Va chạm kiến ​​tạo nhiệt đới có thể đã giải phóng thời kỳ băng hà cổ đại


Các vụ va chạm kiến ​​tạo khổng lồ ở vùng nhiệt đới có thể đã gây ra ba kỷ băng hà vĩ đại cuối cùng của Trái đất.

Trước mỗi thời kỳ băng hà này, nghiên cứu mới phát hiện, va chạm giữa các lục địa và vòng cung đảo đã xây dựng những dãy núi dài ở vĩ độ nhiệt đới. Những ngọn núi này có thể đã tạo tiền đề cho khí hậu mát mẻ: Khi chúng bị xói mòn ra biển, chúng sẽ làm thay đổi hóa học của đại dương để nó có thể hấp thụ nhiều carbon hơn từ khí quyển. Bởi vì carbon trong khí quyển bẫy nhiệt, ít carbon trên bầu trời chuyển sang nhiệt độ lạnh hơn, cho phép các tảng băng và sông băng hình thành.

Oliver Jagoutz, giáo sư địa chất tại Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: "Điều này có thể cung cấp một quá trình kiến ​​tạo đơn giản giải thích cách Trái đất đi vào và ra khỏi các thời kỳ băng hà". [Earth’s 8 Biggest Mysteries]

Sơ lược về lịch sử băng

Trong kỷ nguyên Phanerozoic, kéo dài 540 triệu năm qua, Trái đất đã không có băng 75% thời gian, ngay cả ở hai cực Bắc và Nam. Nhưng hành tinh này cũng đã chứng kiến ​​ba thời kỳ băng hà, hay kỷ băng hà, khi có ít nhất một số dải băng vĩnh cửu tồn tại. Lần đầu tiên là vào cuối kỷ Ordovic, từ 45 triệu đến 440 triệu năm trước, khi những con cá hàm đầu tiên đang bận rộn phát triển. Thứ hai là ở Permo-carboniferous, 335 triệu đến 280 triệu năm trước, thời đại lưỡng cư và các loài bò sát kỳ lạ giống như động vật có vú như dimetrodon. Kỷ băng hà cuối cùng đang diễn ra. Nó bắt đầu khoảng 35 triệu năm trước, khi các dải băng ở Nam Cực hiện đại lần đầu tiên hình thành.

Những tiến bộ băng hà nhỏ hơn, như kỷ băng hà đã kết thúc vào khoảng 11.700 năm trước, không phải là chủ đề của nghiên cứu này. Những tiến bộ ngắn và sự rút lui của các sông băng đã xảy ra do sự thay đổi quỹ đạo của Trái đất phân phối lại sự ấm áp của mặt trời, Jagoutz nói với Live Science. Câu hỏi khó hiểu là tại sao Trái đất có thời kỳ băng giá, thời kỳ.

Jagoutz nói: "Có vẻ như trạng thái khí hậu mà Trái đất thích ở đó nóng hơn ngày nay và những giai đoạn băng hà này là không bình thường". "Và nếu chúng bất thường, phải có điều gì đó cụ thể xảy ra."

Jagoutz và các đồng nghiệp của ông tin rằng "một cái gì đó cụ thể" là sự hình thành các chuỗi núi ở vùng nhiệt đới.

Thoạt nhìn, có vẻ lạ khi những ngọn núi nhiệt đới có thể tạo ra một kỷ băng hà. Nhưng bầu không khí, đại dương và đất đai đều được kết nối. Lớp vỏ lục địa có nhiều khoáng chất silicat. Khi những tảng đá nặng silicat này ăn mòn và hòa tan vào đại dương, chúng làm cho nước biển trở nên kiềm hơn, hoặc cơ bản. Carbon dioxide từ khí quyển hòa tan dễ dàng trong nước biển kiềm này. Càng nhiều kiềm, đại dương càng có thể giữ được nhiều carbon.

Hiện tại, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch của con người đang vượt xa khả năng giữ carbon của đại dương. Trong 200 năm qua, nước biển đã trở nên axit hơn 30 phần trăm. Hàng triệu năm trước, các sự kiện xây dựng núi lớn có thể đã làm điều ngược lại, làm cho đại dương trở nên kiềm hơn. Núi nhiệt đới, đặc biệt, sẽ thực hiện công việc một cách hiệu quả. Vùng nhiệt đới ẩm ướt, do đó xói mòn xảy ra nhanh chóng, và những tảng đá được đẩy lên bởi kiến ​​tạo nhiệt đới rất giàu magiê và canxi dễ hòa tan.

Ý tưởng rằng xói mòn nhiệt đới có thể ảnh hưởng đến khí hậu không phải là mới, nhưng Jagoutz và nhóm của ông là người đầu tiên thu thập cơ sở dữ liệu về tất cả các hồ sơ địa chất của các vụ va chạm kiến ​​tạo lớn này và so sánh chúng với sự khởi đầu của kỷ băng hà. Họ phát hiện ra rằng trong Phanerozoi, chiều dài của khu vực va chạm hoạt động giữa các tấm đại dương và lục địa – được gọi là "khâu" – dao động từ số không đến 18.640 dặm (30.000 km). Mỗi phòng trong số kỷ băng hà lớn được đi trước bởi một đỉnh cao trong chiều dài của những va chạm hoạt động ở vùng nhiệt đới, khi chỉ khâu là giữa 6214 dặm và 18.640 dặm (10.000 và 30.000 km) dài.

"Mỗi khi bạn có một kỷ băng hà, bạn có chiều dài vùng khâu ở vùng nhiệt đới tăng lên," Jagoutz nói.

Các dấu vết địa chất mà những va chạm cổ xưa này để lại được gọi là ophiolit, đó là những khối đá núi lửa, đại dương trên đỉnh vỏ lục địa. Các nhà nghiên cứu đã thấy không có cực trị ophiolite nào trong thời gian Trái đất không băng giá. Và đó là ophiolit ở vùng nhiệt đới, hoặc các khu vực ở vĩ độ dưới 20 độ, dường như là vấn đề để làm mát hành tinh.

Có những giả thuyết khác về lý do tại sao Trái đất có thời kỳ băng giá, Jagoutz nói, cụ thể là hoạt động của núi lửa thay đổi, bơm nhiều hay ít carbon vào khí quyển. Nhưng dữ liệu về lịch sử của núi lửa không phải lúc nào cũng khớp với thời kỳ băng hà, và lý thuyết núi lửa không đưa ra lời giải thích tốt cho lý do tại sao thời kỳ băng hà nên dừng lại cũng như bắt đầu. Giải thích về kiến ​​tạo thực hiện tốt điều đó: Một khi các chuỗi núi giàu canxi và magiê bị xói mòn hoàn toàn hoặc di chuyển ra khỏi vùng nhiệt đới thông qua sự trôi dạt lục địa, ảnh hưởng của chúng đối với khí hậu mất dần và Trái đất trở lại trạng thái cân bằng điển hình.

Jagoutz và các đồng nghiệp của mình đã nộp đơn xin tài trợ của Quỹ Khoa học Quốc gia để nghiên cứu thêm về lý thuyết của họ. Dù đúng hay sai, những ngọn núi nhiệt đới sẽ không cứu được nhân loại khỏi sự thay đổi khí hậu nhân tạo bất cứ lúc nào sớm. Quá trình xây dựng núi này xảy ra trong hàng triệu năm, Jagoutz nói, và ít liên quan đến loại biến thể xác định xem, ví dụ, Miami có thể ở được hay ngập trong nước biển. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu đã suy nghĩ về các phương án kiến ​​trúc địa lý có thể nghiền nát các loại đá giàu canxi hoặc magiê và lan truyền chúng trong các đại dương nhiệt đới, ông nói, hoặc bơm carbon dioxide vào các loại đá tương tự.

"Mọi người muốn sử dụng quy trình diễn ra tự nhiên này để giúp thay đổi khí hậu nhân tạo,[nhưng[córấtnhiềuvấnđềvớianhtanhưlàmthếnàođểquátrìnhnàydiễnratheothờigiancóliênquanđếnconngười?"Jagoutznói"Điềuđórấtkhókhăn"[but[therearealotsofissuewithhislikehowdoyougetthisprocessgoingonatimescalethatisrelevanttohumans?”Jagoutzsaid”Thatisverydifficult”

Nghiên cứu xuất hiện ngày hôm nay (14 tháng 3) trên tạp chí Khoa học.

Ban đầu được xuất bản trên Khoa học sống.