这项研究揭穿了地球表面(陆地和海洋)在过去20亿年中经历了非常炎热的温度的想法。
相反,它表明地球有一个相对稳定和温和的气候。
温度是控制化学反应的重要因素,化学反应决定着生命和我们的环境。
这项开
【菜科解读】
学分:uux.cn/怀卡托大学据怀卡托大学:发表在《科学》杂志上的一项新研究解决了一个长期的科学争论,它将彻底改变我们对地球气候演变的看法。

这项研究揭穿了地球表面(陆地和海洋)在过去20亿年中经历了非常炎热的温度的想法。
相反,它表明地球有一个相对稳定和温和的气候。
温度是控制化学反应的重要因素,化学反应决定着生命和我们的环境。
这项开创性的工作将对研究气候模型或围绕生物和气候演变问题的科学家产生重大影响。
怀卡托大学地球化学家兼主要作者特里·伊森博士说:对过去温度的了解可以帮助我们了解地球气候系统的运作方式,并提供对生命起源和进化条件的见解。
了解过去的温度和生命的演变不是一项历史练习或纯粹的求知欲。
对过去气候的研究对于希望了解当前气候和长期未来情景的研究人员来说非常重要。
我们不能把我们的星球当作一个大规模的实验室。

回顾过去为理解调节地球气候的过程提供了一种方法。
在这项工作中,伊森博士和博士生索菲亚·劳齐采用了新颖的方法来阐明地球表面温度的历史。
他们利用了五种不同岩石类型的独特数据记录,包括页岩、氧化铁、碳酸盐、二氧化硅和磷酸盐。
总的来说,这些地球化学记录包含了跨越地球数十亿年历史的30,000多个数据点。
迄今为止,这项研究是对最古老的地球化学记录之一——氧同位素——最全面的整理和解释。
氧同位素是氧元素的不同形式。
这也是第一项使用所有五项现有记录绘制一幅跨越巨大地质时期的一致温度地图的研究。
通过将不同矿物的氧同位素记录配对,我们已经能够协调地球上所有五个记录都一致的统一温度历史以及海水的氧同位素组成,伊森博士说。
这项研究否定了在大约5亿年前,动物和陆地植物出现之前,早期海洋温度高于60摄氏度的观点。

数据显示早期海洋相对稳定和温和,温度在10℃左右,这颠覆了目前对复杂生命进化环境的看法。
这项工作首次记录了地球历史上陆地和海洋粘土丰度的演变。
这是第一个直接证据,表明植物、海洋生物(用硅质生命形式制造骨骼和外壳)、粘土形成和全球气候之间存在密切联系。
结果表明,粘土的形成过程可能在调节早期地球的气候和维持地球生命进化和增殖的温带条件方面发挥了关键作用,伊森博士说。
总的来说,这项工作提供了地球气候和地球化学历史的新证据,需要更好地了解这些证据,以通报和更新当前围绕气候和演化的想法和研究。
伊森博士总结道,这些结果为我们加深对生命如何应对和影响地球气候的理解提供了动力。
这一发现显著低于此前对该时期海水温度的普遍估算,为理解地球早期气候和海洋环境演变提供了关键数据。
研究还揭示了当时海水的氧同位素组成,表明中元古代海洋可能比过去认为的更冷。
1. 研究技术与方法团队采用创新的碳酸盐团簇同位素(Δ47)温度计,直接分析华北克拉通下马岭组的碳酸盐岩样品。
该技术通过测量碳酸盐矿物中13C-18O键的丰度来推算形成温度,避免了传统氧同位素方法受海水成分假设影响的局限性,结果更可靠。
2. 温度争议与意义此前基于氧同位素的研究曾推测元古代海水温度高达50-70C,甚至早期研究推断20亿年前可能达80C。
新结果(26.9C)表明当时气候更温和,挑战了“早期地球长期极端高温”的假说,对理解生命演化(如真核生物扩张)与环境温度的关系至关重要。
3. 更早时期的温度推测2006年法国科学家对硅质岩的研究显示,海水温度从20亿年前开始下降,至8亿年前降至约20C。
但更早期(如太古宙)的温度仍缺乏直接证据,需进一步研究验证。
1. 天文因素地球在宇宙中的运行状态并非一成不变,其轨道参数的周期性变化,即米兰科维奇循环,会改变地球接收太阳辐射的总量和分布。
例如,当地轴倾斜度变小时,高纬度地区的夏季会变得更凉爽,导致冬季积雪无法完全融化,年复一年,冰盖便逐渐扩张。
此外,太阳活动本身也有起伏,当太阳黑子减少,太阳辐射输出减弱,地球整体温度也会随之下降。
2. 地质因素地球自身的“身体构造”变化也至关重要。
大陆板块的漂移会改变海陆格局,如果大陆聚集到极地附近,就为大规模冰盖的形成提供了广阔的“温床”。
冰雪的高反射率又会将更多阳光反射回太空,让地球进一步变冷。
同时,剧烈的火山活动也会成为推手,大规模喷发会将大量火山灰和二氧化硫气体送入高层大气,这些气溶胶像一把“遮阳伞”,长时间阻挡阳光,导致全球气温降低。
3. 大气成分变化地球的“保温外套”——大气层中温室气体的浓度,直接决定了全球温度。
如果大气中的二氧化碳等温室气体浓度因故(如被大量植物吸收)显著降低,温室效应就会减弱,地球保存热量的能力下降,气候便会逐渐转向寒冷。