2.3億年前地球下了200萬年的大雨?真的嗎?
我們經常可以看到一些文章指出,地球曾經下過一場持續幾百萬年的大雨,很多人甚至認為恐龍的進化就是這場持續百萬年的雨造就的。簡單查了下,連自然網站上也有類似的標題,以及講述一個恐龍的崛起故事。
能將持續性降雨和恐龍進化聯繫在一起的,地球歷史上只有一個時段,這個時段被稱為“卡尼期洪積事件”,大約發生在2.34-2.32 億年前的200萬年的時間裡。
上世紀80年代,英國地質學家拉菲爾在考察岩石層的時候發現,在2億多年前三疊紀時期的岩石層中有一些明顯的異常特徵。
經過分析,拉菲爾確定在三疊紀的某個階段該地區突然從乾旱的氣候轉入潮濕,而且潮濕持續的時間不算長(地質時間尺度而言)。
德國三疊紀砂石,圖源:ArtMechanic
當時,拉菲爾只是一個年輕的學者,所以沒什麼發言權,這樣的發現並沒有引起太多的關注。
隨著時間的推移,越來越多的地質學家在不同地區的三疊紀岩石層中都發現了這一特徵——地球突然轉入潮濕階段,於是這個階段就有了自己的名字——卡尼期。
雖然從岩石特徵上看,卡尼期可能確實是地球歷史上一個非常潮濕的階段,但是這個階段是不是一個持續降雨的階段,我們只要稍微理性思考下,都不會覺得它是可能的。
眾所周知,下雨是因為地球表面的水分因太陽輻射而蒸發,然後在重力的作用下,蒸發的水分在空中以雲的形式存在,直到雲積累到一定程度便會下雨。
然而,水分的蒸發會帶走溫度,從而降低水分的蒸發能力,所以地球要持續降雨僅靠太陽輻射的加熱是不可能完成的,換句話說卡尼期不可能是一個持續降雨的狀態。
事實上,卡尼期只是地球歷史上一個比較潮濕的時段而已,說它持續降雨的都是標題黨為了博眼球罷了,不必當真。
不過,卡尼期確實是地球上比較有意思的階段,那麼為什麼地球在這個時候就變得異常潮濕呢?
卡尼期為什麼變得潮濕?
在討論這個問題前,我們一定要明白“卡尼期洪積事件”到底是不是一個全球性的事件,這個階段是地球上到處都非常潮濕嗎?。
其實,答案很可能並不是的,該事件很可能只是發生在地球的少部分地區而已。
判斷該事件是否是全球性特徵,只要看世界各地三疊紀岩石層中是否有這樣的特徵就好了,當然很明顯現在沒有足夠的證據支撐這一事實。
至於在卡尼期,地球上的某些區域為什麼會突然進入潮濕階段,目前主要有兩種假設,都是關於地殼運動改變了地球原有的平衡。
在上世紀60年代,人們就已經發現地球上現有的幾個大陸板塊在過去是結合在一起的,被稱為盤古大陸。
盤古大陸,圖源:Fama Clamosa
盤古大陸大約形成於3.35億年前,而大約在2.25億年前逐漸分裂,它的四周被海洋完全包圍,但是由於陸地巨大無比,導致內陸地區無法接收到足夠的海洋水分,所以當時陸地的大部分地區都異常乾旱。
雖然盤古大陸在卡尼期(在2.34-2.32 億年前)還沒有分裂,但是地質活動已經在那個時期變得異常活躍。
第一種假設是,科學家推測當時有許多大型火山噴發,導致全球性的溫室效應。地球變熱了,水分的蒸發自然就變多了,降雨自然也就多了。
這個觀點有兩個證據支持,一個就是那個時期的二氧化碳水平確實比較高,第二個就是朗格利亞大火成岩省的形成時間和卡尼期也相近。
大火成岩省指的就是大型火山岩,往往超過10公里以上,它是由超強的火山活動製造的,只要出現這種火山岩,那麼地球在這個時期就會出現劇烈的氣候變化。
但是,關於火山噴發的年代鑑定誤差往往都非常大,所以說到底是不是火山噴發導致之後的“卡尼期洪積事件”只能存疑。
第二種假設則是認為地殼運動導致的造山運動,由於地面隆起,來自海洋的季風被山坡攔截,於是形成降雨,某些地區因此變得異常潮濕。
由於山脈不可能在所有地方都出現,所以“卡尼期洪積事件”其實只影響少部分地區,其中包括現在的地中海西面地區。
不管“卡尼期洪積事件”是不是全球性事件,無論如何這個階段的地球發生了劇烈的氣候變化,最終導致一些物種永遠地消失在歷史舞台上。
另外的一些物種則從氣候變化中受益,並因此崛起,明顯恐龍很可能就是這場巨變的受益者,因為它們在此之後短短的400萬年時間內就迅速佔據陸地的生態位,體型也發生了巨大變化。
不過,在卡尼期之後不久,地球進入了一場更大的滅絕事件——三疊紀大滅絕或者第四次物種大滅絕,所以卡尼期很可能是地球在劇烈變化前的一個前奏。
早期地球,圖源:SwRI/Simone Marchi
地球真正可能持續性降雨的階段
我們前面說過地球降雨是因為水分的蒸發,但是水分蒸發不一定是通過太陽輻射。
在地球剛剛形成的時候,它其實是非常熱的,因為地球早期是在不停地吸積和碰撞中逐漸長大的,而這兩個過程都會釋放能量。
當這兩個過程基本結束後,地球便開始逐漸降溫,當它的溫度下降到一定程度,原先蒸發的水分開始凝結成水滴和冰晶,直到可以形成降雨為止。
由於地球依然很熱,早期的雨水還沒有落向地面就被蒸發並重新回到空氣中,這個過程和我們現在的強對流天氣很像,所以當時的地球肯定也是在電閃雷鳴中。
同樣的,水分的蒸發加速了地球的冷卻,但是這個過程持續時間依然比我們想像的要長很多。
地球繼續冷卻,直到水分可以在地球表面存在,雨水便在地表積累了起來,隨著時間的推移地球海洋便出現了。
地球海洋出現的時候,它可能還是處在“燒開水”的狀態,水分蒸發的速度依然很快,這個時候地球依然會持續性降雨,直到地球表面徹底冷卻下來。
整個過程持續的時間很長,可能有幾百萬年,甚至上千萬年。
比較有趣的地方是,地球的生命很可能就是在這個持續性降雨的過程中出現的,因為強對流製造的閃電,其釋放的能量可能促進了有機物形成生命。
最後
如果地球上的各個角落,真的有一段時間是在持續降雨的話,那麼肯定就是海洋形成過程的這個階段,而“卡尼期洪積事件”只是一個比較潮濕的階段,甚至可能不是全球性的事件。