很多人都觉得,地球的变化是一个极其缓慢的过程,似乎每一代人只能看到一些微小的变化。比如说,大陆漂移,板块运动,这些东西听起来好像是几百万年才能看到成效的“慢动作”电影。但是,“海洋与湿地”(OceanWetlands)小编注意到,最近有一项研究让我们看到了一个全新的视角:原来,地球的变化,特别是大陆漂移,可能并不是那么稳定,有时候它也能因为某些短期内的因素,而发生剧烈的变化。就像人类历史上那种一夜之间风云变幻的大事件,可能只需要几千年,而不是几百万年。

这项研究是由科罗拉多大学博尔德分校的两位地球物理学家Tao Yuan和Shijie Zhong共同进行的,于2025年4月23日发表在了《自然》期刊上。这个研究的核心问题其实很简单,就是冰川的消退(尤其是冰河时代结束时冰川的融化),是否能影响到地球的板块运动和大陆漂移?结果的答案,可以用两句话来概括:能!而且效果比我们想象的要大得多。

大约1万年前,随着最后一个冰川时期的结束,北美洲的冰盖开始消退。冰川的融化不仅让大量的淡水流入海洋,导致全球海平面上升,还影响了地球的地壳运动。

▲示意图:中大西洋海岭(红色线条)以及格陵兰岛融化的冰如何导致地球地壳运动发生变化(紫色箭头)。图片来源:Tao Yuan和Shijie Zhong,科罗拉多大学博尔德分校官网

首先,我们得了解一下地球的基本构造。

地球的外壳不是一个完整的、静止的壳,而是由多个板块组成的,这些板块就像拼图一样连接在一起。不同的板块之间存在着相互的推挤、碰撞,甚至是分离。这种板块运动就是大陆漂移的根源。简单来说,大陆漂移的背后,实际上是板块构造在不断地进行“运动”,这些运动改变了地球表面的样子,也塑造了现在我们看到的各种地理景观。

我们都知道,地球的板块活动是由内部的热对流驱动的。地球内部的热量从地核传递到地幔,然后带动地幔上的板块发生运动。这个过程非常缓慢,通常来说,每年大约只有几厘米的移动速度。所以,科学家们过去一直认为,地球板块的运动是非常稳定的,几百万年来,地球的板块就像一辆缓慢前进的火车,稳步地在推进。但问题是,最近的研究发现,这辆“火车”的速度并不是一直保持不变的。

那么,冰川融化究竟是如何影响这些地壳运动的呢?让我们从最近的这项研究说起。大约1万年前,冰河时代结束,全球的冰川开始融化。这些冰川的融化,不仅仅是我们现在看到的海平面上升那么简单,科学家通过研究发现,这一过程中有一个关键的因素,那就是冰川的重量。在冰川融化之前,地球上的一些地方承受了这些巨大的冰盖的重压。想象一下,如果你压在床垫上的一个地方,长期有一个重物压着,当这个重物突然被拿走时,那一块床垫会“反弹”起来,恢复到原来的状态。地球也是一样,当冰川消退,原本被压着的地壳就会出现类似的反弹现象。

▲上图:冰川融雪形成的瀑布,正在从冰崖壁上的缝隙中喷薄而出。©摄影师:赵宇 | 绿会融媒·“海洋与湿地”(OceanWetlands)

这个反弹的过程,其实是非常缓慢的,但它会影响到整个板块的运动。冰川的消退会导致板块上的一些区域开始向上反弹,进而改变板块之间的相对位置。这就像是把一个压在地上的物体突然拿起来,周围的地面也会随之发生变化。这个变化,实际上也影响了地壳的运动方向,尤其是在一些特定的区域,比如靠近冰川的地方。

研究人员通过计算机模拟,回溯到2.6万年前,模拟了当时冰川融化对地壳运动的影响。结果非常令人惊讶,北美洲的板块运动速度在冰川融化后加快了25%左右。这种加速的运动,并不是持续很长时间,但它显示出冰川的融化在短期内确实对板块的移动产生了显著影响。除此之外,研究还发现,冰岛周围的中大西洋海岭扩展速率也发生了明显的波动,特别是在12000年~6000年前,这一波动幅度达到了40%。而冰岛的火山活动,恰恰也与这个时期的海岭扩展有着密切的关系。

这种影响并不仅仅局限于板块运动的加速。这个研究还发现,冰川融化对海底的扩展速率也有着显著的影响。在冰川消退期间,全球的海底扩展速率加快,而在冰川重新积聚的时期,这一速率则有所下降。这一变化不仅仅是地壳的运动,还可能影响到地幔气体的排放、进而对地球的气候产生一定的影响。

▲劳伦泰德冰盖(Laurentide Ice Sheet)是在地球的第四纪冰期(最近的冰期,从大约258万年前至今)多次形成的一个巨大的冰原,覆盖了北美洲的大部分地区。在一些地区,冰盖的厚度可能达到数千米,对地表造成了巨大的压力。冰盖的扩张和消融对北美洲的地貌产生了深远的影响,例如形成了许多冰川侵蚀的谷地、湖泊(包括五大湖的部分)、以及冰碛地貌;它的存在也显著影响了当时全球和区域的气候模式。上图:劳伦泰德冰盖在上次冰期(最近一次大冰期)达到最大范围时的状态。(图片来源:Dalton 等人,2022年,《地球科学评论》)

为什么这些变化这么重要呢?因为这些变化显示了一个长期以来被忽视的事实——冰川消退不光是气候变暖的标志,它实际上可能对地球表面的地质活动产生直接的影响。

地球的板块并不是“按部就班”地在按计划行驶,而是受到了多种因素的推动和干扰。冰川的变化,是地球表面的一种“加速器”,让原本缓慢的过程变得更加剧烈。

说到这里,可能有些人会问,这些研究对我们现在有什么实际意义呢?其实,冰川融化的影响仍在继续。现在,格林兰和南极的冰盖仍在不断融化,这对地球的板块运动、海底扩展甚至火山活动可能产生长期的影响。尤其是在格林兰附近的冰川融化,可能会导致火山活动的加剧,甚至可能会影响到我们全球气候的变化。这就像是一个复杂的链条,一环接一环,冰川融化不仅仅是海平面上升这么简单,它的影响已经渗透到地球的各个角落,甚至可以通过板块的运动,影响到我们周围的火山活动。

▲上图:2023年,冰岛的法拉达尔斯菲亚尔火山爆发。(图片来源:Giles Laurent,维基共享资源)

地球不仅是一个“大机器”,它的每个部分都在复杂地互动着,任何一个微小的变化,都可能引发一系列看似不相关的地质活动。虽然我们目前所处的环境和1万年前的冰河时代已经有所不同,但这项研究却给了我们一个非常重要的启示:地球表面的变化,比我们想象的要更加复杂。气候变化、冰川融化、板块运动,这些看似不相关的现象,实际上是互相联系的,彼此间的影响远比我们以为的要深远。

随着全球气候变暖和冰川继续融化,地球的地质活动可能会再次进入一个活跃期,带来更复杂的变化。对于未来的地球来说,我们不仅需要关注气候的变化,也需要关注这些变化背后的地质活动,它们对地球的演变,甚至对我们生活的环境,都可能带来深远的影响。

▲上图:格陵兰岛的冰山是北极地区一道壮丽的自然景观,它们是从格陵兰冰盖崩解下来的巨大冰块,漂浮在周围的海域中。这些冰山形态各异,大小不一,有的像巨大的冰山堡垒,有的则呈现出奇特的冰雕造型。格陵兰岛西海岸的迪斯科湾是观赏冰山的著名地点,这里的冰山数量众多,景色壮观,吸引了大量游客和摄影爱好者。同时,格陵兰岛的冰山也是气候变化的指示器,它们的大小、数量和移动速度等,都为科学家研究全球气候变暖提供了重要的参考数据。©摄影:王敏幹(John MK Wong)

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文 | 王芊佳

审核 | Richard

排版 | 绿叶

参考资料略

来源: 海洋与湿地