环境

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地球磁场已有42亿岁

地球磁场由地球外核内不断旋转的液态金属产生，也被称为"地球发电机"，需要地球释放出的热量驱动，而组成地球外表的岩石板块——板块构造的运动有效地帮助热量从地球内部转移到了表面。磁场是保护地球生命免受太阳辐射危害的"盾牌"，如果没有磁场，那么从太阳发出的带电粒子流——太阳风将侵蚀地球的大气层和海洋，因此，磁场使生命在地球上生活成为可能。鉴于地球磁场的重要性，弄清楚它究竟形成于何时，是一个重要的科学问题。自2010年开始，科学界普遍认为，地球磁场的年龄为34.5亿年。然而，近期由罗切斯特大学的地球物理学家约翰·特瑞德诺领导的研究团队，通过对一些对磁敏感的矿物质进行分析，发现地球磁场的年龄或为42亿年，比以前认为的早了7.5亿年。这一结果表明，地球初期就拥有磁场和板块构造，这个古老的磁场或是目前地球宜居而火星并不宜居的一个关键原因。据以前所知，最古老的类地行星磁场出现在火星上，差不多40多亿年前就存在。但随后的某个时间，这个磁场消失了。比较地球和火星的进化情况，我们会发现，火星曾拥有更稠密的大气层和水，但由于失去了磁场的保护，太阳风的侵蚀导致大气层和水都失去了，而地球一直拥有一个强有力的磁盾牌，使得它适宜人类居住。（Science 2015，349：521-524）

万年前大气碳浓度剧增之谜

冰期是人类所在的第四纪的主旋律，大部分时间里都是冰天雪地。1.8万至1.1万年前，地球进入所谓的末次冰消期。由于冰川消融，当时的气候发生剧烈变化，大气二氧化碳浓度增加约80ppm（1ppm为百万分之一），海平面上升约120米。冰芯记录显示，那时大气二氧化碳浓度在百年尺度上有3次陡增，其中后两次伴随着北大西洋高纬地区突然变暖，被认为与北大西洋洋流变化有关，但一直未有确凿证据加以支持。近期，研究者利用放射性碳并结合铀系放射性同位素定年技术，对从赤道大西洋和南大洋（也叫南极海）德雷克海峡采集的深海珊瑚化石进行分析，重建过去2.5万年来的海洋变化。分析表明，赤道大西洋深水的放射性碳含量在1.48万年前和1.17万年前开始快速增高，每次持续200年左右。但每次增高事件后，德雷克海峡和赤道大西洋深水的放射性碳含量很快变得一致，说明从北大西洋所带入的深水放射性碳很快就能到达南大洋。在这两次事件中，大西洋中被称为子午翻转的洋流循环速率突然大幅增加，远远超过现今水平，从而"冲刷"深海，将海底深处在冰河时期存储的大量二氧化碳释放至大气中，这应是同期两次大气二氧化碳浓度突然上升的关键原因。（Science 2015，349：1537-1541）

藏北早中新世的古海拔

青藏高原的抬升作为新生代重大地质事件，不仅直接改变了亚洲的地形、地貌、气候和生物多样性格局，甚至影响了全球的气候变化。近年来的地球物理、地球化学以及生物学研究，使得青藏高原的抬升历史逐渐清晰化。目前被普遍接受的观点认为青藏高原的抬升由南向北分步进行，藏南在中新世已达到今天的高程。然而，对藏中及藏北地区在中新世时期是否早已达到现在的高度还存在很大分歧，这也使藏北的抬升历史成为完整理解青藏高原抬升过程的重要"瓶颈"。近期，研究者首次发现、描述和报道了在藏北可可西里地区五道梁盆地（海拔4611±9米）早中新世五道梁组地层发现的小檗叶化石。发现该化石植物的最近亲缘种为亚洲小檗，该亲缘种植物现今还生活在喜马拉雅山南坡海拔范围914米至2450米之间的地区。考虑到全球中新世与今天存在温度差异，经过海拔校正后，研究者估测藏北可可西里的古海拔在1395至2931米之间，这意味着在过去的17个百万年中，该地区至少抬升了2000至3000米。这一发现不支持先前有关藏北地区在中新世之前已抬升甚至超过今天高度的假说。（Scientific Reports 2015,5: 10379）