地球轨道的变化促成了复杂生命的出现

南安普敦大学的科学家们发现，在地球有史以来最恶劣的气候事件中，地球轨道的变化可能使复杂的生命出现并茁壮成长。

研究人员与科学院、科廷大学、大学和图宾根大学的同事合作，研究了在严重冰川作用期间地球表面大部分被冰覆盖时沉积的一系列岩石，称为“雪球地球'，持续了超过 5000 万年。他们的发现发表在《自然通讯》杂志上。

“雪球地球理论面临的最根本挑战之一是生命似乎已经幸存下来，”南安普敦大学地球科学副教授、该研究的合著者托马斯格农博士说。“所以，要么它没有发生，要么生命以某种方式避免了严重冰川期间的瓶颈。”

研究小组冒险进入南澳大利亚内陆，在那里他们瞄准了大约 7 亿年前形成的数千米厚的冰川岩石单元。此时，澳大利亚靠近赤道，如今以其热带气候而闻名。然而，他们研究的岩石显示出明确的证据表明此时冰盖延伸至赤道，提供了令人信服的证据，表明地球完全被冰壳覆盖。

该团队将注意力集中在“带状铁层”上，这是一种由富铁和富硅材料交替层组成的沉积岩。这些岩石沉积在巨大冰盖附近的冰覆盖的海洋中。

在雪球冰期期间，冰冻的海洋将与大气完全隔绝。如果没有海洋和空气之间的正常交换，通常会发生的许多气候变化根本不会发生。

“这被称为对雪球假说的‘沉积挑战’，”科学院驻北京教授、主要作者罗斯米切尔教授说。

“高度变化的岩层似乎显示出循环，看起来很像与冰盖进退相关的气候循环。” 这种变化被认为与静态雪球地球将整个海洋掩埋在冰中是不一致的。

“铁来自海底的热液喷口，”格农补充道。“通常情况下，大气会立即氧化任何铁，因此带状铁层通常不会积累。但在雪球期间，由于海洋与空气隔绝，铁能够积累到足以形成它们的程度。”

使用磁化率——岩石在暴露于磁场时被磁化的程度的量度——研究小组发现，层状岩石档案保存了几乎所有轨道周期的证据。

地球围绕太阳运行的轨道会改变其形状，地球自转轴的倾斜和摆动也会发生周期性变化。这些天文周期会改变到达地球表面的太阳辐射量，从而控制气候。

米切尔教授解释说：“即使地球的气候系统在雪球期间的表现非常不同，地球的轨道变化也会很幸福地没有意识到并继续做他们的事情。”

研究人员得出结论，地球轨道的变化允许冰盖的增减，从而使雪球地球上形成周期性的无冰区域。米切尔教授解释说：“这一发现解决了与滚雪球地球假说的主要争论之一：对滚雪球地球冰川期间显着沉积变化的长期观察与水文循环的这种极端减少不一致”。

该团队的结果有助于解释这个时代沉积岩的神秘存在，这些沉积岩显示了地球表面流动水的证据，而这些水本应被锁在冰盖中。Gernon 博士说：“这一观察很重要，因为现在已知复杂的多细胞生命起源于气候危机时期，但以前我们无法解释原因”。

“我们的研究表明，雪球海洋中存在无冰‘绿洲’，为动物生命提供了一个避难所，可以说是地球历史上最极端的气候事件，”格农博士总结道。

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