奇点小说

地球的冰期循环是怎么一回事（第1页）

地球的冰期循环是怎么一回事?

世界上有成就的科学家对科学实验极其重视。诺贝尔奖不少获得者的重要成果均与科学实验密不可分；有的则因科学实验成果而直接获得诺贝尔奖。说到地球冰期循环的研究成就，也是得益于科学实验。苏联和法国的科学家为了了解地球的冰期，找到大地冷热的原因，联合研究开发伏斯托克钻孔深度钻探。这是一项极为艰辛而又枯躁的科学实验工作。他们在南极洲的冰天雪地里，花了14年工夫，挖掘了一个世界最深的人工洞穴，从其最深处取得了，个“原纯冰芯”，这个冰芯长达2千米。

为何要在这样深的地方采取冰芯呢?原来那里的冰层里含有10多万年前的“大气样品”，所以说它是“原纯冰芯”，这是此项科学实验和科学论证所需要的。1988年，这个2千米长的“原纯冰芯”被运送到法国地球物理和冰河学实验室进行研究。同时，还有另外4个来自南极和格陵兰的大冰芯也被运送到该所，作为这项科学实验的“冰芯家族”，这后四个冰芯“冰龄”比不上前者。伏斯托克冰芯的取得，被誉为20年来这一研究领域中最大的成就，它蕴含着有关南极和世界其他区域16万年来的气候信息。这一时间跨度很长，覆盖了一个大于地球完整冰期的时间，这对要作有关地球冰期和大地冷热的科学实验和论证来说太重要了。我们的地球现在正处于一个冰期结束后的冰间期，而这个2千米长的“原纯冰芯”经历了最近一个长达10万年的冰期。

在上述这些冰芯中，含有许许多多的气泡。这些气泡保存了当时冰期的大气样品，使得科学家第一次看到了大气在冰期循环中所起的巨大作用。在很长一段时间里，科学界大声疾呼，地球日益被二氧化碳所污染，后果就是造成“温室效应”，就是说地球有如闷在玻璃房中，温度将逐渐升高。有人测算，到本世纪下半期，全球平均温度可升2℃，这就表明，届时南北极的冰山会融化掉一部分，海平面就会升高，其后果之一便是，一批沿海城市将淹没在海水中。但是，从地球的长期气候周期来看，这还是小巫与大巫之比。地球一直处在冰期一冰间期（较暖和）一冰期的循环中。约在两万年前，地球的绝大部分陆地都被厚厚的冰层覆盖，一些地方的冰层厚达几千米。由于大量的水囤积于冰中，那时的海平面要比现在低100多米。许多科学家想把地球冰期的来龙去脉解释清楚，但一个多世纪来都没有获得圆满的答案。直到最近，科学家根据冰期循环这一大自然现象，分析了南极和格陵兰冰芯中的气泡，揭示出冰期的大气成分与现今的大气成分大不相同，特别是饱含温室气体和尘粉，所有这些，在冷却地球气温中起着重要作用。这就促进了伏斯托克钻孔科学实验工程的进行。经过研究，科学家掌握了地球一个冰期的循环模式：地球慢慢地进入约延续10万年的冰期，那时冰川横行，到处皆水，以后在不长的冰间期中，气候较暖，我们现时的地球正处于和享受着短暂的暖期，现今的冰间期约开始于1．1万年前，暖期将再继续上万年，然后再度进入严寒的世界。科学家说，冷暖相互交替，冷暖时间之比是5：1。

形成地球气候冷暖循环的原因和机制又是怎样的呢?科学家对此还在处于研究探索当中。大部分科学家原来认为，是由于地球轨道形状的变化所致c但是，在作深入考察研究后，感到轨道效应虽是“最初一击”的力量，但由此引起的日照变化，其对地球温度的影响甚微，仅为0．4℃。而值得注意的是，冰期的周期为何是10万年左右?在对应的地球轨道变化中，10万年却是变化最小的一种周期。科学家面前摆着两个问题：一是，按轨道效应，温度变化并不大，是什么放大机制使得地球变得严寒而冰川铺地?二是，是什么原因使得地球对10万年周期如此敏感?

经过研究可知，在夏季，若加拿大北部日照减弱，冬季留下的积雪将终年不化，如此年复一年，这个区域本来冬积夏溶的冰层，就会一年一年地扩大加厚，最终可向南伸展到美国的纽约。这一大规模的冰川，显然成了寒冷的放大器。原先日照面变小仅限于加拿大北部，相应地变冷的地方也仅限于那一区域，可是随着冰川日益扩大，它在更大面积上反射日光，就能大大降低气温，因而就会十分显著地加剧。轨道效应。这就是寒冷放大的机制了。

大面积的厚冰层也能解释10万年周期的问题。因为，冰层厚，其下面的大地就被压得慢慢下沉。就是在今天，从反证也可以看到，斯堪的那维亚半岛和其他一度埋于厚厚冰层之下的区域，现今因为减释了冰层的重负，而在慢慢地升起。由于地壳对冰的压力反应很慢，在时间上，它是一个几万年数量级的过程；一些专家指出，地质学上的惰性时间，可能将气候变化的时间调节为10万年的周期。

科学家知道，用冰层和其他物理机制解释地球冰期的过程相当成功c最近从伏斯托克冰芯的研究中揭示，化学物质和生命物质的变化，也是这种大气候循环的重要媒介。科学家发现，在大气成分变化中，二氧化碳并不是惟一的参与者，还有其他物质如甲烷和硫酸盐粒子，它们的密度水平与温度密切相关。在冰期中，甲烷降低而硫酸盐粒子处于峰值。从冰芯中可看到，这些尘粒在南极洲有较多积累。硫酸盐粒子有促进云层生成的作用，进而加大云层对日光的反射，从而使大气冷却。大气中这些化学成分的变化，代表了冰期世界有关状态的信息。利用这些数据，在电脑中作模拟实验，重现了大气候系统的周期变化。大气与湖度的变化很默契，冰间期开始时，气温即上升，温室气体的密度也增加，形成了“鸡和蛋”的关系，其过程似乎是：随着日照的变化，引起大气成分的变化，继而全球温度发生变化。反过来看，仅最初的温度变化对大气有影响，继而大气作为一种温度放大器，发挥其作用。

经过研究可知，化学物质的变化有很大意义，其中二氧化碳的变化更关键。大气中含二氧化碳量仅为海洋体积的1／50。从研究中看到，海洋中二氧化碳的含量，与冰期中二氧化碳密度的起伏跟得很紧。电脑模拟还说明，海洋生物的光合作用也影响着气候，在冰期开始时，海平面和洋流都有变化，浮游生物可能大量繁殖，它们的光合作用使大气候中的二氧化碳含量减少，促使全球趋向寒冷；它们还可能产生硫化物，其分子进入大气，即形成硫酸粒子，促进云层的扩大而反射更多的日光。

所以，科学家认为，还不能说已彻底搞清冰期循环之谜，只能说基本上认识其轮廓，地球轨道效应仅是因素之一，它的成因很复杂，既有天文的，也有地质的、物理的、化学的，生物学因素也是一个原因。这就必须进一步通过科学实验去研究论证。

（付世颖）