地球大歷史/柯智懷

出自六年制學程
在2018年10月25日 (四) 11:55由柯智懷對話 | 貢獻所做的修訂版本

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雪球地球

發現

  • 散落地球各地的「迷路石」是被冰河流動影響而出現在成份相異地表處的岩石。通常是從附近的山上掉下來的。
  • 熔岩凝固後,熔岩內磁性分子的指向就永久固定。從永久固定的方向可以導出熔岩凝固時所在的緯度。
  • 依據磁性分子指向分析的結果,在某些迷路石樣本中找到熔岩凝固時的緯度接近赤道的例子,因而導出地球曾一度到赤道附近都有冰河覆蓋的理論。

時間軸

第一次冰封期

約在23億年前發生,20億年前結束。

  1. 在藍綠藻出現之前,甲烷桿菌使用海底熱泉輸出的營養成份產生甲烷,為當時地球的主要溫室氣體。
  2. 藍綠藻出現後,行光合作用,產生大量氧氣,氧氣再進一步與甲烷反應,導致甲烷轉變為二氧化碳。
    CH4+O2→CO2+2H2O
  3. 由於甲烷的溫室作用比二氧化碳強22倍以上,甲烷被二氧化碳取代以後,地球的氣溫就急遽下降,開始冰封。
  4. 冰封時期火山還在繼續活動,而火山爆發釋出了大量的二氧化碳。
  5. 因為海洋冰封了,所以原本應該像今天一樣溶入海水的二氧化碳只能堆積在空中。
  6. 二氧化碳最終不斷堆積,約為今天的兩、三百倍,達到了過去甲烷能產生的溫室效果,使冰層融化,結束雪球地球。
  7. 解除冰封後,綠藻等光合作用生物從熱泉返回全球海洋,使用空氣中大量的二氧化碳製造大量的氧氣,可形成胞器、粒線體,促成真核生物的出現。

第二次冰封期

約在7.5億年前發生,5.8億年前結束。

  1. 岩石風化會消耗空氣中的二氧化碳,被冰層覆蓋的岩石不會被風化。
    CO2+H2O+CaCO3→Ca(HCO3)2
  2. 但盤古大陸收聚到赤道附近,幾乎沒有任何冰層覆蓋在大陸上,無法阻斷岩石的風化。
  3. 消耗二氧化碳的速度超過了火山爆發補充的速度。長期累積導致地球再次冰封。
  4. 因為海洋冰封了,所以原本應該像今天一樣溶入海水的二氧化碳只能堆積在空中。
  5. 像前一次冰封期一樣結束。
  6. 解除冰封後,大量的二氧化碳給予更多能讓光合作用生物產生氧氣的機會,大量的氧氣讓真核生物能夠巨大化,促成大型生物的產生,首先是艾迪卡拉生物群,然後是寒武紀大爆發。