南極洲
冰天雪地,寒風(fēng)凜冽,荒蕪死寂。
這是南極洲留給人類的第一印象。
南極洲作為世界上的第五大洲,約有98%的陸地被平均厚度1.9千米的冰層覆蓋。全洲氣候酷寒,空氣干燥,是風(fēng)暴最多、風(fēng)力最大的陸地,有素“白色荒漠”之稱。
南極洲
然而,在地球幾十億年的演化歷程中,這片冰封的南方大陸,并不都是與冰雪和寒風(fēng)為伴。這里也曾經(jīng)到處都是蔥郁的森林、絢爛的鮮花和各種各樣的動物,是一片生機(jī)盎然的生物樂園,與今天嚴(yán)酷的氣候完全不同!
南極洲二疊系、三疊系、始新統(tǒng)地層中廣泛的煤層以及各種動植物化石,向世人訴說著南極洲曾經(jīng)溫暖濕潤氣候的環(huán)境。
南極洲植物化石
在距今9000多萬年前的白堊紀(jì)中期,南極洲的全年平均溫度約為12C°,夏天平均溫度高達(dá)19C°,如此溫暖的氣候意味著當(dāng)時的南極沒有厚達(dá)數(shù)千公里的冰蓋,盡管存在4個月的極夜,大量降雨也足以支持茂密的植被覆蓋南極洲大多數(shù)地方。
因此,在南極洲這片遼闊的大陸上,森林和沼澤廣泛分布,恐龍自由徜徉,繽紛多彩的植物野蠻生長,甚至棕櫚樹遍布南極洲的海岸,完全是一派熱帶風(fēng)情。
9000年前南極洲想象圖
那么,這樣一個生機(jī)盎然的生物樂園,是如何變成如今寒冷嚴(yán)酷的冰雪世界的呢?
南極往事
全球海陸變遷圖
南極大陸的形成可追溯到3億年前的石炭紀(jì)。從石炭紀(jì)晚期至早侏羅世全球大陸板塊匯聚在一起形成泛大陸。
1.7億年前,泛大陸解體為兩部分,北方為勞亞古陸,南方為岡瓦納古陸。此時北大西洋開始裂開,大約在5000萬年前,北大西洋與北冰洋徹底貫通,北方的勞亞大陸徹底分裂為北美大陸和歐亞大陸。
1.7億年前海陸分布圖
1.5億年前,岡瓦納大陸開始裂解。到了白堊紀(jì),印度板塊與非洲板塊分離并向北運(yùn)動,印度洋開始形成;南美洲與非洲分離,其間形成南大西洋。
與此同時,南極洲與非洲分開并向南運(yùn)動,最終在距今大約8000萬年前的白堊紀(jì)晚期達(dá)到與今日相似的位置。
8000萬年前海陸分布圖
5300萬年前,澳大利亞與南極洲開始分離。
南美洲和南極洲是岡瓦納古陸最后裂離的陸塊。從晚白堊世至始新世,南美洲和南極洲之間以長約900千米、寬100多千米的斯科舍地峽相連接。動物們可以通過大陸橋自由遷徙。
5000萬年前海陸格局
與此同時,地球發(fā)生一場影響深遠(yuǎn)的降溫事件。在5300萬年前至3400萬年前的時間里,全球二氧化碳含量持續(xù)降低,引發(fā)冰室效應(yīng),造成全球氣候降低。
但是科學(xué)家推測,氣候變冷并不足以讓整個南極洲被冰雪覆蓋,那么是什么讓南極洲成了冰封的世界呢?
南大洋環(huán)流
南大洋環(huán)流形成圖
大約 3400 萬年前,由于構(gòu)造運(yùn)動,德雷克海峽開始形成,歷經(jīng)數(shù)百萬年,南美洲和南極洲徹底分離,太平洋和大西洋在這里相互連通, 南極洲大陸最終成為與世隔絕的孤洲。
正是因為海峽的貫通,得以讓洋流暢通無阻地流過,引起了洋流和熱傳輸?shù)闹亟M,形成了環(huán)繞南極洲的獨特洋流——南大洋環(huán)流(Antarctic Circumpolar Current,簡稱ACC)。
南大洋環(huán)流
南極環(huán)流是地球唯一環(huán)繞地球的洋流,也被認(rèn)為是當(dāng)今世界上最強(qiáng)大的洋流,每秒攜帶58億到64億立方英尺的水。它阻礙了太平洋環(huán)流和大西洋環(huán)流將低緯度溫暖的地表海水輸送到南極海岸,讓南極洲徹底成為一個孤島。由于南極環(huán)流的獨特地位,因此有些科學(xué)家提議將南大洋上升為地球的第五大洋。
南大洋環(huán)流
沒有了來自低緯度地區(qū)的溫暖水汽,南極洲內(nèi)陸溫度開始降低,植被開始消失,大陸冰川開始擴(kuò)張,冰蓋開始蔓延,經(jīng)過了幾百萬年,南極洲終于變成了今日荒蕪的模樣。
現(xiàn)今南極
如今的南極洲萬里冰雪,動物們只能蜷縮在大陸的邊緣掙扎求生。但是在千米厚的冰層之下,生命依舊能夠頑強(qiáng)地生長。
南極冰蓋及冰下基巖的三維可視化圖
在過去的幾十年里,科學(xué)家們通過各種手段,勾繪出厚冰之下的隱秘世界,這里也有高山、湖泊、河流。據(jù)統(tǒng)計,南極洲大約有400個冰下湖泊,它們通過冰下河流相互連接。
南極洲冰下的水系
最大的湖泊是處于南極洲東部的沃斯托克湖(Lake Vostok ),長240公里,寬50公里,深數(shù)百米。深層冰芯鉆探發(fā)現(xiàn),湖中含有活的嗜熱微體氫微生物,這表明在隔離了3500萬年之久的冰層之下存在一個深層生物圈,盡管這里高壓、寒冷、營養(yǎng)缺乏,沒有陽光,但生命力頑強(qiáng)的生物們依舊可以利用冰下湖周圍基巖的地?zé)嵯到y(tǒng)存活。
這些生命等待著地球回暖,南極冰消雪融,等待著重見天日,然而那一天到來,對人類將是一場災(zāi)難。
南極洲
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