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发布日期：2025-03-06 17:08 点击次数：131
几乎每个地球人都共享一个常识，即我们的生命起源于海洋，融化的冰川将大量地壳浸入海洋，在其中发生了化学变化。而最新的天文学研究提出一个可能，即改变了地球本身持续亿年计的化学生态，激发生命起源的化学元素来自击中地球的宇宙物质。但这里有一个疑问，即按照之前的研究理论，需要多少体量的外太空物质落进或者被溶解于浩瀚的海洋，才能产生具有意义的变化。
一项新的研究表明，5亿多年前，在一个寒冷、被冰覆盖的地球上，冰川通过推平陆地矿物然后将其沉积在海洋中，为复杂的生命提供了成分。这项研究为海洋成为生命起源的前置条件提供了更多有力支持。
孕育生命的海洋成为必然
研究指出，随着巨大的冰川一寸一寸从冻土上滑向被冰层覆盖的海洋，它们身下的岩石碎片被一起带入海洋。研究人员最近报告称，当冰川最终融化时，它们向海洋释放了大量陆地化学物质。这种“冰川扫帚”席卷陆地的矿物质改变了海洋化学，并持续通过凝结和溶解的循环，为海洋注入营养物质。研究者认为，这些营养物质可能塑造了复杂的生命进化方式。
这个被称为新元古代或“雪球地球”的古老深度冻结时期发生在距今大约10亿年至5.43亿年前。在此期间，陆地合并成一个名为罗迪尼亚超大陆，然后再次分裂。地球上最早的生命形式，如微生物、蓝藻、海绵和海底生物，栖息在海洋中。新元古代结束后，更复杂的生命出现了，海洋生物首次出现了盔甲、贝壳和尖刺。
科学家们将这种进化热潮归因于地球大气和浅海中氧气含量的增加。现在，26日发表在《地质学》杂志上的研究表明，古代冰川的流动可能直接影响了海洋中对复杂生物进化至关重要的化学变化。
研究雪球地球提供了一个了解我们星球过去的窗口，但它也为现代气候变化提供了宝贵的见解，主要研究作者ChrisKirkland博士说。“我们的深部地质记录表明，地球一部分的变化会影响另一部分。”他说，与这些耗时数百万年的古老过程相比，现在人类推动的气候危机是加速了变化，而不是改变了变化，而这种加速超出了地球本身的调节能力。“这也是为什么我们需要干涉人类行为导致的加速，是如此紧迫。”
从雪球地球到温室星球
众所周知，冰川运动或冰川作用会将陆地沉积物刮到海洋、湖泊和河流中，形成水生食物网的基础。然而，研究古地球的研究人员以前不确定新元古代冰川是否发生了移动，更不能确定这种移动是否足以侵蚀其下的地面并将矿物质转移到海中。
澳大利亚珀斯科廷大学地球与行星科学学院教授Kirkland和他的同事在苏格兰和北爱尔兰找到了答案，他们在那里研究了新元古代岩层的沉积物。该团队研究了锆石，这是一种结晶矿物，非常耐用，可以抵御极端地质事件。锆石还含有铀；通过测量锆石中铀的衰变阶段，地质学家将这些矿物用作研究地球过去的计时器。
研究人员检查了可追溯到地球被冰覆盖时的沉积物，以及数百万年后冰消失时的“温室地球”时期的沉积物，发现雪球地球沉积物的矿物成分与后来的沉积物有很大不同。
伦敦大学地质学教授格雷厄姆·希尔兹博士说，这些发现似乎“在一定程度上”支持了活动冰川的概念。希尔兹没有参与这项新研究，他指出，这项研究没有包括一个名为马里诺安的重要冰川期的数据，马里诺安标志着雪球地球的终结。希尔兹同时指出，目前只是有力证据说明冰川把大量陆地物质带入海洋，对将冰川侵蚀与复杂生命的进化直接联系起来，还需要进一步的证据和论证。
大规模冰川融化改变海洋
雪球地球时期的岩石含有较古老的矿物，但也有一系列矿物年龄，这暗示着随着时间的推移，岩石被冰川的刮擦运动暴露和侵蚀。这一证据告诉科学家，新元古代的冰川是可移动的。雪球地球解冻时形成的较年轻岩石的矿物年龄范围较窄，没有更脆弱的颗粒，这表明流动的水溶解了以前被研磨过的物质。
在新元古代的衰落时期，海洋化学中已知的变化之一是铀的增加。Kirkland说，其他研究此前曾将这种增加解释为大气中氧气的增加，“然而，我们的数据表明，化学元素向海洋的输送也在其中发挥了作用。”他补充道，“此时，这些岩石中‘丢失’的溶解成分在海洋化学变化中‘重新出现’。”通过绘制陆地和海洋环境的这些变化，“我们正在对化学元素作为一个系统在地球上的转移进行成像。”
科学家们报告说，在7.2亿至6.35亿年前，主要的冰川事件至少发生过两次。到新元古代末，随着地球冰层开始融化，地球大气和海洋发生了重大的化学变化。
“这些冰川期的结束以大气和海洋氧气的迅速增加为标志，这可能是由于暴露的岩石表面风化加剧和进入海洋的营养物质通量增加造成的。”Kirkland说，这些变化可能注入了营养循环，并为新兴生命提供了进化成更复杂形式所需的动力。
哈佛大学地球与行星科学荣誉退休教授安德鲁·诺尔博士没有参与这项新研究，他说：“新元古代冰河时代的冰川碎片为早期动物进化提供了营养的想法已经存在了一段时间。”然而他指出，新元古代冰川作用注入海洋的矿物质是否足以引发具有生物后果的长期环境变化，仍然存在疑问。
诺尔博士指出，不论是新的研究还是之前类似的研究，都只证明了化学元素的转移，但“很可能只会产生短暂的后果——在恢复到早期环境状态之前，一团营养物质会提高初级生产力，也许还会增加氧气水平。”他补充说，新的发现是对生命孕育时期地球化学研究的“一个有趣的补充”，但研究仍在继续。
对当下气候危机的意义
从新元古代到现在，类似的过程塑造了气候变化，包括二氧化碳（CO2）的作用和反作用过程。古代气候证据也阐明了气候转折点期间会发生什么——当一个阈值被突破时，会引发往往不可逆转的大规模变化。
今天，地球正在迅速升温，而不是随着时间的推移逐渐变冷。Kirkland说，现在几十年里冰川的变化，在地球的雪球阶段可能需要耗费数百万年。他说，通过研究地球不同部分产生的互相的化学影响，或许能找到更多“自救”的办法。“改变系统的一部分，其他部分也会改变。”