自然探索：1.3萬年前，地球為何突然變冷？


Hall洞穴的考古挖掘中發現了可用於地球化學分析的沉積物，其時間跨度大約為2萬到6千年。圖片來源：Michael Waters,Texas A&M University
來自休斯敦大學、貝勒大學和得克薩斯農工大學的研究人員發現了地球在1.3萬年前急劇降溫的證據，當時地球溫度降低了約3攝氏度。
研究人員說，這些證據掩埋在得克薩斯州中部的一個洞穴中，那裏的沉積物層保留了古代火山噴發的獨特地球化學特征，然而這些特征從前被誤認為是來源於地外天體的撞擊。這一誤認事件的解決情況發表在《科學·進展》雜誌上。
休斯頓大學地球科學教授Alan Brandon博士說：“這項研究表明，與降溫事件有關的地球化學特征變化不是唯一的，而是在9000到15000年前發生了四次。” 因此，這次降溫事件的誘因並非來自太空。先前的地球化學證據表明大氣中有大型流星爆炸反而反映了一個重大火山大爆發的時期。”
火山爆發後，氣溶膠在全球範圍內擴散，將射入的太陽輻射反射到地球之外，根據火山爆發的規模和時間跨度，這可能導致全球在爆發後冷卻一到五年。
研究表明，科學上稱為“新仙女木”(Dryas)的嚴寒時期是由大量巧合的地球過程引起的，並不是來自地外天體的撞擊。

新仙女木期（橘色箭頭所指處）的氣溫變化。
文章合著者、貝勒大學地球科學教授Steven Forman說：“大約在13000年前發生的新仙女木事件擾亂了上一個冰河時代末期的明顯變暖趨勢。“
Forman說：“地球的氣候可能在新仙女木期達到了一個轉折點，可能是冰蓋流入北大西洋、積雪的增加以及劇烈的火山噴發三者共同作用導致了北半球的劇烈降溫。“
得克薩斯農工大學第一美洲人研究中心（Center for the First Americans）的主任Michael Waters博士說：“這段快速降溫的時期與包括猛獁象和乳齒象在內的許多物種的滅絕有關，同時也與具有克洛維斯人（Clovis）傳統的早期人類的出現相吻合。”
休斯頓大學的科學家Brandon和論文的第一作者、博士候選人Nan Sun完成了對得克薩斯州山區霍爾洞穴收集的沉積物的同位素分析。分析的重點是難以測量的鋨以及高親鐵元素的水平（萬億分之一），這些元素包括銥、釕、鉑、鈀和錸等稀有元素。研究人員確定，得州沉澱物中元素的相對比例顯示這些沉積物不受撞擊地球的隕石或小行星的影響。
這意味著冷卻不可能是由地外天體撞擊所造成。一定是地球上發生了些什麽。但到底發生了什麽呢？
Sun說：“鋨同位素分析的特征和元素的相對比例與之前報告的火山氣體相吻合。”


這個坑穴是重61.9公克的諾瓦托隕石造成的，它在2012年10月17日擊中某戶人家的屋頂。圖片來源：Wikipedia
貝勒大學火山學家Kenneth Befus博士補充說:“這些特征很可能是整個北半球大型火山噴發的結果，包括阿留申群島、喀斯卡德甚至歐洲的火山。”
“對此我持懷疑態度。我們盡可能地提出另一種解釋，甚至避免得出這個結論，” Brandon說,“火山爆發曾被認為是一種可能的解釋，但是由於沒有相關的地球化學跡象而被普遍否定。”
他說，火山噴發引起新仙女木事件，是一個新穎、令人興奮的想法。然而研究人員稱，僅僅一次的火山大爆發是否會導致能觀察到的溫度下降，仍然是一個懸而未決的問題。
通常火山爆發會在噴發的那一年造成噴發口附近地區的溫度急劇下降，而在其噴發後的幾年中，冷卻程度則會大大降低。Forman稱，新仙女木的冷卻持續了大約1200年，因此，單次火山噴發是一個重要的使動因素，但是需要地球係統的其他變化來維持這一較冷的時期，如海洋的冷卻和積雪麵積的增加。
這項研究強調，自上個冰河世紀以來的極端氣候變化是由於獨特的地球驅動機製而非地外機製造成的。這種見解對於優化曆史及未來的氣候模式提供重要的指導。
翻譯：顧瑀鳴
審校：黃薇
引進來源：貝勒大學
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-07-texas-cave-sediment-upends-meteorite.html


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