澳洲地質學家利用板塊構造模型確定了7 億多年前地球極端冰河時期氣候最可能的成因。火山碳排放量達到歷史最低點，引發了持續5700 萬年的全球冰河時期。這項發表在《地質學》（Geology）上的研究有助於我們了解地球內建恆溫器的功能，它可以防止地球陷入過熱模式。它還顯示了全球氣候對大氣碳濃度的敏感度。

澳洲地質學家發現，加拿大的低火山二氧化碳排放量和岩石風化是7 億年前極端冰河時期背後的關鍵因素。他們的研究參考了南澳大利亞的板塊構造模型和地質證據，揭示了地球的氣候敏感性及其自然恆溫機制，將地質氣候變化的緩慢速度與人類活動驅動的快速變化進行了對比。資料來源：美國國家航空暨太空總署

該研究的主要作者、ARC未來研究員阿德里安娜-杜特凱維奇（Adriana Dutkiewicz）博士說：”想像一下，地球幾乎完全被冰雪覆蓋。這就是大約7億年前發生的事情；地球從兩極到赤道被冰雪覆蓋，氣溫驟降。然而，究竟是什麼造成了這種情況，這一直是個懸而未決的問題。”

澳洲弗林德斯山脈（Flinders Ranges）北部靠近阿卡魯拉荒野保護區（Arkaroola Wilderness Sanctuary）的斯圖特地層（Sturt Formation）冰川沉積物，距今約7.17-664 億年。研究第一作者、雪梨大學地球科學學院的Adriana Dutkiewicz 博士指著厚厚的冰川沉積層。圖片來源：Dietmar Müller 教授/雪梨大學

“我們現在認為我們已經破解了這個謎團：歷史上較低的火山二氧化碳排放量，得益於現在加拿大境內一大堆火山岩的風化；這是一個吸收大氣二氧化碳的過程”。

這個計畫的靈感來自於這段時期古冰川留下的冰川碎屑，在南澳大利亞的弗林德斯山脈可以看到這些壯觀的冰川碎屑。

最近，由合著者之一、阿德萊德大學的艾倫-柯林斯教授（Alan Collins）率領，對山脈進行了一次地質實地考察，這促使研究小組利用悉尼大學的EarthByte 計算機模型，對這一冰期的成因和持續時間之長進行了研究。

7.17 億年前到6.6 億年前，地球被冰雪覆蓋–這是一個長達5700 萬年的冰河時期。由Adriana Dutkiewicz 博士和Dietmar Müller 教授領導的雪梨大學地球科學家已經找到了可能的原因：大氣中的火山二氧化碳含量達到了歷史最低水平。這段影片顯示了8.5 億年前到5.4 億年前大陸（灰色）和板塊邊界（橙色）的運動（雪花出現在”雪球地球”時期）。圖源：Ben Mather 與Dietmar Müller/雪梨大學

延長的冰河時期也被稱為斯圖爾特冰川期，是以19 世紀歐洲殖民時期澳大利亞中部探險家查爾斯-斯圖爾特的名字命名的，從7.17 億年前延續到6.6 億年前，這一時期遠在恐龍和陸地上複雜植物生命出現之前。

杜特凱維奇博士說：「人們對這一極冰期的觸發和結束提出了各種原因，但最神秘的是為什麼它持續了5700萬年–這是我們人類難以想像的時間跨度」。

研究小組回到板塊構造模型，該模型顯示了古代超大陸羅迪納斷裂後大陸和海洋盆地的演變過程。他們將其與一個電腦模型連接起來，該模型計算了大洋中脊沿線水下火山的二氧化碳脫氣情況，這是板塊分叉和新洋殼誕生的地點。

南澳弗林德斯山脈雪梨大學地球科學學院的Adriana Dutkiewicz 博士。資料來源：雪梨大學

他們很快意識到，史都華冰期的開始正好與火山二氧化碳排放量的歷史最低點相關。此外，在整個冰河時期，二氧化碳的外流量都保持在相對較低的水平。

杜特凱維奇博士說：「此時，地球上還沒有多細胞動物或陸地植物。大氣中的溫室氣體濃度幾乎完全由火山排出的二氧化碳和矽酸鹽岩風化過程決定，而風化過程會消耗二氧化碳。”

合著者之一、雪梨大學的迪特瑪-穆勒（Dietmar Müller）教授說：「地質學在這段時期主宰​​著氣候。我們認為史都華冰期的到來是雙重打擊的結果：板塊構造重組使火山脫氣降到最低，同時加拿大的大陸火山區開始侵蝕，消耗大氣中的二氧化碳。”

弗林德斯山脈阿​​卡魯拉荒野保護區方向的景色，約71.7-664 億年前斯圖爾特冰川作用形成的斯圖爾特地層冰川沉積物在照片左側中間形成了一個突出的山脊。圖片來源：Dietmar Müller 教授/雪梨大學

“結果是，大氣中的二氧化碳下降到冰河期開始時的水平–我們估計低於百萬分之200，不到今天水準的一半”。

研究小組的工作提出了有關地球長遠未來的有趣問題。最近的一個理論提出，在未來的2.5億年裡，地球將向Pangea Ultima演化，這是一個超級大陸，溫度很高，哺乳動物可能會滅絕。

然而，隨著大陸碰撞的加劇和板塊速度的減緩，地球目前也正處於火山二氧化碳排放量降低的軌跡上。因此，也許”潘吉亞終極”會再次變成雪球。

Dutkiewicz 博士說：”無論未來會發生什麼，重要的是要注意，這裡研究的地質氣候變化發生得極其緩慢。據美國國家航空航天局（NASA）稱，人類引起的氣候變化的速度比我們以前看到的快10 倍。”

編譯來源：ScitechDaily