為什麼南極洲覆蓋冰層的時間比北極早了數百萬年

编辑者: Uliana S

南極冰與岩石海岸線相遇。

一支國際研究團隊揭示了南極洲在大約 3400 萬年前形成厚重冰蓋的機制,當時地球氣溫比現在高出 5°C,而北半球的大型冰蓋直到大約 500 萬年前才出現。

南極快速移動的 Byrd Glacier 穿過 Transantarctic Mountains,從極地高原(左側)流向 Ross Ice Shelf(右側)。

這項發表於《科學》(Science)期刊的研究,由南安普敦大學的湯馬斯·格農(Thomas Gernon)教授領導,並與杜倫大學、德國地球科學研究中心(GFZ Helmholtz)、波茨坦大學、烏得勒支大學及佛羅倫斯大學的同僚共同合作,利用電腦模型模擬了東南極洲過去一億年來的地形演變。

數據顯示,在 2.01 億至 1.43 億年前的侏羅紀時期,南極洲與非洲大陸的分裂發揮了關鍵作用。這一過程引發了「地函波」(mantle waves),即大陸地殼下方物質的緩慢運動,進而逐漸抬升了東南極洲的地表。

因此,到了大約 4500 萬年前,該地區的大部分地帶已抬升至海拔 2 公里以上。正是在這樣的高度,冰雪得以全年留存而不至於在夏季融化,並隨著時間推移逐漸累積,先是形成山脈冰河,最後演變成一整塊巨大的冰蓋。

研究人員特別關注了毛德皇后地(Queen Maud Land)高約 2 公里的沿海斷崖、廣闊的高原,以及被埋在冰層下的甘布爾采夫山脈(Gamburtsev Mountains)。模型顯示,在冰河作用開始時,近一半的山地海拔已超過 2 公里,這為冰雪的持續累積創造了必要條件。

科學家指出,光是靠大氣中二氧化碳濃度的下降並不足以解釋這種不對稱現象:如果二氧化碳是唯一的決定因素,兩極應該會大約在同一時間結冰。而地質抬升則給予了南極洲決定性的先機。

隨著冰蓋範圍擴大,「反照率效應」隨之啟動:亮白的冰面反射了更多陽光,使該地區進一步降溫。此外,較冷的空氣所含的水蒸氣較少,削弱了溫室效應,促使氣溫持續下降。

當時的北極地區並不存在類似的高原或山脈,因此即使在全球降溫的背景下,當地直到很久以後才形成大型冰蓋。

作者強調,地球內部的運作過程預先塑造了地貌,進而促成或阻礙了重大的氣候轉變。這項發現不僅有助於深入了解古代的冰河作用,也能讓我們更精確地掌握現代氣候系統中潛在的臨界點。

本研究結合了地質重建、地震數據與數值模擬,在目前的技術框架下,賦予了研究結論極高的可信度。

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來源

  • Scientists uncover why Antarctica became engulfed by ice millions of years before the Arctic

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