地球表面下的轰动可能感觉遥不可及,但这些活动可以帮助形成决定海洋循环、气候模式,甚至动物活动和进化的陆地块。事实上,科学家们认为,数百万年前从地球地幔中喷出的热岩石柱可能在人类进化的故事中扮演了重要的角色。
在《自然评论:地球与环境》上发表的一篇论文中,国际研究小组调查了2000万年前连接亚洲和非洲的大陆桥的形成,该桥通过现今的阿拉伯半岛和安纳托利亚连接两地。
论文将先前发表的研究和德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院及GFZ亥姆霍兹地球科学中心创建的新模型结合在一起。
这一土地的逐渐抬升使得长颈鹿、象、犀牛、猎豹甚至人类等动物的早期祖先,能够在非洲和亚洲之间游走。陆地的出现结束了非洲与其他大陆7500万年的孤立。
“这项研究与‘我们的星球是如何变化的?生命与构造之间的联系是什么?’的问题相关,”研究的合著者,杰克逊学院地球与行星科学系暨地球物理研究所的教授托尔斯滕·贝克尔说。
故事始于5000万到6000万年前,当岩石板滑入地球地幔时,形成了一个“传送带”,使得热岩在一个地下火柱中沸腾,并在大约3000万年后到达地表。这种地幔中的对流活动,加上构造板块的碰撞,创造了抬升的陆地,促成了古特提斯海的闭合,将其分裂为现在的地中海和阿拉伯海,并第一次创建了连接亚洲和非洲的陆地块。
这项研究的主要作者艾文·斯特劳梅在杰克逊学院担任博士后研究员时分析了这一地质活动的广泛后果。他表示,陆桥的出现与动物进化息息相关。
斯特劳梅说:“由于这些特定的过程——地幔对流及其相应的动态地形变化,这条浅海通道比它本来可能闭合的时间要早几百万年。如果没有热柱,你可以说大陆碰撞的情况会有所不同。”
在这种情况下,时机至关重要。如果在非洲和亚洲连接之前再过一百万年,那些进出非洲的动物可能会走上不同的进化路径。这包括今天人类的祖先。
在陆桥完全闭合之前的几百万年,人类的始祖从亚洲来到非洲。虽然这些灵长类动物在亚洲最终灭绝,但它们的谱系在非洲多样化。当陆桥完全出现时,这些灵长类动物重新定殖亚洲。
斯特劳梅说:“这是一个例子,说明地球的长期对流演化与生命的演化之间的关系。”
阿拉伯半岛的抬升也对海洋循环和地球的气候产生了重大影响。附近的海洋温度升高,进而扩大了季节性温度范围,使得从北非到中亚的一片土地变得更加干旱。研究人员认为,这座陆桥的形成是使撒哈拉沙漠化的最后触发因素。而这些地形变化增强了亚洲的季风季节,使东南亚变得更湿润。
这篇论文将跨越板块构造、地幔对流、地形和古地理、进化人类学、哺乳动物进化、气候演化和海洋循环等主题的现有研究汇聚在一起,讲述了这些地幔动态的广泛影响的连贯故事。
贝克尔说:“至少对我们来说,这是对近期进展的一种引人注目的——也许有点挑衅——总结。”