7亿年前地球为何变“雪球”？火山爆发引发剧烈效应

新浪科技讯 北京时间3月15日消息，据国外媒体报道，约7亿1700万年前，一种神秘现象横扫全球，将地球变成了“雪球”。而差不多就在同一时期，如今从阿拉斯加到格陵兰岛之间的地区出现了密集的火山活动。近期一项新研究指出，多年连续的火山爆发正是雪球效应的根源。火山喷发使大量气溶胶进入大气，导致地球温度迅速下降。

哈佛大学研究人员指出，“雪球地球”和大规模火山爆发的同时存在绝非巧合，“我们知道火山活动会对环境产生巨大影响，因此这两起事件间的联系是我们研究的重点。”自然科学教授弗朗西斯·麦克唐纳（Francis Macdonald）表示。

该团队刚开始认为，玄武岩与大气中二氧化碳间发生的化学反应是导致该现象的原因。但这一过程太过缓慢，因此不成立，他们又将目光转向了气溶胶。结果发现，在合适的条件下，火山喷发出的气溶胶便可引发此类剧烈效应，“大规模火山喷发现象并不鲜见，”哈佛约翰·保尔森工程与应用科学学院环境科学与工程助理教授罗宾·沃茨沃斯（Robin Wordsworth）指出，“这类火山爆发事件在历史上常常发生，但并非每次都会导致地表降温。所以问题是，这起事件究竟有何不同呢？”

这片地区名为富兰克林大型火成岩区域，沉积物中富含硫元素。伴随着火山爆发，硫以二氧化硫的形式进入大气中，阻挡太阳辐射进入大气层上部，1991年菲律宾皮纳图博火山爆发时便发生了类似现象。当时有1千万吨硫进入大气中，使全球气温在一年时间里降低了1华氏度（约合0.55摄氏度），二氧化硫进入对流层之后，降温效果最为明显，因为二氧化硫无法随降雨返回地球表面，可在大气中停留一年之久。

“在地球历史上，当气候十分温暖时，火山喷发的冷却效应便无关紧要，因为有这层高高的、温暖的对流层提供保护。但在气候较冷时，地球就极易受此类火山喷发活动干扰。”沃茨沃斯表示，“我们的模型显示，火山喷发时的气候大背景十分关键。”

他们还发现，二氧化硫是否进入平流层也对降温效果有着决定性影响，约7亿1700万年前，在板块漂移的作用下，富兰克林大型火因此成岩区域一度位于赤道附近。大部分太阳辐射都从这一地区到达地球表面，因此二氧化硫在此处发挥的光反射作用对于全球降温格外有效。

不仅如此，绵延不绝的火山链还构成了“完美风暴”情境。它们纵横约2千英里（约合3200公里），横跨加拿大与格陵兰岛。这些火山接二连三地爆发，与如今夏威夷和冰岛的情况如出一辙，如果这一过程持续十年，火山喷出的气溶胶就足以破坏地球气候的稳定，“气溶胶的冷却效应不需要波及全球，它们只需使冰层延伸到特定纬度，冰就可继续为全球制冷。”

随着冰层不断扩大，更多的阳光被反射出去，导致地球进一步降温。最终，当冰层延伸到了如今加利福尼亚州所在的纬度，“雪球”效应便彻底失控，“我们常常认为气候是一个庞大复杂的系统，很难有所改变，这话其实不假，”沃茨沃斯表示，“但地球历史上发生过一些剧烈的气候变化，未来也难逃这种可能性。”

研究人员称，正确理解这些事件可为研究过去的物种灭绝现象提供重要思路，甚至有助于预测地质工程项目可招致怎样的气候变化，“此次研究显示，我们在寻找地外行星时不可想得过于简单，只关注它们是否有稳定、均衡的条件，或是否处在宜居带中。地球本身就是一颗活跃的星球，经历了种种巨大变化，我们有充分的理由相信，这种剧烈的气候变化其实是行星的常态，而不是个例。”(叶子)