【菜科解读】
陆生植物的进化改变了地球的大陆组成
(神秘的地球uux.cn)据cnBeta:一项新研究显示,陆地植物改变了地球的组成。
根据南安普顿大学的研究,由于陆生植物的进化,地球的大陆组成突然发生了变化。
在跟来自加拿大女王大学、剑桥大学、阿伯丁大学和中国武汉地质大学的同事合作下,南安普顿大学的研究人员们在Tom Gernon博士的带领下研究了在过去7亿年里陆地植物进化对地球化学成分的影响。
大约4.3亿年前,当北美和欧洲连接起来形成被称为盘古的大陆时陆地植物的进化发生了。
植物极大地改变了地球的生物圈(地球表面生命繁衍的那些区域),并为大约2亿年后恐龙的出现奠定了基础。
该研究的论文第一作者、安大略省金斯敦皇后大学助理教授Christopher Spencer博士说道:“植物引起了河流系统的根本变化,带来了更多蜿蜒的河流和泥泞的洪泛区及更厚的土壤。
这种转变跟植物生根系统的发展有关,这些系统帮助产生了大量的泥浆(通过分解岩石)并稳定了河道,从而使这些泥浆被长期锁住。
”
科学家们认识到,板块构造连接着地球表面和深层核心:河流将泥浆冲入海洋,这些泥浆随后在俯冲带被带入地球的熔融内部(或地幔),在那里融化产生新的岩石。
南安普顿大学地球科学副教授、该研究的共同作者Tom Gernon博士说道:“当这些岩石结晶时,它们夹杂着它们过去历史的残余物。
因此我们假设,植物的进化应该极大地减缓泥浆向海洋的输送,并且这一特征应该保存在岩石记录中--就是这么简单。
”
为了测试这个想法,该团队研究了一个数据库,其中有五千多块在俯冲带的岩浆中形成的锆石晶体--基本上是“时间胶囊”,其保存着它们结晶时地球上普遍存在的化学条件的重要信息。
结果研究小组发现了令人信服的证据,这表明构成地球大陆的岩石成分发生了巨大的变化,这几乎正好跟陆地植物的出现相吻合。
值得注意的是,科学家们还发现,此时生成的锆石晶体的化学特征表明,正如他们所假设的那样,沉积物向海洋转移的速度明显减慢。
研究人员表示,植被不仅改变了地球的表面而且也改变了地球地幔中的熔化动态。
“想到大陆的绿化在地球深处也能感受到,真是令人惊讶,”Sepncer博士总结道,“希望这种以前没有认识到的地球内部和表面环境之间的联系能够刺激进一步的研究。
”
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。