为什么地球上会有冰川期?
第四纪冰川地球史上最近一次大冰川期。冰川的发生是极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪,在重力和巨大压力下形成,冰川从源头处得到大量的冰补给,而这些冰融化得很慢,冰川本身就发育得又宽又深,往下流到高温处,冰补给少了,冰川也愈来愈小,直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。一般冰川为舌状,冰川面往往高低不平,有的地方有深的裂口,即冰隙。冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑斯山山岳冰川至少有5次扩张。在我国,据李四光研究,相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期。现代冰川覆盖总面积约为1630万平方公里,占地球陆地总面积的11%。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山(北坡)、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区,总面积约57069平方公里。
冰川期 glacial age,ice age,glacial period 这是指地球气候酷寒,高纬度地方的广阔区域为大陆冰川(continental glacier)所覆盖的时期。最近的冰川期在更新世,据在欧洲和北美研究的结果,认为***有六次冰川期,五次间冰川期。在日本根据分析冰斗地形(围谷地形,kar)地形发现有两次冰川期。最显著的冰川期是在石炭纪-二迭纪,冰川的遗迹残留于冈瓦纳大陆。除上述两大冰川期外,在欧洲和美洲还发现有前寒武纪、中生代和第三纪的冰川遗迹,但都不太显著。
地球自诞生后,气候也一直在变迁中。地质年代中地球的气候是温暖和寒冷交替著出现。在数十万年以上的极长周期气候中,有大冰川气候周期和冰川时代气候周期。
在震旦纪(大约六亿年前)以前地球上的气候,我们目前并不清楚。从六亿年前前古生代震旦纪起一直到一万年前新生代的第四纪止,地球上的气候***经历了三次大冰川气候。第一次是震旦纪大冰川期,距今约六亿年;第二次是古生代后期的石炭—二叠纪大冰川期,距今约2~3亿年;第三次是新生代第四纪大冰川期,距今约200万年。这三大冰川期气候的时间周期尺度大约是千万年至亿年左右。
在第四纪大冰川期气候中,目前我们已经确知其间气候仍是寒冷与温暖交替出现。这段时间世界各地的冰川进退次数并不一致,不过大多数的学者都同意:第四纪北半球大部有四次冰期、三个间冰期和一个冰后期;在北欧则有五次冰期、四次间冰期和一个冰后期。
中国第四纪冰川遗迹陈列馆
中国第四纪冰川遗迹陈列馆建于1989年,占地1950平方米,建筑面积750平方米,冰川馆是研究我国第四纪冰川学,弘扬李四光及老一辈地质学家爱国敬业精神,向广大观众介绍地质科普知识的爱国主义教育基地。
中国第四纪冰川遗迹陈列馆坐落于北京西郊翠微山下第四纪冰川擦痕处,是世界上唯一的以第四纪冰川擦痕实物为基础建立的博物馆。冰川擦痕是地质学家李捷在勘测永定河引水渠地质、地貌时发现的,并经过了李四光等国内外专家学者鉴定,于1957年被确定为北京市重点文物。陈列馆的展陈分为冰川擦痕遗迹和5米长的画廊,包括鸵鸟蛋、恐龙蛋、三叶虫、猛犸象牙等化石及各种大小不同的冰渍石实物标本和介绍冰川知识及冰川资源现状四部分内容。
中国第四纪冰川遗迹陈列馆介绍了地球和太阳的形成和关系、人类的诞生、冰川的形成和消亡、李四光创立新中国第四纪冰川学说和地质工作者为寻找中国第四纪冰川遗迹所作的不懈努力。
在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期,称为冰河期(ice age)以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次,即前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候,地球的年平均气温曾经比现在低10℃~15℃,全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖,冰川面积达5200万平方千米,冰厚有1000米左右,海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时,气候转暖,海平面上升,大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多,如斯堪的纳维亚半岛的峡湾,北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘,阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰,法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等,都是第四纪冰川作用留下的产物。
约在100万年前,那时世界大陆有百分之三十二的面积为冰川掩盖。人们称这个时代为冰河时代(也叫冰川时代)。
在近一百万年的第四纪中,有过几次冰川期,在冰期之间又有过气候较暖的间冰期。冰期和间冰期的交替造成了地球上冰川的扩展和退缩,并对整个地理环境特别是生物界有极大的影响。
一般所说的冰河时代,主要是指第四纪的大冰川的时代。因为它离我们最近,在地貌及沉积物等方面遗留下许多痕迹,使我们对它了解的比较详细。实际上在整个地球发展史中发生过好几次这样的大冰期,有时冰川的范围扩大到目前在赤道附近的南非、印度和澳洲。根据发展的观点来看,地球上今后还有可能发生大冰川的降临。
加拿大多伦多大学的尼尔· 沙维夫(Nir Shaviv)博士发现了地球冰川期和地球受宇宙射线幅射强度变化相关联的证据,地球冰川期对应于地球受宇宙射线增强的时期。他认为地球上宇宙射线增加源于地球离开银河系螺旋形长臂时爆炸的星体,从而推断地球冰川期发生于太阳系围绕银河系中心运转时离开其螺旋形长臂之时。
有些科学家认为:一个星系的螺旋形长臂是不是其固定不变的特征,它是由所谓的密度波在以五亿年左右为周期围绕星系运动形成的过渡性的结构所决定的。许多大质量短寿命星体在这种密度波中诞生并且在100万年左右以超新星的形式在星系的螺旋形长臂中爆炸。沙维夫博士认为这些超新星爆炸是宇宙射线的主要来源,地球在离开螺旋形长臂时比其它时候受到更多的宇宙射线幅射。他通过研究超过30个在过去几十亿年内不同时期的太空陨石受到的宇宙射线幅射情况来推断地球上相应时期的宇宙射线通量。结果显示太阳系所受宇宙射线幅射强度的周期约为1亿4千3百万年,与地球冰川期周期相同。沙维夫博士说考虑到各种不确定因素,地球上的主要冰川期与地球离开银河系螺旋形长臂时间吻合得非常好。比如在7千万年前我们太阳系进入Sagittarius-Carina螺旋形臂。有证据显示此后地球温度下降了约八摄氏度。
虽然以上的论点还有待进一步研究,但地球上的气候与地球在银河系中的位置有关,这是一个非常的发现,虽然目前我们还不能够揭示其中的奥秘。
关于地球冰川期应是地球气候变化规律的问题。最新一期的美国《科学》周刊有篇报告认为:如果地球气候按现有趋势演变下去,几千年后,将经历一次气温骤降,开始一个1千到2千年的冰川期。
关于地球冰川期应是地球气候变化规律的问题。科学界普遍认为气候骤变是冰川期特有的现象。以往人们通常借助格陵兰的冰川探究过去12万年内地球气温的演变情况。最近,西班牙高等科研理事会的人员将地中海的阿尔沃兰海域(该处的化石被认为能反映整个北半球的气候演变过程)作为参照,首次分析、比较了过去25万年内地球气温的演变情况。目前地球处于冰川间歇期,但测量海水温度在此期间下降了10摄氏度,相当于大气温度下降了30摄氏度。这一变化,对欧洲大陆的植被产生了极其重要的影响。目前地球气候还比较稳定,但与过去几个类似时期比,就发现这种稳定可能被打破。特别是,近200年来大气层吸纳的二氧化碳量是过去2000年的总和。因而,在最新一期的美国《科学》周刊上,他们发表报告认为:如果地球气候按此趋势演变下去,几千年后,将经历一次气温骤降,开始一个1000年到2000年的冰川期。
冰川时代
在地质史上,冰川曾多次滑过地球表面,冲击刻画过大地,形成许多湖泊和沼泽。最近的一次冰河时代发生在大约20亿年前。在加拿大南部,从东向西绵延1000英里的地面上,有一系列原始冰川的沉积物。这块最早的加拿大冰原,想必至少有1000英里长、1000英里宽,数千英尺厚。最新的证据表明冰块曾流到美国北部,至少进入了米歇根地区。
科学家们认为在南非、印度中部和澳洲西部发现的冰河沉积物与加拿大南部的冰河沉积物属于同一个时代。如果是这样,那么20亿年前的冰河时期想必非常广泛,并且延续了数百万年。从那以后,地球经历过若干次冰河时期。
大约在后10亿年当中,地球至少经历过6个主要冰河时期,每次发生的间隔大约为1.5亿年,每次都持续大约5000万年。至于为什么要有这种周期性的冰河时代,这是地球史的难解之谜。科学家们提出不少有关这方面的理论,从洋流的改变到太阳黑子的周期变化等,五花八门,不一而足。但是没有哪一种理论站得住脚,令人信服。很明显,冰河现象是多种因素造成的,但有一点看来是肯定的,地球目前仍然处于冰河时代。
冰川期这个说法可能有些含糊不清。通常这一说法指的是地球上部分地区被冰川覆盖了一二百万年的那个时期。这些时代通常以一系列冰川前进或间冰期(冰川停止前进、溶化、后退)为标志。但是,地质学家所说冰河时代是指全球变冷的那段时间,可能延续了几百万年。前面提到的5000万年的那个时代被认为是冰河时代。很明显,在一个冰河时代里可能、也确实发生过几个冰川期。
最近这次冰河时代大约在6500万年前开始,好像刚巧与白垩纪的大灭绝联系在一起。大量的证据表明地球曾与巨大的彗星或小行星相撞,后者的残余部分飞向外层空间,撞击造成的森林大火发出的大量烟尘弥漫了大气层的低层,挡住了阳光,结果使地球的温度急剧下降,并产生大量酸雨。这样,仅存的恐龙灭绝了,3/4现有植物和动物物种死光了。这次相撞还可能多少改变了一下地球的运行轨道,这就是为什么地球总保持这种温度较低的状态,而且没有任何迹象表明地球可能恢复到中生代适于恐龙生长的较热的气候。
冰河时代的开始是个缓慢的过程。大约在6500万年前南极开始形成冰川,冰面越来越大、变小、又扩大,逐渐形成厚厚的隆起的冰原。大约到2000万年前,冰面覆盖了整个南极大陆,这个过程现在仍在继续。大约到1200万年前,冰川才开始扩散、移动,并覆盖了阿拉斯加山区。在冰河时代,格陵兰冰川比较年轻,因为这块大陆直到大约300万年前才被冰川覆盖。
时光已经进入了新的冰川期,地质学家们称之为更新世。大约在200万年前大量冰川开始向前移动,有时覆盖地球陆地表面的1/4,厚达数千英尺。在这最后一个冰冻时期,冰川由于至少有4次溶化,因此,出现了几度前进、几度后退的现象。现在人们开始发现一些证据表明,冰川在下一次推进时总比前一次更凶猛。最凶的一次大约发生在5万年前,到1万年前停止。每当出现间冰期,全世界的气候就平均变暖,比现在还要暧得多。通常间冰期要持续好几千年。即使在最后这次冰川推进的高峰期,也有过若干次停止前进、发生溶化的过程,全世界的气温也在慢慢回升,也有上下波动。科学家们认为地球仍然处在冰川阶段,因为1/10的地球表面仍然被坚冰覆盖。
格陵兰和南极地面上覆盖着***达500万立方英里的冰,世界各地崇山峻岭中峡谷冰川更是司空见惯。但是历史记载清楚的表面,100年来地球正在经历一次间冰期。瑞士在本世纪初兴建的游览胜地曾使游客对冰雪美景一览无遗,而现在,那冰雪世界早已荡然无存!如果这次间冰期继续下去,地球上的冰川全部溶化,海面将上升200~300英尺,淹没全世界许多大城市。像纽约、波士顿只能由背负水下呼吸器的蛙人去参观游览了。
也许这次间冰期是暂时的,在未来的数千年中地球将会再次变冷,再次经受冰冻。巨大的冰山将再次出现并向世界各地推进,吞没前进道路上的一切文明。或许冰川期确实正在结束:这一切只有让时间和被淹没的沿海城市能说清楚。
一百年前,当居维叶指出地球上曾经经历过多次“革命”的时候,有人便批判他“在词句上是革命的,而实质上是反动的”。然而,现代地质学却证明了地壳的造山运动和近百万年来地球几经冰河,冰川洗劫的事实。
地球上的冰河,冰川究竟是怎样造成的呢?以往的解释有:一曰天文因素,二曰地轴倾斜,三曰两极位移,四曰火山活动,五曰构造运动。
但所有这些解释都不能回答一个问题:地球存在了大约四十六亿年,七千万年前就有了类人猿,何以单单到了近一百万年前的新生代末期第四纪的更新世才出现了几次冰河,冰川时代呢?
从笔者创立的宇宙和谐爆炸说来分析,天文因素完全可以排除,而地轴倾斜也不是地球产生之后形成的,两极位移又甚微,局部的火山活动和构造运动绝不可能释放出造成冰河时代那么大的能量。
笔者认为,冰河时代的形成必须具备两大条件:第一、地球温带和热带必须有一个急剧的降温过程;第二、天空中必须有厚得惊人的水蒸气层出现。两条件缺一不可。
在我们认定天体协调和谐而作有规律运行的情况下,地球温带和热带怎样才会出现急剧降温过程呢?我们应当从现代人夏天喝汽水中得到启发。汽水中含有什么,不就是CO2吗?CO 2进入腹中吸收了大量的热量,它膨胀而冲出体外后,体温便下降了。这就告诉我们。在冰河时代到来之前,地球温带和热带必须产生出大量CO2。当这些比重较大的CO2携带着热量沿地球表面向低温地带流动时,由于热交换便会使整个地球表面温差缩小而逐渐趋于同温。这样,全球表面温度的升高便会引起水的大量蒸发,特别是极地的冰雪,由于具有80卡的凝固热最容易吸取热量而升华。于是这些水蒸气便在高空形成了遮天蔽日的水蒸气层。像《盘古王开天辟地》中说的那种“混混沌沌的一团气”的时代便出现了。这种“混混沌沌的一团气”的时代,只有等待地球温带和热带形成的CO2进一步带走热量而逐渐冷却,天上的水蒸汽才会凝结成雨滴降落。当CO2更进一步地带走热量使地表温度降到0℃以下时,天上的水蒸汽才能变成雪,因此才会出现冰河,冰川时代。
我们知道,据地质学考察,冰河时代地球温带积冰最厚达四五百米,寒带积冰最厚达二三千米以上。要造成这么惊人的降温,必须是多得惊人的CO2才行。这么多的CO2究竟是怎样产生的呢?那可不是森林燃烧、火山活动和构造运动所能产生的。
现在让我们从热量角度来证明冰河时代绝不可能是火山活动所造成。我们先来计算一下,到底要多少2000℃高温的岩浆才能形成冰河时代。
我们知道水的汽化热是539卡,也就是说要使1立方厘米常温的水变成蒸汽最少要600卡热量。我们假定岩浆的比重为3、比热为0.2,那么,一立方厘米2000℃的岩浆便含有1200卡的热量。两相比较,一立方厘米岩浆的热量可以使二立方厘米的水变成蒸汽。我们再假定冰河时代的冰可以在地球整个表面平均铺五十米厚,那么,地壳内喷出的岩浆最少也要平均覆盖整个地球表面二十五米厚才能造成冰河时代。按地球表面为4.8×1014平方米来计算,这个岩浆的体积应为1.2×1016立方米,即为地球整个大陆表面(1.5×1014平方米)而厚为75米的体积。但是,这么大体积的而又是近百万年形成的火成岩在地质学上发现过吗?那当然是不可能的。可见,冰河时代是火山活动和构造运动形成的理论是站不住脚的。
我们现在来看看如果用核聚变需要多少聚变物质就可以形成冰河时代。
氘和氚通过聚变产生一克氦释放出的能量相当于十二吨煤的发热量,(每公斤标准煤的发热量按7000大卡计)即产生一克氦发出1.2×107大卡热量。而2000℃高温的1.2×1016立方米岩浆,(比重为3,比热为0.2计)含热量为1.44×1022大卡。这就是说,大约具有1.7亿吨氦的核聚变物质就可以造成全球的冰河时代。
那么,一百万年前的冰河时代又是不是由核大战造成的呢?笔都提出以下问题来与读者讨论:
一百万年前是否有一个人类繁荣时期?
地球存在了四十六亿年为什么在一百万年前才出现冰河时代?
七千万年前就出现了类人猿,怎么会在这漫长时期的一百四十分之一的五十万年内才出现“从猿到人”的飞跃进化?
人类从没有文字的蒙昧状态到发明出核武器来只经历了五千年,这是七千万年的一万四千分之一,难道说人类在五千年以前几乎是处于停顿状态吗?
为什么至今在最适合人类繁衍的地球的温带和热带很难找到类人猿或古人类的化石?
为什么现代人的祖先都是由极地附近迁来的?
为什么十五年前法国和加拿大的联合考古队会在北极圈内发现史前监狱及其地下埋藏的鲸鱼骨上的人物画像?
为什么世界上有那么多超现代科技的文化成果?像中国的八卦、《易经》,埃及的数学“幻方金字塔”、金字塔以及法老墓中的放射性物质等等,这到底是怎么来的?
中国的古老传说《盘古王开天辟地》、《羿射九日》,希腊哲学家普拉顿著作中的“阿特兰蒂斯大陆文明”的极乐世界等难道是纯出于虚构吗?
关于外星人和飞碟的“重返地球说”是否有点道理?外星人中是否真有上次人类文明被毁灭前飞离地球的人类的后裔?
我们姑且不信人类的“外星移种”说,就是按进化论来分析,七千万年前地球上大量森林和动物的出现早已为人类提供了生存繁殖和发展的良好条件,既然现代考古学家认为经历五十万年寒带的猿可以变成人,难道说比五十万年长一百倍的五千万年热带的猿就不会变成人吗?既然五千年人类就可以由蒙昧状态到发明出核武器来,难道比五千年长四千倍的两千万年,即到一百万年前人类还搞不出核武器来吗?一百万年是五千年的二百倍了,人类几经兴衰,因而一百万年内出现过几次核战争造成的冰河时代又有什么不可能呢?每一次都是人类最爱居住的温带和热带繁荣地区的人类被毁灭,高温使他们的尸骨全变成了CO2和灰烬,他们最集中的地区变成了沙漠,这就是至今在温带和热带考古工作者找不到遗迹的原因。只要我们注意到沙漠大都处在温带这一事实,而且注意到像沙特阿拉伯大沙漠三面环海,对于通商航海都当是繁荣的位置,就应当想到现在的沙漠正是人类远古文明时代的繁荣地区,当那里的有机物,石灰岩都因核战争产生的高温而释放出CO2等气体之后,留下的便是大量SiO2的沙子了。
在上述符合情理推定的基础上,我们就可以按照现代的科技水平和社会状况进一步设想冰河时代以前人类的社会状况。如果我们根据目前已知的超科技成果去认定那时人类的科技远超过了现代的科技水平,人类也都集居在地球的温带和热带,世界各国有了比现在更加雄厚的核储备,后来由于人类不和谐而产生了核战争,把温带和热带的居民全消灭了,寒带的居民,只剩下住在两极的类似今天的爱斯基摩人那样的落后民族以及临时在两极做艰苦工作的极地工作者和犯人。
那么,核战后地球的状况该是怎样的呢?核聚变的高温使地球表面的有机物、人类骨骼、煤炭和石灰石释放出大量的CO2。这些携带着大量热量的CO2,由于比重较大和过高的温度便迅速沿地表流遍全球,使整个地球普遍升温,海水和极地的冰雪不断蒸发出大量的水蒸汽。这些比CO2轻的水蒸汽便升到高空,形成遮天蔽日的厚厚的水蒸汽层,“混混沌沌一团气,里面没有光,没有声”的时代便在大地上出现了。而水蒸汽层下面的CO2仍在不断地大量带走经过核战地区的热量,使该地区不断降温。冷到一定程度高空的水蒸汽便会凝成雨滴降落。当CO2进一步带走热量,就会使经过核战的地区的温度接近两极而低于零度,高空的水蒸汽层便凝结成雪片下落了。由于高空的水蒸汽层惊人的厚,而且是逐渐冷却的,所以下雪的时间特别的长,下得也特别的多,于是地球上的冰河冰川时代便形成了。