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我国科学家提出全新“雪球假说”,为早期生命演化提供关键证据

来源:IT之家    发布时间:2023-04-13 12:49   关键词:科学   阅读量:12802   

在马里诺冰期之前,地球上就有了生命的演化,蓝藻等真核生物主导了地球。那么,在这次“雪球地球”事件期间,地球真的是全球冰封的状态吗,在漫长的严寒里,生物都是怎么生存下来并不断进化的呢?

闻静

“雪球地球”新模型

中国地质大学童金南教授团队在《自然?通讯》(Nature Communication)杂志上发表研究成果,介绍了一个新的“雪球地球”模型,即在 6.35 亿年前,中、低纬度地区同时存在开阔海域。这一模型为“雪球地球”时期生物如何生存和演化提供了新的认识,修缮了该时期的生命进化图谱。

在距今 6-7 亿年的时候,地球发生过两次极为漫长和严重的极寒事件,分别是新元古代的斯图特冰期和马里诺(Marinoan)冰期。在这两次事件中,地球表层冰盖迅速扩张至低纬度赤道地区,形成了全球冰封的局面,这一状态持续了数千万年之久,这就是著名的“雪球地球”时期。

当前,学术界对雪球地球的模式和成因仍有很大的争议,主要存在两种主流学术观点:一种观点认为雪球地球时期全球冰封,在低纬度冰盖表层可能存在冰锥或冰洞;另外一种观点认为“雪球地球”并非全球冰封,低纬度赤道地区存在开放水域,即“雪泥球地球”理论。

“然而,这两种假说都不能很好地解释‘雪球地球’时期生物如何生存演化这一关键科学问题。”童金南说。

童金南团队通过研究华南神农架地区宋洛剖面南沱组的“宋洛生物群”,提供了大量古生物和地球化学证据,推断出当时宜居的开阔海域比以前认为的更为广泛,延伸到了中纬度沿海海洋,并在马里诺冰期的生物量衰退阶段为真核生物提供了避难所。

有研究认为,地质历史上多次冰期的发生是由于旺盛的光合作用。一开始的时候,大气中的二氧化碳只是轻微下降,但是随着大气中温室气体的减少,大气对地表的保温作用下降。同时,冰盖的面积扩大,对太阳光的反射作用也增强,进一步加速了气温的下降。

在这个正反馈机制下,地表最终无法获得并利用太阳的能量,就有了持续数千万年之久的“雪球地球”时期。而这个正反馈的破除,通常需要地球内部释放热量及二氧化碳等温室气体,也就是火山爆发、地震等。

与此对应的是,历史上还有多次的“极热事件”。比如说,大气中二氧化碳等温室气体含量上升会导致气温上升,一旦这个诱因突破了一个临界值,触发了正反馈机制,就将给地球上的生命带来灭顶之灾。而“极热事件”的恢复,也是碳循环和气候的耦合结果,如“降温固碳”的浮水植物 —— 红萍曾带领地球从“古新世-始新世极热事件”中恢复。

研究历史上的“极热事件”,可以为缓解当下人类面对的气候问题提供指导,因为现在地球正处在一个气温逐渐升高的“间冰期”。

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