六七億年前，地球曾是一個(gè)大雪球。那時(shí)，即使是赤道也被冰雪所覆蓋，千里冰封，萬里雪飄。這個(gè)冰凍期如何結(jié)束的，一直是個(gè)謎。

近日，國際學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究快報(bào)》在線發(fā)表了國內(nèi)外科學(xué)家在解答雪球地球如何結(jié)束謎題上取得的重要進(jìn)展。“我們研究發(fā)現(xiàn)，火山活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳使雪球地球事件的馬里諾冰期縮短了200-500萬年，正是大規(guī)模火山活動(dòng)導(dǎo)致馬里諾冰期提前結(jié)束。”3月23日，論文通訊作者、中科院地質(zhì)地球所副研究員蘭中伍在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說。

“雪球地球”是20世紀(jì)90年代初美國科學(xué)家約瑟夫·科什文克提出的概念,隨后被保羅·霍夫曼鼓吹宣傳開來?？茖W(xué)界認(rèn)為，在距今6至7億年前的成冰紀(jì)，地球經(jīng)歷了斯圖特冰期和馬里諾冰期兩次全球性的冰川事件。

其中，斯圖特冰期更長，從距今7.17億年前持續(xù)到距今6.6億年前，共5700萬年;馬里諾冰期則相對較短，從距今6.5億年前持續(xù)到6.35億年前，共1500萬年。

這一過程中，地球表面遭受極端寒冷氣候的洗禮，從兩極到赤道全部被冰雪覆蓋，全球海洋冰凍、地表冰蓋厚度達(dá)到上千米。這一狀態(tài)持續(xù)了數(shù)千萬年之久，是地質(zhì)歷史上最嚴(yán)重的冰室氣候事件，當(dāng)時(shí)的地球也因此被稱為“雪球地球”。

“無論是較長的斯圖特冰期，還是較短的馬里諾冰期，要想讓冰川消融，冰期結(jié)束，必須要求當(dāng)時(shí)大氣中存在一定濃度的二氧化碳等溫室氣體。”中科院地質(zhì)地球所副研究員蘭中伍指出。

成冰紀(jì)時(shí)，地球上生命活動(dòng)以微生物為主，這些微生物呼吸作用釋放的二氧化碳微乎其微。蘭中伍介紹，那時(shí)，二氧化碳的排放主要源自大陸巖石圈，大陸裂谷巖漿活動(dòng)是大陸巖石圈釋放二氧化碳的重要途徑。在地質(zhì)歷史時(shí)期，大陸裂谷巖漿活動(dòng)曾多次引發(fā)大氣中二氧化碳濃度增加。

然而，“究竟需要多大規(guī)模、持續(xù)多久的火山噴發(fā)，噴發(fā)出多少二氧化碳才能讓雪球地球融化，科學(xué)家一直沒搞清楚，這也是交叉學(xué)科領(lǐng)域爭論的焦點(diǎn)問題。”蘭中伍坦言。

針對這個(gè)科學(xué)問題，研究人員對我國揚(yáng)子板塊北緣和南秦嶺地區(qū)的大陸裂谷火山巖進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)年代學(xué)和氣候模擬研究。

通過對火山巖鋯石進(jìn)行地質(zhì)測年，研究人員發(fā)現(xiàn)，大陸裂谷巖漿活動(dòng)從距今6.41億年前持續(xù)到距今6.35億年前，持續(xù)了近600萬年。“通過放射性同位素測年，我們發(fā)現(xiàn)，這次大陸裂谷巖漿活動(dòng)正好發(fā)生在斯圖特冰期的末期。”蘭中伍強(qiáng)調(diào)。

同時(shí)，氣候模擬表明，大陸裂谷巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳會(huì)儲(chǔ)存在大氣中，突破冰川融化所需要的二氧化碳閾值，引發(fā)溫室效應(yīng)使全球變暖，馬里諾冰期相應(yīng)縮短，雪球地球因此結(jié)束。

相反，“斯圖特冰期末期沒有經(jīng)歷大規(guī)?；鹕交顒?dòng)，所以經(jīng)歷了5700萬年才積累了足夠多的二氧化碳來融化斯圖特冰蓋。”蘭中伍說，也就是說，斯圖特冰期末期缺少大型火山活動(dòng)是其持續(xù)時(shí)間長的主要原因。

蘭中伍表示，這項(xiàng)研究為馬里諾冰期的終結(jié)提供了最直接的巖漿活動(dòng)證據(jù)，并且合理地解釋了斯圖特和馬里諾兩次冰期持續(xù)時(shí)間不同的原因。此外，該項(xiàng)研究再次突出強(qiáng)調(diào)了大陸裂谷巖漿活動(dòng)對古氣候、古環(huán)境的擾動(dòng)。(科技日報(bào)記者 陸成寬)