21张绘画完美演绎地球演化新说!

2018-07-05来源:中青在线 作者:来点科学

我们生活的地球

是宇宙中一个独特的星球

具有丰富的演化历史


超大陆形成

裂解

漂移

碰撞

火山喷发

熔岩溢流

冰河生长消融

碳循环

……

它们之间有没有内在联系?


是什么力量如此巨大

一直推动着地球

从诞生开始就无休止地不断演化? 


地球给我们留下了

一系列至今未解的地质之谜。


今天,来点科学(ID:zqbscience)刊发一组体现科学与艺术完美结合的作品,由大连理工大学唐春安教授与鲁迅美术学院画师刘爽先生联袂打造,以绘画形式,简述了唐春安近年提出的地球演化新说《地球大龟裂》。


该新说指出地球的演化历史,就是一部地球在热驱动下破裂的损伤史,是一部地球热能在岩石圈破裂过程中不断冷-热转换和渐进衰变的历史。

(地球演化过程中的温度周期)

· 1 ·

46亿年前,太阳系形成八大行星和卫星时,诞生了我们赖以生存的神奇地球。

· 2 ·

 

地球形成初期,它只是一个炼狱般炙热的星球,一个爆裂的世界,被岩浆海完全覆盖。没有大陆,没有海洋,没有生命。

· 3 ·

时光荏苒。熔岩冷却成坚硬的岩石地壳,就像给地球盖了一个“大锅盖”

· 4 ·

“大锅盖”阻止了地球内热外泄的进程,地壳表面得以经历持续降温,造成大气中的水蒸气冷凝降落,最终才有了地球浩瀚的大海。

· 5 ·

早期过度降温的地球回暖缓慢,地球的前半生几乎一直在经历缓慢降温。直到23亿年前,地球进入诞生以来最寒冷的冰冻时期,发生第一次雪球事件

· 6 ·

雪球地球期间,地球几乎被整体冰雪覆盖。但是,地球并没有因此消沉。即使在地球的极寒时期,地表虽是冰天雪地,冰下却是热液滚滚。来自地球深部的热量源源不断地输入冰盖下的海底世界,地球的回暖只是时间问题。

· 7 ·

冰盖下的海洋受来自地球内部升温和热液影响,产生高温、高压水汽,并冲破冰盖喷射到地球表面。海底缓慢升温,冰盖逐渐消融,地球进入回暖期。全球性冰盖的消融,全面恢复了地球的光合作用机能,成为地球演化史上发生两次富氧事件的重要推手

· 8 ·

地球内部的热量,除了来自地球形成初期的原始热,更重要的是来自地球内部的放射性元素衰变产热。这些内部热能造成地球升温膨胀、扩容挤压、抬升开裂,造成超大陆裂解。

· 9 ·

地球大龟裂,就是地球内部升温膨胀的极端效应,也是板块构造活动的开端。随着地球温度周期的大幅度波动,超大陆经历聚合-裂解的多次循环,最终造就了今天地球的六大板块

· 10 ·

地球大龟裂,不仅制造“热点”、形成火山链,也将造成壳-幔边界的大规模降压,触发具有吸热效应的降压熔融和具有失热效应的玄武岩溢流,是控制地球冷-热周期变化的根本原因。

· 11 ·

岩石圈的封闭和开裂,具有“高压锅阀”效应,使得地球内部的热量产生周期性积累与释放,不仅调控着地球内部的温度变化,而且也是地球表面气候产生周期性冷、热波动的根源。

· 12 ·

“春江水暖鸭先知”。由于地球的热量主要来自地球的内部,因此,冰河期结束过程中,最先感知地球回暖的是海底世界。海底热液区不仅是生命的摇篮,海洋生物也毫无悬念地成为地球进入生机勃勃生命周期的先驱。

· 13 ·

随着地球变暖从海底延伸到陆地,早期的海洋生物也逐渐向大陆迁徙。寒武纪生物大爆发,则是地球冷-热周期变化中生物宜居期的产物。地球演化的温度周期才是影响生物演化进程的环境驱动力

· 14 ·

全球变暖的最主要原因来自地球内部的热量积累。火山大爆发则是全球变暖的极端表现。地球的内热是一切构造运动的驱动力。板块裂解和漂移、碰撞俯冲和造山,都具有与地球内热周期的相关性。超大陆聚合与裂解,构成数亿年周期的威尔逊旋回,本质上就是岩石圈对地球热周期的响应

· 15 ·

地球内部的热量积累,不仅是地表高温、干旱的真正原因,也是海枯石烂、大陆沙漠化的罪魁祸首。蒸发与降雨构成的地球水循环平衡,主要受控地球所处的热周期状态。海平面大幅度升降与地球大幅度的冷热波动具有不可分割的内在联系。

· 16 ·

地球内部增温,波及到地球表面,可加速地热的蒸发作用,促进全球蒸发岩发育,称为盐岩。震旦纪-寒武纪、二叠纪-三叠纪和侏罗纪-白垩纪交汇时期,是6亿年以来地球演化史中出现过的三次极端高温期,造成了全球尺度的蒸发岩省事件(大规模的蒸发岩省出现)。


· 17 ·

地球内部增温的过程,也是造成地表生物环境劣化的内因。内部升温必然造成地表气候变暖和极端高温环境,诱发大规模火山喷发和巨量玄武岩溢流,造成生物环境的重大灾变,是地球演化历史中多次生物灭绝的根本原因。显生宙五次生物大灭绝,有四次与超大规模火山喷发事件相关

· 18 ·

地球内部增温,造成南极4000米冰盖底部形成了一个世界第七大淡水湖。冰下河道纵横交错,冰盖底部的裂谷,长度远超科罗拉多大峡谷,成为贯穿地下的重要热流通道。南极西部冰原的升温异常,并非与气候变暖相关,而是与冰盖底部的火山活动直接相连

· 19 ·

尽管大规模火山喷发可能造成火山灰“遮阳”效应,使地球表面的温度短暂降低,但与长达数万年以上的冰河期相比,火山灰停留平流层的时间十分短暂,其遮阳效应十分有限

· 20 ·

真正造成亿年周期地球地球变冷的原因,则是超大陆裂解触发的大规模玄武岩溢流事件。由岩石圈破裂造成的降压熔融效应,将触发长达数万甚至数十万年的玄武岩溢流活动。熔岩形成过程中的吸热和溢流过程中的放热,才是地球变冷的重要机制。


· 21 ·

地球演化的历史,就是地球热能在岩石圈破裂过程中不断冷-热转换和渐进衰变的历史。尽管宇宙的寒冷注定了活力四射的地球将最终趋向衰亡,但地球内部以放射性衰变产热为主的自身产热,却是维系地球生命周期脉搏的原始驱动力,推动着地球从诞生开始就无休止地不断演化。

唐春安,1958年3月生于湖南安江。1981年毕业于中南大学采矿专业,1988年获东北大学博士学位,1991-92赴英国帝国理工学院做博士后研究。国家教育部长江学者特聘教授,95年获得国家杰出青年科学基金资助。现为大连理工大学教授、博士生导师,中国地质大学特聘首席教授。国务院第五届地矿油学科评议组成员,中国岩石力学与工程学会副理事长。


主要从事岩石破坏机理及其岩石工程灾害模拟分析、监测预警方面的研究工作。在国内外多种学术刊物发表各类学术论文300余篇。著有《Rock-Failure Mechanism》、《岩石破裂过程中的灾变》等学术专著六部。近年来,热心地球科学探索,从龟裂的形成机理入手,基于热力学、物理学和力学基本原理,提出了以地球自身热平衡为驱动力的地球演化新假说:地球大龟裂。


【编辑:吴蕴聪】

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