2019-07-04 05:50:02
更多反应性陆地表面使地球降温

地球历史上有长时间的降温。在大约250万年前的最后一次冰河时代开始之前,气温已经下降超过1000万年。那时,北半球上覆盖着巨大的冰块和冰川。 20多年来广泛使用的地球科学范式解释了这种降温形成了大山脉,如安第斯山脉,喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山脉。因此,范式表明,已经发生了更多的岩石风化。这反过来又从大气中去除了更多的二氧化碳(CO2),从而降低了温室效应并降低了大气。这个和其他过程最终导致了冰河时代。

在一项新的研究中,来自苏黎世联邦理工学院的杰里米·卡夫斯 - 鲁根斯坦,斯坦福大学的丹伊巴拉和波茨坦的GFZ德国地球科学研究中心的弗里德海姆·冯·布兰肯堡表明,这种模式不能得到维护。根据该文件,风化在所考虑的时期内是不变的。相反,地表反应性的增加导致大气中的二氧化碳减少,从而使地球变冷。研究人员在“自然”杂志上发表了研究结果。

同位素分析后的第二眼

岩石风化过程,特别是碳酸岩石的化学风化,已经控制了地球的气候数十亿年。碳酸溶解在雨水中时会产生碳酸。因此,风化可以从地球大气层中去除二氧化碳,恰恰是火山气体向大气中提供二氧化碳。到目前为止广泛使用的范例表明,随着过去1500万年间大山脉的形成,侵蚀过程增加了 - 并且还伴随着二氧化碳结合岩石的风化。实际上,海洋沉积物中的地球化学测量表明,在这个阶段,大气中二氧化碳的比例大大减少。

“然而,这个假设有很大的优势,”GFZ的Friedhelm von Blanckenburg解释道。 “如果大气实际上已经失去了与侵蚀造成的风化一样多的二氧化碳,那么在不到一百万年的时间里,它几乎不会产生任何二氧化碳。所有的水都会冻结成冰,生命本来就很难生存的时间。但事实并非如此。“

这些疑点是合理的,冯·布兰肯堡和他的同事简·威伦布林在2010年的一项研究中已经证明了这一点,同样也出现在自然界。 “我们使用了地球大气层中宇宙辐射产生的稀有同位素铍-10的测量结果,以及它与海洋沉积物中稳定同位素铍-9的比值,表明地表的风化根本没有增加,”Friedhelm说。冯布兰肯堡。

陆地表面变得更具反应性

在现在发表的研究中,Caves-Rugenstein,Ibarra和von Blanckenburg还使用了海洋沉积物中锂元素的稳定同位素数据作为风化过程的指标。他们想知道,尽管岩石风化不断,但大气中的二氧化碳量可能会减少。他们将数据输入到全球碳循环的计算机模型中。

实际上,该模型的结果表明,陆地表面天气的潜力已经增加,但风速却没有增加。研究人员称这种风化可能会影响地表的反应性。 “反应性描述了化学化合物或元素参与反应的容易程度,”Friedhelm von Blanckenburg解释道。如果表面有更多未经风化且因此反应更活跃的岩石,这些岩石可以在大气中以大量二氧化碳的形式进行化学反应,因为已经严重风化的岩石会产生大量的二氧化碳。因此,可以在不增加风化速度的情况下解释负责冷却的大气中的CO 2的减少。

“然而,需要一个地质过程来恢复地表并使其更具反应性,”Friedhelm von Blanckenburg说道,“这不一定是大山的形成。同样,构造裂缝,侵蚀的小幅增加或其他类型岩石的暴露可能导致更多具有风化潜力的材料在地表显示。无论如何,我们的新假设必须引发关于在最后一个冰河时代之前的冷却的地质重新思考。

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