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世界地球日:看看地球46亿年都发生了什么(2)

来源:https://www.wzchild.com 作者:航天资讯 人气:105 发布时间:2019-06-15
摘要:驴友外出旅行的时候,一定会随身携带一个指南针,当置身大山深处无法辨别方向的时候,就会求助于它。指南针是借助地球磁极来校准的,而如今的地球恰好磁北极与地理北极近乎一

  驴友外出旅行的时候,一定会随身携带一个指南针,当置身大山深处无法辨别方向的时候,就会求助于它。指南针是借助地球磁极来校准的,而如今的地球恰好磁北极与地理北极近乎一致,因此指南针可以帮助我们辨别南北。

  我们都知道,地球有南北极磁场,很多人以为它们是固定不变的。然而科学家研究发现,地球磁场的磁极并不是一成不变的,在过去的千万年中已经发生了好几次翻转。即地磁的北极变成地磁的南极,而地磁的南极变成了地磁的北极,这就是所谓的“磁极倒转”

  地球磁场的这种磁极变化,在地球的历史中一直存在。如果把地球的历史缩短成1天,在这期间,你会发现手上的指南针像疯了似的乱转,一会儿指南,一会儿指北。但磁极的倒转在地质时期的尺度上是还是缓慢的,常常以千年、万年为周期。

  上图(引自NASA)为超级计算机中的地球磁场模型,左侧为通常所见具有两个磁极的地磁场,这是两次倒转之间漫长年代的典型形态;右侧为短时间(相对而言)内处于磁极倒转过程中地磁场发生了剧烈变化的复杂形态。

  各个地质时代的岩石常都有一定的磁性,这些岩石便能记录下来它们生成时期的磁极方向。下图是地质记录,提示了过去1.6亿年间地球磁场方向的变化,黑色代表磁场与目前一致,白色代表磁场与目前相反,从图中可以看出,地球磁极的反转并无固定周期可言。

  科学家们对此也没有得出统一的观点。大部分科学家认为,当地球内部液态铁质流围绕着地核中心流转时,如果突然发生变化,其流动方向倒转,就会引发磁极倒转现象。

  对于全球变冷事件相信大家不会陌生,随着电影《后天》《冰河时代》等一系列电影的热映,我们见识到了全球气候变冷的壮阔场景和大自然的强大力量。这里要告诉大家的,冰河时代真的在地球上出现过,还不止一次。

  地史上出现过三次著名的全球性跨区域的气候变冷事件,公认的有前寒武纪晚期大冰期(约500 Ma)、石炭纪-二叠纪大冰期(350~250 Ma)和第四纪大冰期(约10 Ma)。

  冰期时期最重要的标志是全球性大幅度气温变冷,在中、高纬(包括寒冷的冰期极地)及高山区广泛形成大面积的冰盖和山岳冰川。由于水分由海洋向冰盖区转移,大陆冰盖不断扩大增厚,引起海平面大幅度下降。所以,冰期盛行时的气候表现为干冷。冰盖的存在和海陆形势变化,气候带也相应移动,大气环流和洋流都发生变化,这均直接影响动植物生长、演化和分布。

  当太阳系随同银河系的自转通过宇宙间寒冷区域时,或转到宇宙尘微粒子稠密区域时,部分太阳辐射被宇宙尘埃吸收,地球得到的太阳辐射减少,温暖降低,地球出现冰期。

  2.地球公转轨道的偏心率每93000年就会发生一次变化,造成地日距离加大,或地球受木星的吸引,地球公转轨道变圆(大约每10万年一次),地日距离变远,地球温暖降低,形成冰期。

  3.地球转速的变更,造成地壳运动,两极大气的变化,如地球转速加快时,两极寒冷的大气涌向赤道,气候变冷。

  4.强烈的地壳运动,使火山活动频繁,火山喷发出大量碎屑,遮天蔽日,减弱了太阳辐射热。强烈的地壳运动还会造成大陆上升,大量新岩石暴露于空气中,岩石风化使大气中保护地球热量不致散发的二氧化碳含量降低,造成气温下降、冰川活动,产生冰期。

  5.大陆飘移使各大陆相对两极的位置在不同时期发生不同的变化。在移近两极时气候寒冷,出现冰期,如石炭二叠纪冰期,非洲、澳洲、南美洲、南极洲以及印度原是一个完整的古大陆,而非洲就是当时的南极,北极在太平洋中。所以那时南半球的古大陆都有冰川行动。

  6.地球南北磁极互相倒转的过渡时期,地磁场相当微弱,大气层中弥漫着带电子粒子和宇宙尘,阳光被遮挡,气温下降,雨和雪断断续续,一下就是数百年,冰期到来。

  7.寒冷的北冰洋的海水通过海峡与温暖的太平洋、大西洋交流时,潮湿的气候使北冰洋上空大雪弥漫,结成冰盖,将大部分的太阳辐射反射掉,致使气候变寒,冰期出现。

  到底哪种假说更切合实际?是否还有什么其他原因?下一次大冰期何时将至?都有待人类继续探讨。

  众所周知,氧气是给予生命、维持生命的重要要素,可想而知在生物繁盛的地球,氧气量骤降会造成怎样的灾难。

  地史中,大规模的缺氧事件沉积主要发育寒武纪初期(约500Ma)、奥陶纪-志留纪之交(约440Ma)、晚泥盆世(约360Ma)、晚石炭世-早二叠世(约300Ma)、二叠纪-三叠纪之交(约250Ma)和三叠纪-侏罗纪之交(约200Ma)。

  除寒武纪初期和晚石炭世-早二叠世的缺氧事件外,其他四次分别与上述的四次生物集群灭绝的时间大体吻合。

  造成海洋缺氧,可能是受气候条件、大洋环流、海面升降和大陆位置等多种因素的共同影响。例如,有人认为,气候温暖时期,大洋经向温差变小,世界洋流停滞,形成滞水期,使得大洋缺氧层增厚。大陆缺氧的最直接因素可能就是二氧化碳浓度的升高。

  过去40万年,二氧化碳在大气中的浓度约为180至280ppm(表示每百万个空气分子中二氧化碳分子的数量),但从工业革命后,二氧化碳浓度不断上升,到2004年已达到前所未有的379ppm。这个浓度已经是侏罗纪时期发生严重温室效应时二氧化碳浓度的四分之一。

  专家表示,人类如果再任由二氧化碳的浓度如此增长下去,100年以后,或者是更短的时间内,很可能发生像侏罗纪时期同样程度的温室效应。届时,两极冰盖融化,陆地减少,气温大幅上升,大量生物灭绝。安东尼科恩说,“虽然这种情形是极端的气候事件,但并不排除其发生的可能性。问题的关键在于我们人类对控制二氧化碳排放的力度。”

  地球的成长历程并不是一帆风顺的,除了自身的板块活动、岩浆活动、缺氧时间、全球变冷等等,还时不时受到外界的影响小行星的撞击。按照科学家公布的模型,早期的地球看上去就好像射击场的靶子,在40亿-45亿年之前,地球的表面曾经反复受到来自小行星的撞击。

  在过去三十年里,科学家们一直争辩着究竟是何种因素导致6500万年前恐龙灭绝,气候变化、火山活跃或者是一颗小行星碰撞。

  研究人员现已证实恐龙灭绝与10公里长小行星碰撞地球是同一时间,最新灾难预测模型表明小行星碰撞将发送汽化岩石微粒进入地球大气层,使天空变成红色,温度高达1500摄氏度。

  环境科学研究合作协会(CIRES)研究员道格拉斯罗伯森说:“很可能红外线热量相当于整个地球范围内每6.4公里半径内爆炸1兆吨氢弹,相当于80颗的爆炸力。”

  我们所生活的地球,在漫长的发展演化中经历过众多的重大事件,正是因为经受住了板块移动、火山喷发、全球变冷、生物灭绝、小行星撞击,如今的地球才会展现出壮丽的河山、多彩的生命,所以我们不必为曾经地球的多灾多难而扼腕叹息,但是我们一定要时刻警醒自己,不要因为人类自己的发展而给地球带来下一个灾难。

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