與 Snowball Earth 缺失的一環終于浮出水面

大約 7 億年前，地球冷卻得如此之多，以至于科學家們認為巨大的冰蓋像一個巨大的雪球一樣包裹著整個地球。這場全球性的深度凍結，被稱為 Snowball Earth，忍耐了數千萬年.

然而，奇跡般地，早期生活不僅堅持了下來，而且茁壯成長.當冰融化，大地解凍時，復雜的多細胞生命出現，最終導致我們今天認識的生命形式。

這Snowball Earth 假說主要基于暴露于以下地區的沉積巖的證據曾經沿著海岸線和淺海，以及氣候建模.直到現在，科學家們一直沒有發現冰蓋覆蓋溫暖赤道地區大陸內部的物理證據。

在最新研究發布在美國國家科學院院刊，我們的地質學家團隊描述了缺失的一環，該一環是在形成科羅拉多州派克峰的花崗巖中的一種不尋常的鵝卵石砂巖中發現的。

解開山上的 Snowball Earth 之謎

派克峰，原名 Tavá Kaa-vi由 Ute 人將其祖先的名字 Ava（塔瓦）借給這些著名的巖石。他們是由凝固的砂注入巖組成，其形成方式類似于當富含沙子的液體被壓入下層巖石時的醫療注射。

形成這些神秘砂巖的一個可能解釋是，上覆的雪球地球冰蓋的巨大壓力迫使沉積物與融水混合到下面脆弱的巖石中。

然而，測試這一想法的一個障礙是，巖石缺乏年齡來揭示何時存在適合噴砂的地質條件。

我們找到了一種解開這個謎團的方法，利用在派克峰附近和科羅拉多州其他地方的 Tava 注入巖旁邊發現的鐵脈。

鐵礦物含有非常少量的天然放射性元素，包括鈾，這些元素會慢慢地以已知速率衰變到元素鉛.近期進展基于激光的輻射測年使我們能夠測量氧化鐵礦物赤鐵礦中鈾與鉛同位素的比率，以揭示單個晶體形成的時間。

鐵礦脈似乎是在沙子注入科羅拉多基巖之前和之后形成的：我們發現了赤鐵礦和石英礦脈，它們都穿過了塔瓦堤壩，并被塔瓦堤壩橫切。

這使我們能夠計算出沙注入巖的年齡段，它一定是在 6.9 億到 6.6 億年前形成的。

那么，發生了什么呢？

時間范圍是指這些砂巖形成于冰冷時期，從 7.2 億年前到 6.35 億年前。這個名字來源于古希臘語中的“冷出生”，是氣候劇變和地球上生命中斷的代名詞，包括雪球地球。

雖然當時極寒的觸發因素存在爭議，但流行的理論包括構造板塊活動的變化，包括向大氣中釋放的粒子，將陽光反射到遠離地球的地方。

最終，一個火山脫氣產生的二氧化碳積聚可能再次使地球變暖。

在派克峰上發現的塔瓦火山可能在赤道附近形成，位于名為 Laurentia 的古老大陸，隨著時間的推移和漫長的構造周期，它逐漸移動到今天北美的北部位置。

塔瓦石的起源一直存在爭議超過 125 年，但新技術使我們能夠首次最終將它們與低溫雪球地球時期聯系起來。

我們設想的噴砂方式的場景如下所示：

一個巨大的冰蓋底部有地熱加熱區域，產生了融水，并與下面富含石英的沉積物混合在一起。

冰蓋的重量產生了巨大的壓力，迫使這種沙質液體進入已經被削弱了數百萬年的基巖中。

與今天的天然氣或石油水力壓裂類似，壓力使巖石破裂，并將沙質融水推入，最終形成我們今天看到的注入巖。

另一個地質之謎的線索

這些新發現不僅進一步鞏固了全球雪球地球假說，而且在曾經被冰蓋覆蓋的脆弱、斷裂的巖石中存在 Tava 注入巖，為其他地質現象提供了線索。

巖石記錄中因侵蝕而形成的時間間隔稱為不整合面今天在美國各地都可以看到，最著名的是在大峽谷，那里的某些地方缺少了十億多年的時間。當持續的侵蝕期去除并阻止新巖石層的形成，留下不整合的接觸時，就會發生不整合。

我們的結果支持派克峰附近的大不整合面一定是在低溫雪球地球之前形成的。這與將大不整合的形成歸因于大規模侵蝕由 Snowball Earth 冰蓋本身提供。

我們希望科羅拉多州這些難以捉摸的低溫巖石的秘密將導致發現雪球地球的更多陸地記錄。這些發現有助于更清楚地了解極端氣候期間我們的星球以及導致我們今天居住的宜居星球的過程。

利亞姆·考特尼-戴維斯， 地質科學博士后研究助理，科羅拉多大學博爾德分校;克里斯汀·西多韋， 地質學教授，Colorado College和麗貝卡·弗勞爾斯， 地質科學教授，科羅拉多大學博爾德分校

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