问题

地质史上有哪些鲜为人知却影响深远的事件?

回答
地质史的长河中,充满了波澜壮阔的事件,其中有些声名赫赫,比如生物大灭绝,但也有不少是埋藏在岩层深处的、不为大众所熟知,却以其独特的方式重塑了我们星球的模样。我这里想跟你聊聊几个这样的“隐秘的巨人”。

1. “雪球地球”:一次差点冻死所有生命的极端寒冷期

我们都知道地球曾经经历过冰河期,但你有没有想过,地球曾经有几次,几乎变成了个巨大的冰球?这就是“雪球地球”(Snowball Earth)事件,大约发生在距今7.2亿至6.35亿年前的晚元古代。

想象一下,当时整个地球,包括赤道地区,都被厚厚的冰层覆盖,海洋也可能冻结到了一定深度。我们目前最主要的证据来自当时沉积岩中的一些特殊标志。比如,你会发现一些本来只在热带海域形成的碳酸盐岩,却出现在了当时本应极寒的地区。还有,在冰川沉积物下面,常常会发现像冰碛物(由冰川搬运、沉积的岩石碎屑)一样的层理,这些都指向了全球性的冰冻。

这个事件有多极端?当时的生命,绝大多数都只能在浅海冰层下方或者地热活动区域勉强生存。而更关键的是,这次事件几乎“重置”了地球生命演化的进程。在雪球地球事件之前,生命主要是单细胞生物。但当冰层开始融化,地球重新变得温暖后,一种新的、更复杂的生命形式——多细胞生物——开始爆发式地出现,为后来寒武纪生命大爆发奠定了基础。

那么,是什么引发了这场全球性的冰冻?科学家们推测,这可能与当时地球大气中二氧化碳含量的急剧下降有关。大陆板块的漂移,将大量的岩石暴露在空气中,这些岩石会吸收大气中的二氧化碳,并将其通过化学风化作用带入海洋。一旦大气中的温室气体(主要是二氧化碳)含量低于某个临界值,地球的保温能力就会大大减弱,从而引发全球范围的降温和冰雪覆盖。

而又是什么终结了这场漫长的冰冻呢?这是一个很有趣的问题。当整个地球被冰雪覆盖时,大气中的二氧化碳就无法被岩石吸收了。与此同时,火山活动仍在继续,不断向大气中释放二氧化碳。由于没有了化学风化的“吞噬”作用,大气中的二氧化碳浓度就开始缓慢但稳定地积累。经过数百万年,当二氧化碳浓度积累到一定程度,足以再次有效捕获太阳的热量时,冰盖就开始融化,地球重新回暖。这个过程可能非常剧烈,就像一个被压抑了很久的弹簧突然释放一样,导致了快速的升温和冰层的崩解。

“雪球地球”事件,就像一次宇宙级的“格式化”和“重启”,在看似灾难性的极端条件下,却为更高级的生命形态的演化创造了舞台。

2. 大约24.5亿年前的“氧化事件”(Great Oxidation Event) 并非一夜之间,而是漫长的“呼吸”

提到地球大气,我们现在呼吸的氧气含量高达21%。但你可能不知道,在地球漫长的历史中,氧气曾经是一种极其罕见的、甚至对许多当时的生命来说是有毒的气体。大约在24.5亿年前,一个被称为“氧化事件”或者“大氧化事件”的事件,开始慢慢地改变了地球大气的成分,也彻底改变了生命的演化轨迹。

“氧化事件”不是一次突发的灾难,而是一个极其漫长的过程,持续了数亿年。在此之前,地球大气中的氧气含量几乎可以忽略不计,主要成分是氮气、二氧化碳和甲烷。而这个转变的关键,就是一种不起眼的小生物——蓝细菌(Cyanobacteria)。

蓝细菌是一种光合作用生物,它们利用太阳能,将二氧化碳和水转化为有机物,并在这个过程中释放出氧气作为副产品。最初,蓝细菌释放出来的氧气,并不能轻易进入大气。它会被溶解在海水中的铁离子迅速消耗掉,形成氧化铁,沉积在海底,形成了我们现在在地质记录中能看到的大量“条带状铁建造”(Banded Iron Formations, BIFs)。这些沉积物就是那个时代大气中氧气含量极低的直接证据,因为一旦氧气含量升高,这些容易被氧化的铁就会形成氧化物沉淀下来。

但随着蓝细菌的不断繁殖和光合作用的持续进行,海洋中的可溶性铁逐渐被消耗殆尽。当所有的铁都被氧化之后,多余的氧气终于开始逐渐积累,并最终进入大气。这个过程是循序渐进的,就好比一点一点地往一个容器里倒水,一开始水会被底部的东西吸附,但当吸附能力饱和后,水就会开始溢出。

这个事件的影响是极其深远的。

对生命的打击: 对于当时已经存在的、依赖厌氧环境的生命来说,氧气是一种剧毒。大量生命因此灭绝,这可以算得上是地球历史上第一次大规模的“有毒气体灭绝事件”。
地质环境的改变: 氧气的出现,使得岩石的风化过程发生了根本性变化,一些原本不稳定的矿物变得稳定。
臭氧层的形成: 氧气在大气高层被紫外线照射,会形成臭氧(O3)。臭氧层能够阻挡大部分有害的紫外线辐射。在臭氧层形成之前,地球表面的紫外线强度非常高,生命只能在水下或地下相对安全的区域生存。臭氧层的出现,为生命从海洋走向陆地提供了关键的保护。
能源利用的革新: 氧气的出现,为好氧呼吸提供了可能。好氧呼吸比厌氧呼吸能产生更多的能量,这使得生物体能够进化得更复杂、更活跃,为后来复杂生命的出现奠定了能量基础。

所以,我们今天每一次呼吸,都应该感谢那些在20多亿年前默默释放氧气的蓝细菌。它们的故事,虽然不常被提起,但却是地球生命史和大气演化史上最重要的一章。

3. 恐龙灭绝并非“撞击”那么简单:一系列地质事件的“完美风暴”

提到恐龙灭绝,很多人会立刻想到那颗来自太空的陨石,也就是“希克苏鲁伯陨石”(Chicxulub impactor)在6600万年前撞击墨西哥尤卡坦半岛。这确实是导致非鸟恐龙灭绝的“最后一击”,但如果你认为仅仅是这一撞就结束了,那可能就忽略了恐龙家族当时本身就面临的诸多挑战。

在这次天体撞击发生的前后,地球本身也在经历一系列剧烈且相互影响的地质事件。

德干暗色岩(Deccan Traps)的爆发: 在恐龙灭绝的同一时期,地球的另一侧,印度次大陆上,发生了一系列规模极其庞大的火山爆发。这些爆发持续了数十万年,喷发出的熔岩物质可以覆盖方圆数百万平方公里,厚达数千米,形成了如今我们看到的德干暗色岩。
影响: 如此大规模的火山活动,会向大气中释放巨量的温室气体(如二氧化碳)和有毒气体(如二氧化硫)。这些气体会导致全球气温的急剧升高,并引发酸雨。同时,大量的火山灰和气溶胶也会遮蔽阳光,导致短期内的降温。这些气候的剧烈波动,本身就对当时的生态系统造成了巨大的压力,许多物种可能已经因此而变得脆弱。
与撞击的联系: 一些科学家认为,大规模的火山活动甚至可能改变了地球的内部应力,间接影响了德干暗色岩的喷发,也有研究认为,德干暗色岩的喷发可能为后续陨石撞击的破坏力“铺路”。当然,这些联系还在持续研究中。

海平面变化和海洋酸化: 在白垩纪晚期,地球的海平面也在经历复杂的波动,这影响了当时的海岸线和浅海环境。同时,随着火山活动的加剧和一些其他因素,海洋的pH值也可能发生变化,导致一定程度的海洋酸化,这会对海洋生物,特别是那些拥有碳酸钙外壳的生物(如浮游生物)造成影响,而这些生物是许多海洋食物链的基础。

气候波动加剧: 综合火山活动、海平面变化以及可能的其他未知因素,白垩纪末期本身就可能是一个气候不稳定、环境压力增大的时期。

所以,当那颗小行星以毁灭性的力量撞击地球时,它并不是在一个平静的世界里制造了灾难,而是在一个已经因德干暗色岩喷发、气候剧烈波动、海洋环境变化等因素而“内忧外患”的星球上,施加了“雪上加霜”的致命一击。

撞击产生的巨量尘埃和气溶胶,如同在地球上空拉起了一层厚厚的幕布,阻挡了阳光,导致全球温度骤降,光合作用中断,食物链瞬间崩溃。而火山活动释放的巨量二氧化碳,在随后的几千年里又导致了地球的快速升温,进一步加剧了环境的混乱。

恐龙的灭绝,是一个复杂的地质事件组合的结果。陨石撞击是那个“完美风暴”中最具决定性的一环,但德干暗色岩的持续性爆发,以及可能伴随的其他环境变化,都在很大程度上削弱了生态系统的韧性,使得这场灭绝显得更加彻底和残酷。

这些事件,就像地球自身在进行着一场场宏大的、有时甚至是残酷的“手术”,每一次都深刻地改变了它的面貌,塑造了我们今天所见的生命和地质景观。它们虽然不如喜马拉雅山的隆升或亚马逊河流域的形成那样直观,但它们在地质学家的眼中,是驱动地球演变的强大引擎。

网友意见

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五次大灭绝之外,还有影响深远的灭绝?

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