大约4.45亿年前，美国东部（极左）坐落在热带地区，岛屿弧形 - 大陆碰撞形成了阿巴拉契亚山脉。这次碰撞提升了吸收二氧化碳的岩石，导致冰河时代持续了数百万年。
图片来源：加州大学伯克利分校的Nicholas Swanson-Hysell
加利福尼亚大学的科学家们认为，他们知道为什么过去十亿年来地球一般温暖而温和的气候偶尔会被寒冷的啪啪声所打断，这些萧条将冰柱笼罩在冰上并偶尔将地球变成雪球。
他们说，关键的触发因素是热带地区的山地形成，因为大陆陆块与火山岛弧相撞，例如阿拉斯加的阿留申群岛链。
在很大程度上，地球的气候是由大气中的二氧化碳量驱动的，这会吸收热量并使地球变暖。虽然自工业革命以来燃烧的化石燃料已将二氧化碳水平推高到300万年未见的高度，但地球过去的二氧化碳水平甚至更高，恰逢没有大冰盖存在的温暖时期。
事实上，地球的默认气候似乎温暖而温暖。在过去的10亿年中，没有冰川的时期主导了四分之三。
然而，在那段时间里，有六个冰河时期冰冷，其中两个严重到足以将地球变成一个冰雪覆盖的地球，冰层覆盖了大部分地表。是什么引起了这些寒冷的插曲？
在本周出版的“科学”杂志上发表的一项研究中，研究小组得出结论认为，当火山弧与热带地区的大陆相撞 - 这是地球不断移动的构造板块的必然结果 - 它们引发全球降温，导致冰川气候有广泛的冰帽。
由于印度尼西亚群岛的部分地区被推向澳大利亚北部山区的山脉，现在正在发生这种冲突。结果是有山脉含有被称为蛇绿岩的岩石，这些岩石具有从大气中去除碳的高能力。在地质时期，火山喷发的二氧化碳与通过与岩石的化学反应消耗的二氧化碳之间存在平衡作用。富含钙和镁的岩石，如蛇绿岩，是消耗二氧化碳最有效的方法。当这些元素从岩石中释放出来时，它们会与二氧化碳结合，进入海洋，形成石灰石，将二氧化碳锁定在岩石中，并保持数百万年。
“地球有一个长期的碳封存计划，”加州大学伯克利分校的地??球和行星科学助理教授Nicholas Swanson-Hysell说，他与加州大学圣塔芭芭拉分校地球科学系教授弗朗西斯麦克唐纳一起设计这项研究。 “我们知道这些过程可以保持地球气候的平衡，但确定导致百万年时间尺度上非冰川和冰川气候变化的因素是一个长期存在的难题。”
不幸的是，对于地球的未来而言，消耗二氧化碳的地质过程是缓慢的，无法应对石油，煤炭和天然气燃烧产生的大量二氧化碳排放。 Swanson-Hysell说，几千年来，地球的天然碳封存计划将恢复平衡，但这将是现代文明的漫长等待，现代文明在地球当前较凉爽的气候中取得了如此成功。
阿巴拉契亚人遭遇重大冻结
2017年，Swanson-Hysell和Macdonald提出，与印度尼西亚今天发生的碰撞类似的碰撞引发了4.45亿年前的一次大冰期。这次碰撞发生在阿巴拉契亚山区建设的第一阶段，当时美国东部位于热带地区。在温暖湿润的热带地区，最终隔离碳的风化反应更加高效，从而导致大气中的二氧化碳减少，而且行星温度降低数百万年。 UC研究人员的工作建立在麻省理工学院的Macdonald和Oliver Jagoutz提出的类似建议的基础上，认为这些过程对于过去9000万年的冷却非常重要。
这项新研究加强了这种热带碰撞与全球气候之间的联系，由Swanson-Hysell，Macdonald和Jagoutz以及加州大学圣塔芭芭拉分校的加州大学伯克利分校研究生Yuem Park和Lorraine Lisiecki进行。
在目前的研究中，伯克利/圣巴巴拉/麻省理工学院的团队使用最先进的地球古地理模型来重建这些山地建筑事件在过去5亿年中的地位。他们发现，在这段时间内，所有三个主要的冰河时代都发生在热带地区的火山弧 - 大陆碰撞之前，热带以外没有碰撞引发冰河时代。
“虽然我们认为这个过程非常重要，但热带地区和冰川气候环境之间的关系比我们预期的要清晰，”Swanson-Hysell说。
该团队的理论也解释了为什么冰河时代即将结束。随着这种碰撞停止下来，岩石暴露越来越少，或者当岩石从热带雨带中漂移出来时，碳封存效率降低，二氧化碳含量随着火山爆发的持续升高而上升，地球再次升温成非冰川气候。
Swanson-Hysell将于4月12日星期五在奥地利维也纳举行的欧洲地球科学联盟年会上介绍该小组的研究结果。
