科学家如何得出古代南极洲是一片温暖茂密雨林的结论?

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科学家如何得出古代南极洲是一片温暖茂密雨林的结论?

南极留给大家的印象就是无边的冰原和憨态可掬的企鹅,当然科学书上告诉我们南极在很久以前也是一片郁郁葱葱的雨林世界,而且这个时代就在不是特别远的恐龙时代!早先认为板块漂移是南极气候变化的重要原因,但德国科学家的发现似乎有一些不一样。

白垩纪时期的南极

德科学家的惊人发现

德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的约翰·克拉格斯博士带领的团队,在通过南极西部海底提取的植物中找到了地球最南端的大陆气候变化的证据,证明了在9千万年前南极温暖湿润的气候,并且还发现了一个惊人的事实!

德国破冰研究船Polarstern

白垩纪时代是地球上最后一个超级温暖的时期,在此期间南极的植被覆盖率很高,并且沼泽雨林星罗棋布,一片欣欣向荣的景象,约翰·克拉格斯博士认为,白垩纪南极气候这么极端,是地球向人类展示了二氧化碳的惊人威力!

海底取样的钻井设备

2017年时约翰·克拉格斯博士的团队在南极西部派恩岛冰川附近的海底钻了一个洞,这个位置距离今天的南极约2000千米,但在9000万年前的白垩纪,它距离南极只有900千米,你没有看错哦,白垩纪的派恩岛距离南极更近!

取样位置

工作人员取出的白垩纪时代的沉积物中,部分由泥岩组成,还有类似煤炭的材料,另外还有白垩纪森林的土壤,但更重要的是上面还有根和孢子以及花粉,后来团队确认这些根来自针叶树,孢子则来自蕨类植物!

研究小组在这些沉积物中发现了超过65种不同植物的证据,证明了此处在9000万年前的白垩纪几乎就是一片森林,这些沉积物的年代分布范围是9200万年前至8300万年前!根据这些植物的评估,当时该地的平均气温高达12℃-15℃,现代地球的平均气温是15℃,所以你可以想象一下当时的南极有多温暖!

当时的热带海洋区域温度可能高达35℃,海平面要比现在高167米,

白垩纪的南极为什么会那么热?

克拉格斯博士通过建模表明,当时南极大约有四个月的极夜,这表示这四个月中完全没有光照,笼罩在一片黑暗之中,因此保证南极温暖的热量来自哪里?只有一个可能,即温室气体的浓度远高预期,那样产生的温室效应才有可能达到如此恐怖的程度,简单的说当时地球上根本就不存在并存,和没有两极冰盖!或者说没有常年冰封的冰盖!

白垩纪的地球是一颗水球

那么多二氧化碳是哪里来?

白垩纪时期大气氧气含量大约是现在的90%,二氧化碳的比例是工业时期以前的6倍,其强烈的温室效应造成的地球平均温度比现在要高4-5℃,尽管两极有极昼与极夜,但赤道地区的暖流通过洋流向两极运动,加上二氧化碳的温室效应,两极气候适宜,是宜居极佳的去处。

白垩纪中期,大约在距今1.3亿年-1.2亿年前后,大规模的地壳运动、火山频繁活动导致大量的二氧化碳释放入大气层,形成了典型的温室效应!有两处主要的火山区域,一处是翁通爪哇高原,位于所罗门群岛以北,面积约200万平方公里,大小和阿拉斯加相当,大约在1.2亿年前的超级火山喷发形成。

另一处是凯尔盖朗海台,位于南印度洋,距离澳大利亚西南部约3000公里,面积是日本的3倍,有部分高原突出海面形成了岛屿,比如凯尔盖朗群岛、赫德岛和麦克唐纳群岛。这两处大型火成岩区域是地幔热柱火山的大喷发中形成,天文数字的二氧化碳进入了大气层。

凯尔盖朗海台

大量的二氧化碳使白垩纪成为了动植物的天堂,古被子植物、古爬行动物、原始小型哺乳动物悄然出现并逐渐发,另我国著名的热河生物群、带毛恐龙以及早期被子植物就发现在白垩纪的早期,据中科院南京地质古生物研究所王永栋研究员及其团队的研究认为,我国的大庆油田和苏北油田以及东北的大型煤田都来自于那个时代。

白垩纪气温上升给人类的启示

白垩纪后期大量的碳被植物所固定下来,大气层中的二氧化碳含量逐渐降低,气温又开始降低。这项研究揭示了另一个秘密,也就是人类当前的活动正在向大气层中排出大量的二氧化碳,从工业革命时期起,气温已经上升了1.1℃,如果再无节制排出温室气体,未来将可能重返白垩纪时代的高平均温度。

尽管这种温暖湿润的天气似乎也是动物生存的天堂,但大幅改变的气候将会导致人类的处境异常尴尬,因为人类很有可能在这个剧烈的气候变迁中成为那个将要被淘汰的物种!请问我们准备好被淘汰了吗?


星辰大海路上的种花家


现在的南极洲是一片冰封的大陆,很多人都无法想象那里曾经也是一片温暖的茂密雨林。现在,一个国际团队已经分析了一个拥有9000万年历史的土壤样本,该样本描绘了古代南极洲有史以来最详细图片,揭示了一片茂密的雨林和温和气候。

根据这项研究,在恐龙时代的鼎盛时期,南极西部被茂密的植被、河流和沼泽所覆盖。每年的平均气温大约为12°C(53.6°F),在夏季,平均气温上升到令人愉快的19°C(66.2°F)。降雨量和强度与威尔士等低地相似。

研究人员通过研究在南极西海岸外的阿蒙森海海底深处钻出的沉积物核心,做出了这一惊人的发现。某个区域似乎是保存得非常好的森林土壤。“在最初的船上评估期间,沉积物层的异常着色很快引起了我们的注意;”该研究的第一作者约翰·克拉格斯说。“此外,最初的分析表明,在海床以下27至30米(88.6至98.4 ft)的深度,我们发现了最初形成于陆地而不是海洋的一层。”

当他们用X射线CT扫描研究这一层时,研究人员发现了一块完整的古代森林地表样品。土壤由细颗粒的淤泥和粘土组成,可见单个细胞结构。整个过程中都发现了植物的花粉和孢子,包括南极州开花植物的第一个证据。最令人印象深刻的是,树根的网络遍及整个样本。

该研究的合著者乌尔里希·萨尔兹曼说:“大量的植物残骸表明,在9300万年至8300万年前的西南极海岸是一片沼泽地,生长着温带雨林-类似于在新西兰南岛上仍然可以找到的森林。” 根据这张覆盖白垩纪西部南极洲的植物的图片,研究小组然后计算了当时该地区的气候。基于类似植物现在生长条件的假设,研究小组寻找了土壤中温度和降雨的指标。

但是如此宜人的气候是如何产生的呢?接下来,研究小组将这些参数添加到气候模型中,以查看维持这种温度和降水所需的条件。根据他们的计算,整个南极大陆必须被植被覆盖,根本没有冰盖,并且二氧化碳浓度必须远高于当时的预期。

该研究的合著者Gerrit Lohmann说:“在进行这项研究之前,一般的假设是白垩纪中期的全球二氧化碳浓度约为1000 ppm。但是在我们基于模型的实验中,浓度水平达到了1120至1680 ppm,才能达到当时南极的平均温度。”

这一发现有几个含义。首先,科学家们可能不得不重新审视白垩纪时期的气候模型。这也提出了一个问题,即气候如何“冷却”以形成我们今天所知的南极洲。

该研究发表在《自然》杂志上。


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