几亿年前的温度怎么测?别告诉我用温度计!

作者:骆昌芹来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-07-24

几亿年前的温度,也不是不可知的。

        “今天气温是多少?”只要看一下温度计,你马上就能回答出来。可是,如果我问你几亿年前地球上的气温是多少,你一定会被难住了。你感到奇怪:几亿年前的温度怎么能测定出来呢?难道有这样的温度计吗?

吐鲁番的温度计

吐鲁番火焰山脚下的金箍棒温度计(图片来源于《春城晚报》电子版)

 

        测温技术的突破

        人类在征服自然的长期实践中,创造了不少测温技术,制造出各种各样的温度计。早在一百多年前,英国医生阿尔伯特就发明了玻璃水银温度计。近几十年来,温度计家庭中又出现了热电隅温度计、金属电阻温度计、晶体管温度计等许多新成员,它们种类繁多,性能各异,个个身手不凡。然而,这些温度计都只能测定现在的温度,如果要测定几亿年前的温度,它们就无能为力了。

测量室外温度

测量室外温度(网络图)

  那么,用什么方法可以测量古时候的温度呢?1947年,美国科学家尤里和比奇莱森,首先创造了地球化学测温技术。尤里和他的研究小组,曾对一个数百万年前的动物化石介壳进行分析,居然知道那动物是夏天出生,一共活了四年,然后在春天死去。1961年,另一个科学家埃米利亚尼,研究了从大洋底取出的岩芯中的有孔虫目介壳化石,发现了地球海洋的温度在三千万年前约为7℃,一千万年前约为6℃。

  灵敏的同位素温度计

        几亿年前的温度早已时过境迁,为什么现在还能测量出来呢?其实,一切物理、化学的变化,生物、大气、海洋、地壳的活动,都与温度密切相关。科学家告诉我们,如果我们能找到地质历史时期温度变化在地球上留下的痕迹,就能知道当时的温度。人们从地球化学的氧同位素分析着手,终于找到了一种测量古温度的可靠方法。

       学过化学的人都知道,氧元素是个大家族。按照氧原子核里的中子数目,分别称为氧16、氧17、氧18。弟兄们脾气不一,秉性有别,其中氧18的核反应能力大大超过了氧16和氧17,可它的数量特别稀少。据统计,在自然界中,每形成500个氧16,才会产生一个氧18。不过,你可别小看了它,要知道正是这少量的氧18,帮了人们的大忙。因为在自然界中,氧同位素的比值,会随着温度的变化而变化。当生物体活着的时候,它们体内氧同位素的比值,同生存的环境温度有一定的关系。当这些生物体一旦死去,它们体内的这种同位素比值就不再变化了。亿万年后,这些生物体的遗骸成了化石,人们只要用化学方法先从化石中提取氧,再测出氧16和氧18的比值,就能知道当时这些生物生活的环境温度了。你看,氧同位素的比值,真可称得上是一架灵敏的温度计。  

       测定海洋的古温度

       你也许会问,这种方法测出的温度准确吗?告诉你,现在,在测量地质历史时期温度方面,除了氧16和氧18的比值法以外,科学家还找到了其他一些可以了解古温度的方法,用那些方法,人们能测出温度的相对高低,分出天气的冷暖。例如,从海底取出的岩芯,记载了海洋中各种古生物的数量,而古生物的数量和当时的海洋温度之间,是有密切关系的。海洋中生活着众多的生物,海水的温度必然影响各种生物的数量。海洋中的有孔虫属中,有一些敏感种类,温度高时数量比较繁盛,温度低时数量就大为减少。

地质专家在观察岩芯(图片来源于新浪博客)

地质专家在观察岩芯(图片来源于新浪博客)

        科学家们还发现,在海洋中,有一种对冷暖变化特别敏感的敏圆辐虫,如计算它的数量与有孔虫总数的比率,就可以推算出当时的海洋温度。计算结果表明,高的比率与冰期的暖水有关,低的比率与冰期的冷水有关。

       更有趣的是,螺壳的旋卷方向还与温度有关哩。你也许不会去注意今天的螺丝壳向哪个方向旋卷的吧。可是科学家们注意到,凡是右旋的截锥圆辐虫的介壳,都与比较温暖的环境有关;而左旋的介壳则与较冷的环境有关。因此,从螺丝壳左右旋卷的比率,可推断盘古代的温度。

       近20年来,地球化学测温技术发展迅速,日趋完善。科学家们运用各种测试手段,逐步搞清了各个地质历史时期的地球温度。他们告诉我们:在一亿年前,地球上各个海洋的平均温度为21℃,一千万年后,缓慢下降到16℃,又过了一千万年,再度上升到21℃,以后又逐渐下降……

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