冰河期之谜：过去3.5亿年的地球冰河与暖谷

现在人们对“冰河”这个词已经十分熟悉。2009年最大的新闻，就是在哥本哈根举行的联合国世界气候大会。人们相信，随着几百年工业化发展，气候恶劣变化的趋势越来越明显，许多冰川可能在很短时间内全部融化。

在过去3.5亿年间，地球上曾经出现过多次极其寒冷的冰河期，而位于两个冰河期“山峰”之间的较为暖和的“山谷”便是间冰期。恐龙生活了2.5亿年，当它们在地球上悠闲地“散步”的时候，地球比现在热得多，那时候绿树还长到北极附近。据推测，最后一次冰河期结束于1.2万年前。大约2万年前，天气是如此晴朗，河马还在英格兰东南部赫特福德郡漫游。

南极冰川

让·路易·阿加西这个瑞士科学家起初是一个动物学家，后来成为现代地质学的奠基者之一，1846年移居美国后成为哈佛大学的教授，他的思想影响了一代科学家。当他于19世纪30年代在瑞士阿尔卑斯山研究冰河的时候，他注意到阿尔卑斯山最近缩小过，并发现了在英格兰到处都能找到的牡蛎壳化石。他因此得出结论：冰河曾经覆盖的地区远不止阿尔卑斯山和北部地区。后来，随着地质学家的继续挖掘，更多的这种含有化石的地层被发现了。这意味着冰河有好几次沿着欧洲和北美洲向南部移动，每次开始新的移动之前都隔了一段很长的时间。一种对地球过去的新的认识诞生了：地球曾经遭遇过多次的冰河期。

20世纪20年代，南斯拉夫数学家米卢丁·米兰科维奇精确地计算出了影响地球在太空运行的三个重要因素。第一，地球以椭圆轨道运行而不是正圆——它的轨道更像一个鸡蛋的卵形而不像一个蓝球的圆形。另外，这个轨道会从椭圆形逐渐向圆形转变，然后又变成椭圆形，这个周期为10万年。第二，地轴是倾斜的，与铅垂线方向的倾角在21.5～24.5度（目前正在这两个极值的中间）之间变化，变化周期为4.1万年。第三，地球还围绕地轴作螺旋形自转，就像一个“摇头晃脑”的陀螺，这种摆动称为“岁差”。它保持2.2万年的周期，另外每隔1.9万年会出现一次小的跳跃。

北极冰川(www.xing528.com)

米兰科维奇认为当“岁差”周期和倾角周期达到它们的极端的时候，到达地面的太阳能将大大减少，冰河将再一次开始扩张。科学家们尽管对影响地球环绕太阳运行的椭圆轨道的10万年的周期感到有些怀疑，但还是认为它是有道理的。地球公转轨道从椭圆到圆再到椭圆变化的幅度小于0.3%，这相对于宇宙尺度来说是微不足道的。但是，人们知道地球大气容易受极其微小的因素影响，因此即使利用最先进的计算技术，要想预报范围小于482千米（300英里）区域的长期天气情况也是很困难的事。因此，一些科学家愿意接受这样的事实，即尽管地球轨道只有0.3%的改变也可能引起全球气候发生极大的变化。

1976年，支持米兰科维奇的方程理论的证据终于出现了。当时，研究者发现海洋底部有一些特殊的沉积物，它记录了过去数千年来海水温度的的变化，堪称海水温度的指示器。原来，沉积物中含有一些被称为“有孔虫”的贝壳，有孔虫的贝壳的化学组成随着海水温度变化而变化，这种化学成分就是氧元素。这种动物贝壳中氧元素的普通同位素16O与比它更重的同位素18O的比率随着海水温度变化而变化，当地球变冷时，海水温度较低，有孔虫的贝壳中的16O含量较少。通过对深海钻探获得的最深层的沉积物的测定表明，白垩纪时期的海洋温度比我们现在的温度高出将近20℃。这是一个巨大的变化。不是很激烈但是非常明显的变化已经被发现了，它与开始于11.5万年前的逐渐变冷（那时，英格兰实际上还是热带）一致。这种变冷一直延续到1.5万年前的最后一次冰河期的顶峰，那时，覆盖纽约北部的冰达1英里（约1.609千米）厚——最后，冰的消融露出了长岛，冰融化后的水把陆地变成海洋。

1979年，一个名叫汉斯·厄斯杰的瑞士物理学家前往格陵兰岛，加入了纽约州立大学的切斯特·兰韦领导的小组，通过压碎冰样品，收集到数千年前被冰捕获的气泡中的气体。厄斯杰发现，1.2万年前当世界开始变暖时与1.7万年前最近的冰河期比较，二氧化碳水平在每100万份中高出100份。当这些结果公之于众的时候，新的验证工作在深海沉积物中进行，它得出了同样的结果，二氧化碳似乎是一种加强地球大气的太阳能循环效果的气体。

这种机制是如何起作用的呢？我们现在知道是“温室效应”。在最近的新闻中，我们经常听到关于全球气候变暖的争论。事实上，“温室效应”使得地球上有可能存在生命，最近争论的焦点是全球温度升高是否会引起全球气候失控。我们也知道在这个过程中最重要的因素之一是大气中二氧化碳含量急剧上升。

事实上，许多科学家对完全破解冰河期之谜是持怀疑态度的。人们提出了很多理论，一些已经证明是正确的。当然，如果米兰科维奇循环像许多科学家所认为的那样重要的话，某种答案应该出现在以后2000年左右的时间里，我们会看到一个新的冰河期的开端。然而，还有一个问题，因为人类活动导致过多的二氧化碳和其他温室气体的释放，结果引起全球气候变暖，可能造成整个进程紊乱，如果真是这样，我们可能会迎来一个极地冰雪融化的时期，而不是一个预期的冰河期。据说由于近年来气温快速上升，南极和北极的冰川已经开始大规模融化，北极的冰川可能在2100年左右完全融化，海平面可能会明显升高。2009年12月在哥本哈根召开的世界气候大会上，就摆放着人们制作的“气候难民”的雕塑，以提醒人们如果再不采取有效措施遏制气候变暖，很多岛屿和海边都会变成泽国。