513 c是如此令人难以置信的低Shuram这是长久以来都被认为是一个工件成岩蚀变。Shuram是一个神秘的事件——事实上的一大问题。目前的思维,Shuram与碳循环的瞬态重组有关,一个大型isotopically光池暂停海洋中有机碳氧化和碳酸盐沉积。

事实上,很多的氧气在新元古代,虽然它有点难以确定,何时何地。可以肯定的是,一定是高氧-甚至在目前水平到海底的新元古代,因为底栖动物的化石记录中出现这一次,这是毫无疑问的,这些生物需要大量的氧气。新元古代的另一边,大约7亿年前,有氧化的进一步证据,急剧上升的质量分馏的依赖在沉积硫化物表明硫歧化反应的表达,这表明至少有一部分的氧化水域底部。另一个重要的线索是什么条带状含铁形成的再现与新元古代雪球事件,再次表明海洋缺氧,最可信的全球冰盖关闭光合作用。

一个很大的问题是为什么这些兴奋突然恢复停滞的近十亿年。

早期和晚期的雪球事件原生代的地球历史上最引人注目的事件。我们使用术语“雪球”指任何冰期哪里有冰川作用的证据在热带,但这是一个相当大的问题争论是否海洋确实是几乎完全冻结在赤道在这些事件。有时候硬雪球一词是专门用来表示一个国家几乎完全冰层覆盖。的一个大问题raybet雷竞技最新气候物理是否有可能降温地球足以产生陆地冰盖卸货到热带地区,还没有完全冻结在热带海域。这要求当一个理解冰反射反馈将开发的几个地方在整个书。然而,它还包括海洋热传输(擅长融冰)和冰川动力学,大部分科目,将留给另一个时间和地点。

滚雪球现象是怀着很大的问题,其中最明显的是:你怎么进来的?你怎么出去?如果你的星球上屈服于一个全球雪球,多长时间再出去吗?这是一个世纪的问题,几百万年甚至上亿年的吗?在地球上,设定的上限地质记录期间新元古代雪球大约是2000万年,很可能是短时间。然而,没有一个清晰的理解事件的性质,很难确定是否我们刚刚幸运还是事件可能会持续更长时间。

大多数理论进入雪球涉及任何温室气体的减少以前维持地球的温暖——通常是二氧化碳和甲烷在一些组合。各种假说包括甲烷所破坏氧气,风化增强引发了灾难性的甲烷释放沉积物,由于大陆风化增强抗寒耐热的岩石的配置或生产大规模的火山喷发,和(更大胆的)减少的二氧化碳通过失控的光合作用和氧化作用。无论机制,一个关键的要求是与观察到的兼容机制减少o13C冰期的发生。不是所有的相关生物地球化学将在这本书中,但为了评估假设,当然是必要的,一个给定的工具来评估低温室气体必须以引发全球冰川作用。这些工具将在后续章节中提供。

假设目前的冷却过程引起了雪球,接下来的问题是如何deglaciate地球。在第三章我们将会看到一个必须等待十亿年或更长时间退出雪球如果出口将增加太阳能输出一个人。基于非常简单的推理将在这本书的其余部分,Kirschvink提出,一旦地球冻结,碳酸硅酸盐的风化(需要液体水洗涤抗寒耐热的岩石)停止,所以二氧化碳可以排除来自地球内部的积累在大气中,直到达到浓度足以导致冰川的消失。这是另一个说明大思想的原则来自于简单的模型。(在后续章节)是一个大问题:多高二氧化碳有去为了引发全球冰川的消失,冰雪覆盖的行星?上挂着的答案。

帽碳酸盐和持久的负碳同位素游览雪球事件后,符合大规模大气中积聚的二氧化碳结冰期间。一旦地球变得温暖足以deglaciate,强大的降水在接下来的温室世界将会把大量的土地碳酸盐冲到大海里,将沉淀形成帽碳酸盐。此外,如果光合作用几乎关闭了在冻结成冰的阶段,积累的无机碳在海洋大气热源o13C与地幔脱气值约为-6%。这个水库是逐渐由硅酸盐风化变成碳酸盐沉积物,isotopically光碳工作进入碳酸盐。如果水库足够大雪球的终止,甚至可以使沉积碳酸盐o13C光面对恢复光合作用。当解释碳同位素远足在雪球的过程中,有必要记住,碳循环可能是远离平衡的过程中,这些事件。充分理解碳同位素演化之间的连接和雪球周围的事件序列需要一个详细的会计碳之间的许多不同的流动碳水库在地球系统——土地碳酸盐岩海相碳酸盐沉积物,大气二氧化碳,各种种类的溶解无机碳和有机碳。

假设退出Snowballl状态确实从积累的大量的二氧化碳在大气中,几大问题与幅度大的气候。raybet雷竞技最新有引发的风险吗失控的温室吗?如果不是,多热的气候热带和极地上?raybet雷竞技最新会很大程度上足够热消毒地球吗?post-snowball复苏有多长?换句话说,需要多长时间风化过程画出二氧化碳回到更为正常的水平?

其他大问题包括:为什么没有雪球事件在大哈欠middlle元古代时期?为什么Snowballl事件停止在显生宙的开始吗?他们能再次发生,还是背后的这个威胁我们?

但我们不要忘记,另一个大问题是气候状态是否有大量的开放水域在热带地区,它仍然是一致的各种地质资料的Marinoan和Sturtian事件。raybet雷竞技最新可以给Makganyene事件带来同样的问题,但有更少的数据约束问题的答案。早和晚元古代体现很多气候“古怪”,没有看到地球历史上的其他地方,这样惊人的签名似乎呼吁一个同样引人注raybet雷竞技最新目的原因,而不是一个微小变化在冰河时代的主题。全球雪球似乎符合要求,但还有待观察是否还有其他的解释是可能的。物理气候raybet雷竞技最新发达在这本书将给读者所需的基础评估假设随着他们的发展,甚至可能制定新的。

无论地球上发生过一个真正的全球雪球冰期,雪球当然代表了一个国家一个大水覆盖的行星可能落入如果遇到正确的恒星和大气条件。一旦一颗行星落入雪球状态,它可能会在那里呆很长时间,影响现有的生活和新形式的生命的进化是深远的。因此,雪球州是一个潜在的适居性危机太阳系外行星需要避免或克服。因此值得理解,概括地说,物理学进入,退出,雪球国家和持续时间,以及气候的性质在不同阶段的序列和序列对生活的影响。raybet雷竞技最新这是另一个大问题,这将有很多要说。

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