自然探索：1.3万年前，地球为何突然变冷？


Hall洞穴的考古挖掘中发现了可用于地球化学分析的沉积物，其时间跨度大约为2万到6千年。图片来源：Michael Waters,Texas A&M University
来自休斯敦大学、贝勒大学和得克萨斯农工大学的研究人员发现了地球在1.3万年前急剧降温的证据，当时地球温度降低了约3摄氏度。
研究人员说，这些证据掩埋在得克萨斯州中部的一个洞穴中，那里的沉积物层保留了古代火山喷发的独特地球化学特征，然而这些特征从前被误认为是来源于地外天体的撞击。这一误认事件的解决情况发表在《科学·进展》杂志上。
休斯顿大学地球科学教授Alan Brandon博士说：“这项研究表明，与降温事件有关的地球化学特征变化不是唯一的，而是在9000到15000年前发生了四次。” 因此，这次降温事件的诱因并非来自太空。先前的地球化学证据表明大气中有大型流星爆炸反而反映了一个重大火山大爆发的时期。”
火山爆发后，气溶胶在全球范围内扩散，将射入的太阳辐射反射到地球之外，根据火山爆发的规模和时间跨度，这可能导致全球在爆发后冷却一到五年。
研究表明，科学上称为“新仙女木”(Dryas)的严寒时期是由大量巧合的地球过程引起的，并不是来自地外天体的撞击。

新仙女木期（橘色箭头所指处）的气温变化。
文章合著者、贝勒大学地球科学教授Steven Forman说：“大约在13000年前发生的新仙女木事件扰乱了上一个冰河时代末期的明显变暖趋势。“
Forman说：“地球的气候可能在新仙女木期达到了一个转折点，可能是冰盖流入北大西洋、积雪的增加以及剧烈的火山喷发三者共同作用导致了北半球的剧烈降温。“
得克萨斯农工大学第一美洲人研究中心（Center for the First Americans）的主任Michael Waters博士说：“这段快速降温的时期与包括猛犸象和乳齿象在内的许多物种的灭绝有关，同时也与具有克洛维斯人（Clovis）传统的早期人类的出现相吻合。”
休斯顿大学的科学家Brandon和论文的第一作者、博士候选人Nan Sun完成了对得克萨斯州山区霍尔洞穴收集的沉积物的同位素分析。分析的重点是难以测量的锇以及高亲铁元素的水平（万亿分之一），这些元素包括铱、钌、铂、钯和铼等稀有元素。研究人员确定，得州沉淀物中元素的相对比例显示这些沉积物不受撞击地球的陨石或小行星的影响。
这意味着冷却不可能是由地外天体撞击所造成。一定是地球上发生了些什么。但到底发生了什么呢？
Sun说：“锇同位素分析的特征和元素的相对比例与之前报告的火山气体相吻合。”


这个坑穴是重61.9公克的诺瓦托陨石造成的，它在2012年10月17日击中某户人家的屋顶。图片来源：Wikipedia
贝勒大学火山学家Kenneth Befus博士补充说:“这些特征很可能是整个北半球大型火山喷发的结果，包括阿留申群岛、喀斯卡德甚至欧洲的火山。”
“对此我持怀疑态度。我们尽可能地提出另一种解释，甚至避免得出这个结论，” Brandon说,“火山爆发曾被认为是一种可能的解释，但是由于没有相关的地球化学迹象而被普遍否定。”
他说，火山喷发引起新仙女木事件，是一个新颖、令人兴奋的想法。然而研究人员称，仅仅一次的火山大爆发是否会导致能观察到的温度下降，仍然是一个悬而未决的问题。
通常火山爆发会在喷发的那一年造成喷发口附近地区的温度急剧下降，而在其喷发后的几年中，冷却程度则会大大降低。Forman称，新仙女木的冷却持续了大约1200年，因此，单次火山喷发是一个重要的使动因素，但是需要地球系统的其他变化来维持这一较冷的时期，如海洋的冷却和积雪面积的增加。
这项研究强调，自上个冰河世纪以来的极端气候变化是由于独特的地球驱动机制而非地外机制造成的。这种见解对于优化历史及未来的气候模式提供重要的指导。
翻译：顾瑀鸣
审校：黄薇
引进来源：贝勒大学
引进链接：https://phys.org/news/2020-07-texas-cave-sediment-upends-meteorite.html


关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情