環(huán)境

地球磁場已有42億歲

地球磁場由地球外核內(nèi)不斷旋轉(zhuǎn)的液態(tài)金屬產(chǎn)生，也被稱為"地球發(fā)電機(jī)"，需要地球釋放出的熱量驅(qū)動，而組成地球外表的巖石板塊——板塊構(gòu)造的運(yùn)動有效地幫助熱量從地球內(nèi)部轉(zhuǎn)移到了表面。磁場是保護(hù)地球生命免受太陽輻射危害的"盾牌"，如果沒有磁場，那么從太陽發(fā)出的帶電粒子流——太陽風(fēng)將侵蝕地球的大氣層和海洋，因此，磁場使生命在地球上生活成為可能。鑒于地球磁場的重要性，弄清楚它究竟形成于何時，是一個重要的科學(xué)問題。自2010年開始，科學(xué)界普遍認(rèn)為，地球磁場的年齡為34.5億年。然而，近期由羅切斯特大學(xué)的地球物理學(xué)家約翰·特瑞德諾領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，通過對一些對磁敏感的礦物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地球磁場的年齡或為42億年，比以前認(rèn)為的早了7.5億年。這一結(jié)果表明，地球初期就擁有磁場和板塊構(gòu)造，這個古老的磁場或是目前地球宜居而火星并不宜居的一個關(guān)鍵原因。據(jù)以前所知，最古老的類地行星磁場出現(xiàn)在火星上，差不多40多億年前就存在。但隨后的某個時間，這個磁場消失了。比較地球和火星的進(jìn)化情況，我們會發(fā)現(xiàn)，火星曾擁有更稠密的大氣層和水，但由于失去了磁場的保護(hù)，太陽風(fēng)的侵蝕導(dǎo)致大氣層和水都失去了，而地球一直擁有一個強(qiáng)有力的磁盾牌，使得它適宜人類居住。（Science 2015，349：521-524）

萬年前大氣碳濃度劇增之謎

冰期是人類所在的第四紀(jì)的主旋律，大部分時間里都是冰天雪地。1.8萬至1.1萬年前，地球進(jìn)入所謂的末次冰消期。由于冰川消融，當(dāng)時的氣候發(fā)生劇烈變化，大氣二氧化碳濃度增加約80ppm（1ppm為百萬分之一），海平面上升約120米。冰芯記錄顯示，那時大氣二氧化碳濃度在百年尺度上有3次陡增，其中后兩次伴隨著北大西洋高緯地區(qū)突然變暖，被認(rèn)為與北大西洋洋流變化有關(guān)，但一直未有確鑿證據(jù)加以支持。近期，研究者利用放射性碳并結(jié)合鈾系放射性同位素定年技術(shù)，對從赤道大西洋和南大洋（也叫南極海）德雷克海峽采集的深海珊瑚化石進(jìn)行分析，重建過去2.5萬年來的海洋變化。分析表明，赤道大西洋深水的放射性碳含量在1.48萬年前和1.17萬年前開始快速增高，每次持續(xù)200年左右。但每次增高事件后，德雷克海峽和赤道大西洋深水的放射性碳含量很快變得一致，說明從北大西洋所帶入的深水放射性碳很快就能到達(dá)南大洋。在這兩次事件中，大西洋中被稱為子午翻轉(zhuǎn)的洋流循環(huán)速率突然大幅增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)今水平，從而"沖刷"深海，將海底深處在冰河時期存儲的大量二氧化碳釋放至大氣中，這應(yīng)是同期兩次大氣二氧化碳濃度突然上升的關(guān)鍵原因。（Science 2015，349：1537-1541）

藏北早中新世的古海拔

青藏高原的抬升作為新生代重大地質(zhì)事件，不僅直接改變了亞洲的地形、地貌、氣候和生物多樣性格局，甚至影響了全球的氣候變化。近年來的地球物理、地球化學(xué)以及生物學(xué)研究，使得青藏高原的抬升歷史逐漸清晰化。目前被普遍接受的觀點(diǎn)認(rèn)為青藏高原的抬升由南向北分步進(jìn)行，藏南在中新世已達(dá)到今天的高程。然而，對藏中及藏北地區(qū)在中新世時期是否早已達(dá)到現(xiàn)在的高度還存在很大分歧，這也使藏北的抬升歷史成為完整理解青藏高原抬升過程的重要"瓶頸"。近期，研究者首次發(fā)現(xiàn)、描述和報道了在藏北可可西里地區(qū)五道梁盆地（海拔4611±9米）早中新世五道梁組地層發(fā)現(xiàn)的小檗葉化石。發(fā)現(xiàn)該化石植物的最近親緣種為亞洲小檗，該親緣種植物現(xiàn)今還生活在喜馬拉雅山南坡海拔范圍914米至2450米之間的地區(qū)?？紤]到全球中新世與今天存在溫度差異，經(jīng)過海拔校正后，研究者估測藏北可可西里的古海拔在1395至2931米之間，這意味著在過去的17個百萬年中，該地區(qū)至少抬升了2000至3000米。這一發(fā)現(xiàn)不支持先前有關(guān)藏北地區(qū)在中新世之前已抬升甚至超過今天高度的假說。（Scientific Reports 2015,5: 10379）