感谢这颗星星的毁灭,它或许曾使地球生命繁荣

2019年10月20日 14:02 果壳

约4.66亿年前,早在恐龙诞生之前,地球曾处于“万里冰封”的状态。在地球两极,海洋开始结冰,而新的温度范围则为新物种的演化和繁荣创造了条件。这一冰期的产生原因至今仍是未解之谜。而刊登于《科学进展》(Science Advances)杂志的新研究则为我们提供了一种可能的原因:外太空巨型小行星碰撞导致大气中产生许多额外尘粒,触发了全球性的降温,引发了这次“冰河时代”的到来。

很多宇宙尘(如行星际尘和彗星尾部物质)会飘落到地球。但在现在的大气尘中,它们通常只占据很小一部分,其余更多的则是火山灰、沙漠和海盐尘埃。然而,在4.66亿年前,当火星和木星之间一颗直径150千米的小行星在碰撞中分崩离析时,产生了比平日更多的尘粒。

菲利普·赫克(Philipp Heck)是菲尔德博物馆策展人、芝加哥大学副教授,也是本研究论文的作者之一。他表示:“通常,每年会有约4万吨‘外星物质’落到地球上。想象一下,将此重量乘以一千或一万倍,就是4.66亿年前那次宇宙尘。”用更形象的方式比喻,一年大约会有一千辆卡车宇宙尘落到地球上。而在行星撞击后的百万年内,一年则有约一千万辆卡车的尘埃飘落。赫克说:“我们提出的假说认为,至少在两百万年间,大量的宇宙尘在改变地球气候、促使全球降温方面作用显着。”

瑞典隆德大学的比尔格·施密茨(Birger Schmitz)是菲尔德博物馆的助理研究员,也是该研究的第一作者。他提出:“我们的研究结果首次表明,这类宇宙尘有时会造成全球急剧降温。这项研究有助于更深入地解读这种降温现象的原理,反之,亦可以用于评估模型模拟是否切合实际。”

外太空巨型小行星的碰撞产生尘埃,促使地球进入了冰期。

为了解决这个问题,研究人员在4.66亿年前的岩石中寻找到了宇宙尘的痕迹,并将其与南极的微陨石进行对比。赫克说:“我们在地球沉积物中采集了行星际物质、陨石和微陨石进行研究。之后,我们提取了行星际物质,以解读它是什么及其来自何处。”

提取行星际物质(即来自外太空的微陨石和尘埃)的步骤包括采集古岩石,之后用酸溶解矿石,只保留地外物质。之后研究小组对余留尘埃的化学成分进行了分析。与此同时,研究小组也分析了古代的海底岩石,并寻找在地球岩石中很少出现的元素,以及具有外太空特征的同位素。例如,氦原子通常具有两个质子、两个中子和两个电子,但从太阳中射出并进入太空的一些原子会丢失一个中子。特殊的氦同位素以及小行星中常见的稀有金属的存在可以证明这些尘埃来自太空。

其他科学家早先已经证实,那时的地球正处于一次冰期之中。海洋水量影响着海床上岩石的形成方式,此时期的岩石已显示出海洋较浅的迹象——表明一些水被困在了冰川和海冰之中。施密茨和他的同事首次提出,冰期与额外大气尘的出现是同步的。不得不说,“时机是完美的”。额外大气尘能够解释冰期出现的原因:即尘粒过滤了阳光而导致了全球降温。

由于尘粒是在至少两百万年之间逐渐飘落到地球上的,因此降温是一个渐进的过程,足以使生命适应甚至受益于这种变化。随着生物逐渐适应于在不同温度的地区生存,新物种开始激增。

赫克指出,虽然这一全球降温时期有益于地球上的生命,但快节奏的气候激变也可能带来灾难性事件。“在我们研究的全球变冷事件中,时间尺度是以百万年计算的。它与6千5百万年前陨石引起的造成恐龙灭绝的气候变化事件截然不同,也与当今的全球变暖事件有所区别——那次全球降温是逐渐发生的,给生命的压力较小。

这不禁让人设想,如果复制4.66亿年前引发全球降温的“尘埃雨”,似乎能够解决当今的全球变暖问题。但是赫克也承认他对此持谨慎态度:“我们应该非常仔细和严格的评估地球工程提案,因为一旦出现问题,事情可能会变得比以前更严重。”

虽然这并不一定是解决全球变暖的最终方案,但赫克认为,通过这种方法思考可能会帮助我们提出更好的解决方法:“不可否认的是,我们正在经历全球变暖。我们需要思考如何预防灾难性后果或将其最小化,因此任何合理的方案都应进行深入探讨。”

编译来源:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/fm-dfa091319.php

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