冰雪地球的研究进展综述.pdfVIP

第20卷第11期 地球科学进展 V01．20No．1l 2005年11月 ADVANCESINEARTHSCIENCE Nov．2005 文章编号：1001·8166(2005)11-1226-08 冰雪地球的研究进展综述8 胡永云，闻新宇 (北京大学物理学院大气科学系，暴雨与旱涝灾害试验室，北京100871) 摘要：在大约6～7亿年前的新元古代时期，地球是否曾经被冰雪完全覆盖而成为了一个“冰雪 地球”?如果是，什么诱发了这种全球性的冰川期?又是什么导致了它的融化?新元古代时期的 极端气候变化对其后的寒武纪生命大爆发有何影响?围绕这些问题，古地质、古生物和古气候学界 在最近几年展开了广泛的研究和激烈争论。根据现有的研究结果，地球在新元古代时期确实经历 了数次地球历史上最为严重的全球性冰川期，但地球是否被完全冰封还需要更充分的古地质和古 生物方面的证据来证明；利用气候模式对各种可能的外部强迫的模拟试验表明“冰雪地球”是很难 形成的，并且，如果地球进入完全被冰封的状态，它将是难以被融化的；关于新元古代时期剧烈的气 候变化对寒武纪生命大爆发所起的作用存在2种观点，一种认为气候变化导致了原始生命的基因 突变并诱发了寒武纪生命爆发，另一种认为这种影响主要是生态方面的。 关键词：冰雪地球；新元古代冰川期；气候变化；温室气体；地球演化；生命进化 中图分类号：P467 文献标识码：A 在5．75～5．25亿年前之问)有着重要影响。因为， 0引 言 在寒武纪之前的近30-40亿年间，地球卜的原始生 1998年第281期的《科学》杂志刊臀丁以哈佛命均以简单的真核细胞的形式存在，而自寒武纪开 大学地质学教授PaulHoffman为首的一批科学家关始地球上的生命迅速地繁衍并朝着复杂多样化 于新元古代时期全球性冰JJ『的一篇文章”。，该文的 发展。 作者们根据Kirschvink。2。的建议和他们自己在纳米“冰雪地球”假说是一个对新元古代时期气候 比亚实地考察的结果提出了“冰雪地球”(Snowball变化的大胆设想，它涉及了古地质、古生物和古气候 Earth)的假说。他们认为在距今约6～7亿年前的等地球科学领域的许多基本问题。该假说一经提 新元古代时期地球经历了数次全球性的冰川期(一 出，便在地学界引起了巨大的反响和争论”“1。本 般认为2—4次)，在这些冰JiI期，地表气温降至文将综述近几年来有关“冰雪地球”的研究进展和 一50屯，地球(包括海洋)完全被冰雪覆盖，海冰的争论要点。文章是这样安排的：第1部分简要介绍 厚度达1～2km，陆地上的冰川和积雪厚达数公晕， “冰雪地球”假说的形成历史；第2部分简述这一假 整个地球变成了一个巨大的冰雪球。这些学者的最 说在古地质和古生物领域的争论要点；本文的重点 初兴趣主要集中在古地质方面，后来，他们的研究兴 集中在第3部分，也就是气候学方面的研究进展和 趣逐渐扩展到了古生物和古气候领域。Hoffman 争论，尤其是使用数值气候模式的模拟结果；第4部 等”’4o提出新元古代的全球性冰封对其后的寒武纪 分是总结。 生命快速繁衍(也就是“寒武纪生命大爆发”，大约 收稿日期：20054)4—12；修回日期：2005497一12 金重点项日“北极平流层异常剥亚洲及北太平洋地区的天气气候影响研究”(编号资助 edu．cn 作者简介：胡永云(1965一)，男，河南唐河人，教授，主要从事气候动力学和气候模拟研究E-mall：yyhu@pku 第11期 胡永云等：冰雪地球的研究进展综述 1227