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从温室到冰窟

今天的世界地图跟6 600万年前的相比,从大多数大洲的位置来看,并没有什么根本性的不同。 21 但今天的气候与早期的哺乳动物和后来的灵长目动物出现时的气候的有着根本性不同。从化学指标看,在小行星撞击地球以后约1 500万年间,地球比现在更加温暖。5 100万至5 300万年前,地球平均地表温度为25~30℃ 22 ,热带雨林的覆盖面积达到了地球历史上的最大值 23 ,亚热带丛林延伸到了极地,从北极到南极,地球上几乎看不到冰。

而今天,地球的平均气温约为14℃,两极均被冰雪覆盖。地球已经从始新世早期的“温室”变成了如今的“冰窟”。古气候记录揭示出,全球平均地表温度一直处于逐步下降和快速下降的周期中,中间夹杂着一些间歇性的升温阶段(见图2-3)。

如果小行星撞击不是这个变冷趋势的成因,那什么才是呢?

人们已经发现了两个关键的线索。第一个是南极洲冰川形成的时间。4 000万年前,南极洲在地球上的位置和现在类似,但从发现的化石看,那时的南极洲却是一派青翠的景象。然而,在始新世后期,南极洲开始结冰封冻。 24 到了渐新世早期,广袤的南极洲完全被冰雪覆盖,并一直延续至今。南极洲的冰川形成是地球气候的一个巨大的临界点,因为它将巨量的水变成了冰,从而降低了整个地球的海平面。

第二个线索来自二氧化碳的古气候记录。由于二氧化碳是大气层中吸收热量的主要气体,因此被认为是调节地球气温的主控因素。 25 在温暖的始新世早期,二氧化碳的含量极高,达到了1 400 ppm(现在只有415 ppm)。 26 但在始新世后期,大气中的二氧化碳含量开始下降,后来在渐新世早期更是急剧降至600~700 ppm。

二氧化碳含量的下降,可以解释始新世和渐新世更替之际的主要降温过程和南极洲冰川形成的原因,但二氧化碳含量的急剧下降又是什么原因呢?

大气中的二氧化碳可能通过几种途径被消耗掉。植物可以把二氧化碳转化为食物和生物质,其中一些生物值会被埋葬。海洋把二氧化碳溶解在海水中。岩石通过化学风化作用消耗二氧化碳:雨水中的二氧化碳形成碳酸,缓慢地溶解岩石并释放出钙、镁和其他离子,然后这些离子进入河流和海洋,在那里通过甲壳类生物和碳酸盐离子结合在一起,这些甲壳类生物最终会死去并被掩埋。

以上这些途径能够解释始新世后期二氧化碳的减少和沉积吗?那时有更茂密的森林、更广袤的海洋,或是更多的岩石在做这项工作吗?

答案是那时有更多的岩石,为此我们要感谢印度,或者更准确地说是印度板块。这个板块是十几个形状不规则的大型地质构造板块之一,它们拼合成了带有海洋与大陆的整个世界。这些板块由坚硬的岩石形成,横跨地壳和上地幔,像木筏一样在由岩浆和熔融岩石形成的半液态层上慢慢移动,大多数以每年2~4厘米的速度相当缓慢地蜿蜒而行。

但印度板块是个例外。6 600万年前,它所处位置与现在差别很大,位于远离亚洲大陆超过4 000千米的南半球,靠近马达加斯加。构造力以每年18~20厘米这一极快的速度推动该板块向北移动,直到它在4 000万年前与亚洲大陆相撞。 27

地球化学的开创者沃利·布勒克(Wally Broecker)将这一事件描述为“改变世界的碰撞”。那次缓慢而持续的碰撞逐渐形成了青藏高原和喜马拉雅山脉。 28 从始新世后期开始,这些不断升高的山脉通过消耗大气中的二氧化碳,重新改变了地球的气候。

印度板块以更快的速度移动看起来仅仅是一次意外,一次地质事故。 29 1.4亿年前,一个名为冈瓦纳的超级大陆分裂出多个板块,印度板块是其中最薄的一个,它比其他板块薄100千米。 30 构造力推拉着“苗条”的它,使它每年的移动距离比其他板块快15厘米。

但每年15厘米能形成多大差别呢?这种更快一点的速度使印度板块在2 000万年里移动得更远。如果按照通常的速度,印度板块应该还没有撞到亚洲大陆,那么地球的气候当然也不会出现当时的那种改变,生命的故事也会截然不同。

然而,印度板块的确撞上了欧亚大陆,于是地球发生了变化,而且将以更具戏剧性的惊人方式继续改变。 hczPvdUWsofFF1qrLttLKy2AuLOhAE6tB61OQht1YbNc7aCEFqjC2CZqPaVppTTM

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