[中配]地球十億年前發生了什麼？偉大的不整合

如果你突然發現自己不記得三分之一的生活 你會有什麼感受? 你對自己的童年記憶猶新 你對過去的幾年記憶猶新 但你卻不記得你生活中間的很大一部分 你連一個事件都不記得 你那段時間住在哪裏? 你去哪了? 你經歷了什麼喜怒哀樂? 什麼都沒有 怨恨 尷尬 困惑 恐慌 很難想象我們每一個人心中會湧現怎樣的情感 現在想象一下 這樣一個事是在整個星球的尺度上存在 我們的星球 你知道地球大約四分之一的地質歷史就這樣消失了嗎? 並不是我們找不到證據 就是證據在物理上根本不存在 這不是玩笑 誇大 或陰謀 這是一個同樣神祕的名字的科學事實 偉大的不整合 今天你將瞭解到十四公里後的土層 在全球爲何無影無蹤地消失了 大峽谷與澳大利亞的山脈之間有什麼聯繫? 歷史上最知名的冬季是如何成爲生機勃勃生命的搖籃的? 五一年前誰關閉了地球的磁場? 我們將去探索行星曆史上最宏偉事件的奧祕 偉大的不整合之謎一切始於1869年 當時一位傑出的美國地質學家 約翰·威斯利·鮑威爾 他是伊利諾伊·威斯利大學的教授 前往大峽谷進行了一次探險 這次旅行讓鮑威爾成爲了這個驚人地質構造的忠實粉絲 這個峽谷給他留下了深刻的印象 科學家們稱它爲神之圖書館 爲什麼是圖書館? 因爲大峽谷對任何地質學家來說都是一個 關於我們星球過去知識的取之不盡的寶庫 地質學家的工作可以筆作在酥皮點心中挖掘 每一層星土揭示了遙遠時代的祕密 我們越想深入瞭解過去 就必須越深入地挖掘地下 大峽谷對任何地質學家來說都是一個真正的寶藏 因爲你根本不需要在這裏挖掘 地球的地質歷史就在你眼前展開 峽谷的深度讓你能夠看到數十億年前的過去 有關大氣、水和生命的奇妙知識 深深銘刻在岩石的層中 這就是爲什麼鮑威爾稱這個地方爲神的圖書館 你可能會承認從側面看 這些層像一摞摞書有着某種視覺上的相似之處 而這部自然的多卷百科全書 包含了我們星球約40%的地質歷史 然而在這裏有一個意想不到的驚喜 在等待着迫切的科學家 鮑威爾從未想過這座龐大的圖書館 會給他帶來更多的問題而非答案 而這些問題將是根本性的 犀利直接甚至有些令人害怕 鮑威爾發現了一種奇怪的不整合現象 根據地質學的所有法則 如果將大峽谷底部的最古老岩石 與地球的年齡進行比較 峽谷的高度應該更大 遠遠超過科學家們實際看到的 怎麼了?計算過程中有沒有哪裏出錯? 沒有 他們的計算沒有任何問題 錯誤在於陳基岩本身 他們根本沒有出現在應該在的地方 1880年 另一位傑出的地質學家 克拉倫斯·達頓繼續了他同事的工作 進行了更爲詳細的研究 他發現峽谷深處一些最低的岩層 傾斜向上層 達頓確信這些傾斜的層 由非常古老的沉積物構成 最初,他們以水平層的形式沉積 主要是在河流和其他水體中 隨着時間的推移,沉積物變硬 地質力量使某些層向上斜着推動 後來,這些傾斜層的尖銳邊緣 被青石削平了 後來,新的一層層狀沉積岩 在它們的上面沉積,基本保持水平 達頓清楚地知道 這個過程的每一個階段都需要很長時間 而水平層與傾斜層自然而然無法重疊 除非它們之間存在很大的年齡差異 這裏我們有以下情況 最古老的岩石樣本幾乎有20億年的歷史 年輕的那些大約有5億到5.5億年曆史 但它們是層疊在一起的 直接來說,之間根本沒有岩石 沒有人能找到一個十億年前或九億年前的中間層 這裏只有非常古老的岩石 後面是非常年輕的岩石 峽谷中還有其他的不整合現象 這裏有1.75億年的記錄 那裏有5億年的記錄 甚至有7.25億年的歷史在岩石中消失了 這是地質歷史中一個明顯而又非常奇怪的空白 多虧了達頓和鮑威爾這一奇特的不整合現象 在科學界被稱爲偉大的不整合 不整合現象是因爲底部的岩石非常古老 而頂部的岩石則年輕得多 之所以被稱爲偉大 是因爲中間缺失了近三分之一地球歷史的岩石 雖然這兩位偉大的科學家都意識到了他們發現的重要性 但當時他們無法想象 直到近150年後 他們的追隨者仍在爲這一現象的成因 進行激烈的科學辯論 的確,很快就清楚了 偉大的不整合不僅僅是大峽谷的問題 現象對整個星球的影響證據接踵而至 原來相同的過程在百年前 被另一位科學家詹姆斯·赫頓觀察到 但地點在遙遠的蘇格蘭 位於大格倫斷層的西卡角 儘管它面臨着不同的年齡和問題的規模 但在拉斯維加斯東部的法國人山 情況與大峽谷完全相同 在那裏17億年的岩石 輕鬆連接着5億年的岩石 中間的岩石發生了什麼也不清楚 現在邀請遊客們走一條特別路線 去參觀地球歷史消失四分之一的地方 但還有更多的內容 在美國西部,偉大的不整合的跡象 已在猶他州的西安國家公園 加拿大洛基山脈 偉大的不整合出現在阿爾伯塔省的 班夫國家公園和賈斯珀國家公園 一些地方古老的前寒五季岩石 與上腹的古生帶沉積岩不相符 巴西都一樣 在巴西高地的一些地方 發現了古老的前寒五季結晶岩 與覆蓋在岐上的古生帶沉積層 澳大利亞南部各個地區 顯示出偉大的不整合的跡象 例如弗林德斯山脈和麥當勞山脈 這些只是這樣的地方的一些例子 事實上,世界上許多地質區域 都發現了顯著的不整合 代表着地球地質記錄中極爲奇怪的空白 越來越多的科學家傾向於這種觀點 例如伊利諾伊大學的教授斯特凡 馬爾扎克直接指出 這種不整合現象在地球上隨處存在 大峽谷和其他類似地形的地方 向我們展示了最明顯的可見證據 這對驚訝的科學家們來說 簡直是一種視覺上的傷害 在歐洲的某個地方 爲了到達這樣年代的地層 必須向下鑽幾公里 但斯特凡幾乎向我們保證 如果我們設置一個目標 並在任何地方鑽得那麼深 我們就會遇到完全相同的情況 相差超過11年的岩石將會層疊在一起 總共有100億立方公里的土壤消失了 它去哪兒了? 讓我們假裝成懷疑的務實主義者 假設它根本不存在 但那隻不過是試圖掩耳盜鈴 因爲問題本身不會消失 如此巨大的不可思議的消失成績量 反映了同樣巨大的未記錄時間 幾乎是地球歷史的四分之一 彷彿某種無形而強大的力量暫停了時間 而在經歷了11年後 又從頭開始了一切 嗯,幾乎是從頭開始 在這裏,即使是最固執的懷疑者 也會猶豫不決 開始猜測一些最瘋狂的陰謀論 不必多說 科學家們想要弄清楚究竟發生了什麼 這已成爲一項榮譽和原則的問題 最有趣的是 偉大的不整和幾乎神祕的 與地球歷史上的三個關鍵事件巧妙契合 首先,這就是韓五紀大爆發 它本身就是人類的一個謎 關鍵在於 在地球早期歷史的數十億年中 地球上的生命非常稀少 並不是說在多樣性方面很匱乏 但是大約五一四千兩百萬年前 地球真的發生了爆炸 從那時起 生物物種的數量dramatically增加 而且多樣性也大大提升 開始發展格價 並積極互相捕獵 從韓五紀大爆發的那一刻起 地球形成了我們今天仍然遵循的自然法則 當然,所有這些並非一朝一夕發生的 而是經過了數百萬年的過程 但對我們來說重要的是 這一過程巧合地發生在 偉大的布整合結束之後 就在那時 地質沉積物如同有人把歷史 從暫停狀態恢復了一樣 回到了我們面前 第二個巧合是地球磁場的顯著減弱 羅切斯特大學的地質學家 進行的一項研究發現 約五點六五一年前 地球磁場發生了顯著減弱 持續約五百萬年 爲了獲取這些信息 研究人員研究了來自 加拿大和澳大利亞的古老火山岩 這些岩石中含有微小的磁性材料顆粒 真實地記錄了它們形成時 地球磁場的強度和方向 通過分析岩石的磁性特徵 研究人員能夠重見 過去磁場的變化情況 結果顯示 當時地球的磁場強度 僅爲現在的約百分之十 這低得離譜 太陽輻射像刀切黃油一樣 刺穿了所有生物 磁場活動 與我們星球的鐵核直接相關 而在那個時代 鐵核可能出現了一些異常情況 但更奇怪的是 磁場在大約寒武紀生命 大爆發的時期恢復了正常 磁場劇烈減弱的 確切原因仍不清楚 研究人員建議 這可能是由於地球的核心 和地脈之間複雜的相互作用 以及板塊構造等 地質過程的影響 你可能會同意 這並不是一個很好的解釋 最後第三個巧合 是第一次重大動物滅絕 在寒武紀大爆發之前不久 生存的埃及卡拉生物群 在約5.4億到5.5億年前 幾乎滅絕了80% 來自弗吉尼亞理工大學的 一項最新研究大膽聲明 地球上幾乎所有生物 在任何棲息地都經歷了滅絕 但究竟發生了什麼 以及爲什麼仍然不清晰 和往常一樣 難道不是巧合太多了嗎 常識告訴我們 這些末世事件 在某種程度上是互相關聯的 但究竟怎麼回事呢 偉大的不整合 在其中佔有什麼位置呢 這是否反映了一些巨大的過程 導致了所有這些災難 重要的是 不要急於做出嚴厲的判斷 科學家們正盡力保持清醒的頭腦 逐步建立這些 在行星規模上出現的 奇怪現象的原因假設 而他們唯一可以求助的 無論是字面還是比喻的意義 正是偉大的不整合的表現 其原因歸因於全球冰川化 大陸的運動 甚至是之前提到的 地球磁場的暫時消失 但到目前爲止 尚無任何假設 獲得足夠的權威 已被視爲主要假設 當然也有一些相當天馬行空 甚至可以說荒謬的理論 外星人矩陣 地球生態箱等等 但這些論點 顯然不是由科學家提出的 如果我們只採用 純粹的科學方法 那麼實際上 我們只剩下兩個選項 要麼是某些 我們仍然未知的因素 導致在數億年內 幾乎沒有新的沉積物被沉積 要麼是其他未知因素 在行星範圍內 造成了突然而快速 且強烈的侵蝕 摧毀了地質記錄 關於偉大的不整合現象 成因的最可信理論 在美國國家科學院 院刊上發表的一篇文章中 科學家提供了 非常有力的證據 表明冰川導致了 全球沉積物的消失 這個假設 是基於一個有趣的 在科學界相當流行 且非常有說服力的理論 名爲雪球地球 它聲稱 在星元龍時代的部分低溫期 和極端寒冷期 地球曾完全被冰覆蓋 並可能在其他地質時代 也存在這樣的情況 根據這個觀點 是巨型冰川 從地球表面字面上剝離 刮掉了一層厚度 超過十幾公里的岩石 畢竟冰川在移動 會將土壤一同帶走 一個國際研究團隊 注意到了一種 叫做鈣石的礦物的小晶體 切勿與金屬鈣混淆 鈣僅僅是鈣石的一部分 另外還有硅和氧 鈣石是當熔融液態岩石 形成時最早生成的固體之一 即岩漿冷卻 而且這是一種非常堅硬的材料 在非常破壞性的地質過程中 它仍然可以 以大顆粒的形式保存下來 而此類過程 卻將其他礦物轉變爲細粉 更重要的是 這種礦物能夠在形成的瞬間 捕捉周圍的地球化學條件 科學家早已學會 通過由銅維素的存在 來測定這些晶體的年代 由於是一種 衰變速度非常緩慢的放射性元素 在這項研究中 團隊還調查了 鈣石晶體中的氧和反金屬銅維素 它們的比例 在形成陸地的大陸地殼 和形成海牀的 Oceanic地殼之間 差異很大 科學家就是通過這種方式 來判斷某個特定部分 是否對形成鈣石晶體的岩漿 做出了重要貢獻 一共研究了大約三萬顆晶體 結果就是這樣 顯然地球整個陸地表面 有多達14公里的垂直層 被徹底剝離 然後傾倒入海洋 於是所有這些物質都沉入地下 通過俯衝的過程轉化爲岩漿 這與約6.51年前 整個星球或大部分地區 完全被冰層覆蓋的想法相吻合 研究人員通過檢查古代 撞擊Crater 補充了這一證明 他們指出 在全球冰川時期之後 保存完好的隕石坑 應該比之前更多 因爲大規模的冰蓋 必須以同樣的方式 將較小的隕石坑刮掉 確實從韓武紀時期開始 有很多已知的地方 曾經有宇宙訪客 大型隕石和小行星 與地球發生碰撞 但迄今爲止 科學家們發現的 前韓武紀形成的隕石坑非常少 而且現有的那些 都位於很深的地方 結合鈣石晶體的數據 這有力的證明 大約6億5000萬年前 巨大的冰川 確實在intensively破壞地表 看起來這個問題已經解決了 其實不是 這個連貫的理論 並非沒有空白 而且是非常顯著的空白 該理論最棘手的問題之一是 所有跡象表明 在偉大的不整合 形成結束之前的數百萬年間 地球應該已經溫暖到 足夠的程度 但完全不清楚 爲什麼沒有屬於 這個傳統過渡期的沉積層 這項研究的作者 做了一些相當絕望的假設 根據他們的說法 冰可能根本 不會留下任何東西 也就是說 將整個陸地刮掉 像一個漏斗一樣衝入海洋 然後新的土地是從零開始 經歷了很長時間才形成 但再說一次 這個假設相當絕望 研究的作者承認 需要更多的數據來確認它 在偉大的不整合 冰川版本的空白背景下 另一種理論 正在逐漸得到認可 它基於超大陸 值得注意的是 這個理論並不否認 雪球地球的假說 相反 這更加強證實了這一點 並與之高度一致 然而它爲偉大的不整合 提供了其他原因 讓我們簡要闡述一下本質 根據雪球地球理論 冰川曾覆蓋地球表面的 所有或大部分區域 從極地到赤道 這種情況 可能在晚前寒武紀期間 發生過不止一次 很可能曾發生過 多個雪球地球事件 第一次發生在 大約7.16億年前 最後一次發生在 635百萬年前 這些寒冷時期 無疑與偉大的不整合有關 但它們與此之間的 具體關係仍然是個大問題 不同的科學家 會給出不同的答案 要麼雪球地球 是形成我們剛剛概述的 偉大不整合的原因 要麼偉大不整合 是導致雪球地球的 過程的一部分 一項2018年發表的研究 給我們提供了另一種視角 他考察了位於 北美的奧扎克高原 那裏500百萬年前的 寒武紀沙岩 位於14億年前的 花崗岩之上 在這裏和大峽谷一樣 偉大的不整合清晰可見 被困在告示晶體中的 油和氦同位素 也用於測定年齡 研究人員發現 該區域在大約 8.5億到6.8億年前 經歷了構造臺升和侵蝕 這與超大陸 羅地尼亞的分裂相吻合 提醒一下 超級大陸是指一個 包含地球上所有 或幾乎所有陸地的大陸 因此大規模的構造臺升 可能是超大陸分裂的副作用 根據研究作者的說法 幾公里後的岩石被臺升後 又被侵蝕毀壞了 因爲當時 奧扎克高原位於內陸深處 科學家們懷疑 大規模的侵蝕 影響了整個大陸 然後羅地尼亞的各部分 向地球的不同區域分化開來 然後它們匯聚成 新的超級大陸 多達三次或更多次 後者則分解成 我們在地圖上看到的 易於識別的大陸 但羅地尼亞時代的 大規模侵蝕遺蹟並沒有消失 而是等待着它的發現者 鮑威爾和達頓 這還不是全部 你還記得我們說過 根據其中一個說法 雪球地球上的偉大不整合 是由同樣的過程造成的嗎 那麼這項研究的作者認爲 那些前海五級岩石的侵蝕 對氣候產生了非常劇烈的影響 也就是說 大量的碳通過化學反應 被固定在陸地和海洋中 未進入大氣 這是因爲雨水在風化過程中 通常會從大氣中去除碳 由於雨水是輕微酸性的 它能緩慢而確實地溶解岩石 並釋放出碳離子 自由離子進入海洋 在那裏形成碳酸鈣 簡單的白餓 它最終沉入海洋 並大量積聚將碳封存於岩石中 碳是溫室氣體的關鍵成分 大氣中二氧化碳越少 溫室氣體越少 保留的熱量也越少 平衡打破了 我們來了 歡迎來到雪球地球 這裏的一切也都是一致的 合乎邏輯的 並且令人信服 那麼誰是對的 正如我們已經提到的 兩個理論都尚未獲得足夠的支持 已被視爲主要理論 它們兩者之間 存在明顯的不一致之處 我們不深入探討這些細節 知道它們確實存在就足夠了 相反 我們需要回想起 伴隨偉大不整合現象而來的神祕巧合 至於那段時期 地球磁場的災難性減弱 至今在這裏的聯繫 只能微弱地追尋到 科學家們坦率地束手無策 或許這真的是一個巧合 爲什麼不呢 至於韓五級大爆發 其關聯並沒有那麼模糊 在某些情況下 甚至顯而易見 首先單從邏輯層面來看 失去如此龐大體量的土地 必然會對地球上的生命產生影響 複雜生命在埃及卡拉紀期間 發生了顯著變化 這一時期結束了原生代 然後在韓五級發生了一些 令人難以置信的事情 生命展現出我們的星球 絕對無法想象的形態和色彩 若它能夠夢想的話 科學家們建議 當整個陸地被摧毀時 海洋的化學成分 發生了radical的變化 而原因並不重要 侵蝕和風化 或者冰川像推土機一樣 在土地上碾壓 關鍵是結果 結果是一樣的 大量的地質物質 從陸地轉移到海洋中 因此海洋充滿了 鈣、鉀、鐵、磷 和其他重要元素 這可能正是徹底改變 我們星球生物圈的因素 爲複雜生命形式的發展 提供了必要的化學基礎 有一種假設甚至提出 這些新成分促成了生物礦化 即生物體爲其殼和骨骼 構建礦物的過程 研究人員指出 除了向水中添加礦物質之外 冰川流下的凹陷可能被填滿 變成適合海洋生物繁榮發育的肥沃淺海 然而他們對這個假設 也是懷疑態度 因爲他們的研究缺乏直接證據 但爲什麼不會呢 因爲在歷史上 地球最嚴酷的寒冬 成爲了如今我們所見到的 生命在壯麗景色中 蓬勃發展的催化劑 這其中有着非常象徵性的意義 而偉大的不整合現象 只是另一個提醒 告訴我們自然 從最原始的單細胞生物 進化到你我之間的過程 是多麼漫長 艱難 甚至悲慘