== 字幕制作：雨过晴==
瑞士阿尔卑斯山的 崎岖山峰之中
有一连串怪异的地质特色
多年来这些特色有如谜团
一直到地质学家 学会如何解读地貌后
才发现了一连串 改变地球重大事件的初步线索
“冰天雪地”
这是瑞士中部乡间的巨砾
它已经成为国家纪念碑
当地地质学家史陆奇 解释它的重要性
我们所看到的 是一块很奇怪的岩石
其实这里不是它的出处
它的结构跟这里的岩床不同
岩床是美丽的沙岩
而这是一片麻岩
所以这一定是来自别的地方
一旦你环顾瑞士阿尔卑斯山
你会发现 这个物质是来自瓦来斯州
所以它行进了
大概是两百到两百五十公里
才来到这里
这个巨砾非常的不规则
当然了 人们已经思索了好几百年
关于它停留在这里的经过
因为它一定曾经移动过
所以大家一开始都认为
是大洪水把它冲来的
是阿尔卑斯高山上 大洪水流潟的结果
北欧还有美洲 充斥这类不规则的巨砾
对19世纪的地质学家来说
这似乎是地球 一度被洪水所淹没的绝佳证据
就像圣经所描述的大洪水
但是瑞士科学家 进一步观察山谷以后发现
不是只有水能够移动岩石
这一带所有的巨砾
都是被奔腾的冰河冲下来的
1850年间
上面山谷的冰河 把岩石带到这里
把它堆积成美丽的堤防
我们把它称为端冰碛
这面巨砾叠起来的墙
距离现在的冰河口有几百公尺
19世纪的时候
阿尔卑斯山的冰川 范围比现在还广
大概是在那个时期
瑞士的博物学家亚葛斯
开始纳闷这些冰川原先的范围
就跟其他问题一样 答案依旧藏在岩石里
这是亚葛斯研究冰河时 观察的一个地点
这个地方相当的特别
岩床表面非常的光滑
而这个就是格林赛花岗岩的 光滑表面
这样的光滑表面 究竟是怎么来的呢
这是来自流动的冰川底部
流动的冰川 有足够的岩屑可以打磨
冰中细小的岩屑 就跟砂纸一样磨擦石板
表面光滑一直延伸到山上
显示这里的冰层厚度 曾经达到一公里
但冰带动的不光是碎岩
这些岩床表面的刮痕
是以前的冰川区所特有
这是冰川底部 有巨砾移动的证据
亚葛斯追踪地表上的刮痕
发现让巨砾搁浅的 并不是圣经中的洪水
而是一度 充斥在这个山谷中的冰川
地质学家走遍整个阿尔卑斯
寻找被冰川击碎的岩石证据
他们画出端冰碛 跟不规则巨砾的位置
以了解冰川的最大范围
他们发现整个瑞士 都曾经覆盖在冰川之下
1万8千年前
一公里厚的冰海 覆盖了日内瓦
不久后人们发现 瑞典也涵盖在冰川之下
在其他国家发现的巨砾
标示了广大冰原的轮廓
大部份欧洲 还有北美都涵盖其中
有些地方的冰层 厚度达到4公里
把地貌变成了荒凉单调的高原
地球气候曾经跟现在大为不同
这个发现有着深远的冲击
地质学家开始时光之旅
以追踪地球气候变化的 复杂历史
了解广大冰原的历史 重要的一步是
观察冰原范围外 几千公里的一个地方：
热带岛屿巴贝多
地球化学家雷莫 走访巴贝多
以追踪冰河时期的确切经过
最奇特的现象莫过于
冰川在这么南边的岛上岩石 留下了痕迹
这座岛几乎都是由 古老的珊瑚礁所构成的
不像东加勒比海的其他岛屿 是火山构成的
这整座岛 都是由珊瑚礁所构成的
我们眼前所看到的一切
都是古老的石化珊瑚礁，很美
你还可以在珊瑚上面 看到珊瑚虫
这是保存得很完美的大海螺壳
这些石化珊瑚
只可能是因为 海平面大幅下降而搁浅
而下降的原因很明显
冰原成长时 锁住了几百万立方公里的水
在冰原的全盛时期
造成全世界的海平面 下降120公尺
这造成全球性的影响
改变了大陆的形状
在巴贝多
沿岸生长的珊瑚礁 也因此浮现而成为干地
但是巴贝多的珊瑚階地 不只一层
岛屿边缘的珊瑚階地有好几层
层层相叠的階地 表示海平面不断改变
而海平面不断改变 表示有许多冰原在消涨
巴贝多是唯一有多层階地的岛
这其中是有奇特原因的
巴贝多是一座很特殊的岛屿
它是因为地壳构造力的作用
而慢慢隆起
所以我们在巴贝多
可以看到一连串的 珊瑚礁階地隆起
并且还可以往前追溯
因为你可以想像
最高的珊瑚礁 便是从海洋中隆起最久的
它们全都是慢慢的隆出海面
巴贝多的隆起
产生海平面与气候改变的 特殊记录
每次海平面升降
就会浮现新的珊瑚階地
我们现在的位置底下 是古老的珊瑚地壳
我们知道这是珊瑚的上层
因为这里有很多鹿角珊瑚
这种珊瑚只会生长在 海平面下几公尺
所以我们得到了确切证据
知道我们现在所站的位置 原本是海
它是因为 巴贝多的构造力而隆起
我们可以清楚看到
下面还有一层階地
这个階地看过去
最远的地方又有一层
这三层階地 反映当时气候非常温暖
海平面也非常高
60年代末70年代初期
我们研发了 测定这类样本年代的技术
所以我们知道
这里的珊瑚体系 有12万5千年
而那边的是10万5千年
再过去最远那里 是8万2千年
所以这是温暖气候的 完美回溯记录
在世界的另一边
有比较寒冷时期的直接证据
这个瑞士采石场的精细砂砾
是冰河所遗留下来的
这个特殊的采石场
是由沉积五十几万年的 明显层次所组成
这上面的沉积层 里面有巨砾
这是冰河溶化后的水 所沉积下来的
就在移动的冰河前方
最多有几十到几百公尺
所以这是 这里出现过冰河的直接证据
如果你往下看
小湖中有一层冰河形成的沉积
所以不过是在三公尺内
我们就有两个冰川作用的证据
夹在两层当中的第三层
显示出完全不同的低温情况
你看这些突出来的奇特纪录
我拿一个起来
这是一片很好的石化木
如果我们分析这里 所有的石化木
就会发现当时的气候 比现在温暖
周围的森林
是在摄氏2 到2点5的温度下生长
所以这一层是很重要的引证
在两层寒冷的地质环境之间
这一层比现在的气候温暖
不过15万年的时间
气候就由冷到热再回复寒冷
事实上，这个采石场显示
在很短的时间内 气候至少反复了三次
瑞士以及巴贝多 这些地区的证据
批露了冰河时代的模式
过去一百万年来
冰原消涨了十次
但是从来没有完全消失
然而一百万年 对地球史来说是很短暂
要了解这个模式 能不能无限回溯
就要到一个令人惊讶之处
这艘船在回溯气候史
这是全世界唯一一艘 钻探海洋沉积物的船
这艘船一天24小时全年无休
运作的成本 一年4千5百万美元
只为了挖出 一公里又一公里的土
冰川作用跟间冰川作用的观念
大陆冰原消涨的观念
一开始是在大陆上发现 并且研究
大陆记录的问题在于 这些纪录很零碎
你研究露头、侵蚀
但是有部份的记录不见了
如果是在海洋中就不会这样
微小的贝壳灰 从这些泥土中心还原
这是有孔虫的壳
壳中铭印着 有孔虫在世时的气候资讯
它们死后沉到海底
然后跟沉积层混在一起
这些沉积层 随着时间层层相叠
我们不断提取层积的核心
以得到气候变化的持续记录
这个地区是个好地点
因为它的层次很固定 可以得知详细的变化
这一部分的泥土 经过2万多年的累积
北大西洋这个区域的土
在海底堆积了两千万年
钻探计划持续钻到有孔虫
不同的水温有不同的样本
计算有孔虫的种类 还有分析虫壳的化学成份
能够得出有孔虫在世时的气候
分析工作非常缓慢耗时
但是却揭开了恐龙时代以来 气候变化的模式
我们已经能够重建
过去七千万年来 全球气温变化的情形
这是今天
这是七千万年前
当时还是恐龙时代
这是温暖的气候
这是寒冷
我们发现四到七千万年前
气候非常的炎热
比现在还热多了 高出15度
所以平均来说
在那之后气温渐渐的下降
到了3千5百万年前
因为南极地区冰川作用 气温急剧下降
北美还有斯堪地那维亚地区
在几百万年前形成广大冰原
导致全球大规模降温
这是这七千万年来的状况
冰原消涨的模式是最近的事
以地质学观点来看
我们仍然处于冰河时代
南极洲跟格陵兰还有永久冰原
高山上仍有冰川
多亏有孔虫
我们现在知道 情况并非一直如此
恐龙时代还有之后的几百万年
气候温暖到冰全部消失
但是恐龙时代之前呢？
为了得知 气候是否一直这么温暖
就必须回溯时光
地质学家德威特惯于回到过去
他会回溯好几百万年
这个岩片镶嵌叫做冰碛岩
它在南非这里被发现的时候
颠覆了地质学家 对非洲气候的看法
这个岩石很特别
它非常的奇特
奇特的原因在于
这些大的、小的、圆的岩片
这个情况非常的不寻常
通常尖的跟圆的
还有大的跟小的岩石 不会同时出现
这简直一团乱
要解读这个岩石很困难
第一批地质学家在北半球 花了点时间绘制详图
他们的解读是
这些岩片一定是冰原所沉积
冰原在岩床上面移动
带起许多岩石
把岩石辗成一种粉状基质
就是这个灰绿色的物质
冰原拔起所有地方的岩片
在水上移动并且溶化
里头的物质因此全掉下来
这是最合理的解释
是岩乳中的岩片
为什么如此混乱的最佳解释
它的上下都有化石
我们知道这些化石的年代
定年的结果是 这块冰碛岩有3亿年之久
这实在是很神奇的事
3亿年前 南非这里竟然被厚冰原覆盖
这种气候下的温度一定很不同
在冰河时代
这个乡间被广大冰原所覆盖
在南非这个区域发现的冰碛岩
在其他的陆块 南极洲、印度还有澳洲也有
它们的年代都差不多 大约是3亿年左右
这么大的范围是很有道理的
德威特为我们解释
我们不能忘了
3亿年前的世界 跟今天是很不一样的
南半球的大陆全连在一起
成为一个超级陆块
这里是印度跟马达加斯加
澳洲在这边
中间这边还是广大的非洲陆块
这整个体系里头
把它集]]中起来的沉积物 就是广大的冰原
冰原覆盖了 超级陆块冈瓦纳大部份地区
当然冰原的中央是在这里
所以这一部份在南极附近
冰碛岩揭露出 地球曾经处于冰河时代
当时冰原盘踞超级陆块 六千万年以上
这不是唯一的冰河时代
我们知道在远古的过去
冰川的作用不只一次
连南非都有 冰川作用的明显证据
那是在4亿3千 到4亿4千万年前的奥陶纪
再深入非洲
很多地方有 七亿年前冰川作用的例子
世界上其他地方
可以回溯到25亿年前之久
北美的冰碛岩
根据这个情况 地球进出冰河时代
可以回溯到很久之前
检视冰碛岩
并且结合它 跟海床上找到的证据
就可以建构地球的气候变化图
大多数的时候 气候似乎比现在温暖
但是地球气温会不时的骤降
导致广大区域 被冰覆盖几百万年
然后冰又再度的被抖落
很明显的问题是：为什么？
观察现存的冰原 可以得到第一个线索
这是地球表面 最偏僻的实验室之一
除了偶尔有鸟飞过
最接近的生命迹象 在五百公里之外
这是格陵兰中部的北格普营地
这里一年有三个月 是三十位科学家的家
一直到1万2千年前
斯堪地那维亚 都被广大的冰原所覆盖
冰原延伸到部份的德国
还有英国
冰岛被单独的冰原完全覆盖
加拿大也是被广大的冰原覆盖
延伸到现在的美国
而不过就在几千年前 发生了戏剧化的改变
这些广大的冰原全数消失
除了目前我们所在的格陵兰
还好我们有这块 从冰河时代残存下来的冰原
有了它我们才有可能了解 当时的情况
这是我们在这里的研究目标
这里的科学家只有一个目标：
钻探出延续最长的冰核
他们目前进行到一半
还有一点五公里要进行
每钻探起一公尺
就又往前回溯冰河时代一步
质地细的冬雪跟质地粗的夏雪
结构不同
这些差异都保存在冰里面
我们能往下计算层次
就像树的年轮
往下估计冰核的铅含量
再进行时光回溯
会发现它在罗马时代增加了
因为罗马人有很多的铅矿
而在罗马帝国衰落后
铅矿又减少
到了20世纪，铅含量增加
而大家停用铅汽油后
曲线再度下降
大气中的铅含量变得比较少
所以跟大气有关的一切
还有人类历史
都保存在冰核里
这真的很正点
大气的悠久历史
也可以在冰里头找到
小小的气泡 在降雪时被压缩捕捉
这些气泡是空气的时空胶囊
研究人员取样 以化验二氧化碳含量时
当场因为某项发现而停住脚步
上一次冰寒时期
二氧化碳含量比现在低出许多
这很有趣而且合理
因为二氧化碳 是操纵地球气候的关键角色
这是大气中恒常存在的 温室效应气体
作用就跟热毯一样 保持地表的温暖
如果没有二氧化碳
没有温室效应气体的话
温度会降低
所以在冰寒时期
二氧化碳含量下降
气候变冷
就我们对温室效应的 物理跟化学认知来说
这很合理
这几年来我们听说了很多
今日二氧化碳含量 跟全球温度上升可能的关联
但是几亿年来温度的升降
会是二氧化碳的关系吗？
地球化学家柏纳认为就是这样
在人类提高大气中的 二氧化碳含量之前
还有其他自然过程
在增减大气中的二氧化碳含量
这都是我们现在所谓的 长期碳循环的一部份
它已经运作了几百万年
整个过程 从空气中出现二氧化碳开始
那是火山所喷发的
每次的火山爆发
都会在大气中释出二氧化碳
它的含量会逐渐增加
但是会被雨水冲刷掉
由植物吸收进土壤
融入土壤中的二氧化碳
跟渗入土壤中的雨水
产生作用形成酸
酸腐蚀岩石
这个过程称为侵蚀
将二氧化碳转化成了碳酸盐
这些溶解的碳酸盐进入河川
最后被河水带往大海
溶解的碳在海中 被珊瑚等有机物体清除
这些有机体死后在海床堆积
最后成为石灰岩
这下面的石灰岩完成整个循环
它被埋到深处后 因为高温而分解
二氧化碳从石灰岩当中 被释放出来
然后它会从地底渗出
或是以火山爆发的方式 回到地表
这就是碳循环的长期过程
在均衡的情况下
二氧化碳的含量
在持续进出大气时会维持不变
但是地球不断在变动
陆块在地表漂流
火山形成，之后成为死火山
植物来来去去
这些因素都能影响碳循环
伯纳以地质学家 对地球历史的知识
计算二氧化碳含量 随着时间的变化情形
伯纳计算了五亿多年的 二氧化碳含量
你可以看到
大多数时候 二氧化碳含量比现在还高
最早期的含量最高
中间的时期慢慢降低
中间时期到现在 含量又高起来
不过你可以看到 含量最低的是这里
大概是三亿年前
在巴纳的方程式中
含量降低 是一个特别因素造成的
植物
植物加快了岩石的侵蚀
帮助清除大气中的二氧化碳
植物刚形成 并且繁茂生长时
二氧化碳含量开始减少
含量在三亿年前到达最低点
这正是冰河时代
在南非岩石中留下印记的时候
这个结果很令人满意
这次降低是由于植物兴起 以及侵蚀加速
我想是这次侵蚀的加速
造成二氧化碳减少 引起3亿年前的冰川作用
我认为这是此冰川作用的主因
想到植物能够在三亿年前 引发冰河时代就很神奇
但是这6千5百万年来 二氧化碳含量也在下降
这似乎是今日冰河时代的导因
方程式中也解释了 这次减少的原因
山脉的形成
我们知道二氧化碳经由火山 进入大气
但是它藉由岩石侵蚀离开
而岩石的侵蚀
主要发生在地球上的山脉地区
我们知道过去的4到5千万年
山的形成特别活跃
举个例子来说
有喜马拉雅山
安地斯山、洛矶山
山的构造活动
可能是大气中 二氧化碳含量减少的主要原因
这非常有趣
很显然当时天气在变冷
地球的构造活动跟气候之间
可能有因果关联存在
现在我们已经开始了解 气候变化的模式了
它随着进化的节奏
以及地球构造板块的运动 而变化
大陆漂流的时候
气候进入不同的冰河时代
但是大陆运动不能解释一切
过去几百万年来
冰原消涨的节奏比大陆漂流快
这些循环一定另有驱动力
如果所有冬雪都在夏天溶化
那么冰永远不会累积
如果夏天很寒冷
那么雪就会积聚到下个冬天
层层冬雪最后会累积
几十年的寒冷夏天 就会形成可观的冰原
如果夏天再度温暖起来
冰原就会缩小
冰原消涨的模式 导因于夏天温度的波动
这个想法在20世纪初
被塞尔维亚 科学家米兰柯维奇所采纳
他认为这些反覆又缓慢的变化
导因于地球绕行太阳的方式
地球绕行太阳的时候 地轴是倾斜的
这种倾斜产生了四季
北极没有朝向太阳的时候
地球经历了冬天
而南半球是夏天
而在轨道的另一边 情况则相反
现在是北半球的夏天
几千年来绕行轨道
以及地球的倾斜度稍有变化
地球摆动倾斜
北半球面向或偏离太阳时
夏天就会变得比较热或比较冷
米氏利用这些资料
计算夏天 何时会冷到让冰原回复
他的想法虽然合理
在当时却没有办法得到证实
没有人能够确知 夏天冷热的时间
在米氏死后十年
巴贝多的珊瑚階地 首次进行年代测定
这是过去25万年来
北半球夏季温度的曲线
米兰柯维奇是第一个 计算出这条曲线的人
你可以看到 北半球的夏天有炎热时期
也有一段时期 是像这边这样比较凉爽的
这些凉爽的夏天 是属于冰河时期
这些是温暖的时期 海平面较高，冰也比较少
拿这个曲线 跟巴贝多的资料比对
你会发现这些珊瑚階地
包括我们所在的这一个
它们的年代 跟米氏的预测几乎吻合
炎热的时候冰量较少 海平面较高
70年初 测定这些珊瑚階地的年代
为多数的人证实了 米兰柯维奇的假说
这确实是气候变化的原因
米氏的预测与珊瑚年代的吻合
似乎构成了完整全貌
过去气候变化的复杂模式
能让我们对未来有何了解？
今天我们的恐惧在于
人为引起的全球温度上升
会导致冰原崩解
事实上过去已经发生过 好几次冰原瓦解
产生了重大而难以预料的效应
当时的情况 依旧埋在海床的泥土中
在这个纽约附近的实验室中
地质学家庞德在观察 北大西洋的地核
并且发现细微的变化
我们的发现是
你可以在 150公尺的地核中看到
颜色有几度改变
这层比较淡 这层比较深
而这层介于中间
因为它到了这边又变淡
这层比较淡
这层更淡
然后又回复这边的深色
经由碳14定年法测出
这个核心上部是9千年
这层是1万4千年
这边是两万年
这些色带出现得很快
这表示这些颜色 每一两千年就出现改变
鉴定完这些奇特的色带以后
庞德开始着手研究色带的成因
这是很艰辛的过程
无尽的地核样本被还原成沙粒
每个沙粒都被计算、分类
再计算
在计算过无数的沙粒之后
庞德评估他的发现
我们发现有六层的 石灰岩跟白云石显著增加
这些岩石的出处 应该是加拿大东部
除此之外，再仔细观察沉积
这六个事件中有额外的沉积层
这些层次显示 来自冰岛的火山灰增加
沙中增加的 大多是石英跟长石
染到一氧化铁后称为赤铁矿
这边跟这边都有一些
我们认为这些特殊的沙粒 出自圣罗伦斯湾
只有一种方式
能让这么多沙粒
从加拿大以及冰岛的岩床
被运到海洋
它们一定是搭了顺风车
前一次冰川作用的时候
冰原前进海洋时磨擦大陆
带起岩石碎片
冰山从这里 带着沙粒度过大西洋
冰溶解时
沙粒被释出，漂流到海底
海床的岩层中 发现的大量沙粒数
意味着大量的冰山
每几千年就渡海一次
不论原因为何
格陵兰冰核的研究显示
冰山入侵海洋 可能引起气候变动
每一块冰 代表六个礼拜的气候史
研究人员仔细观察
前一次冰川作用的冰时
发现始料未及的温度跳动
这些跳动跟冰山的波动相符
藉着仔细观察冰核
格陵兰研究人员 有了惊人的发现
他们发现冰河时期当中的 气候周期
变动更加迅速
它们持续了几千年
我在描述单一周期的时候
你可以想像温度正慢慢的下降
然后急剧上升到 摄氏十到十二度
温暖的时间不到人的一生
而北大西洋区域的气候 改变之迅速
真的是让人觉得非常惊讶
自从发现 气温产生急剧变化以后
研究人员就努力了解原因
他们知道的一件事是
北大西洋的气候 深受热带暖流的影响
海洋对气候很重要
太阳的能量 多数被热带的海洋吸收
但是洋流会把热气带到两极
尤其是北大西洋的湾流
会把大量的热
从低纬度的地方 带到高纬度地区
举个例子来说
欧洲、西欧、英国
大约有三成的热气
是由湾流传迅的
这个暖流因为北大西洋 冷水下沉
从热带向上
在热带，水被太阳蒸发
因此表面的水 盐份高而且温暖
暖水被湾流往北带时 释出热气
而变得冰冷、密度高
格陵兰附近的水
密度高到足以下沉到海床
把更多的热带水流拉了过来
这些下沉的冰碱海水
成为整个传送带的引擎
将温暖带到高纬地区
这股水流停止下沉
北方的热供应也就停止
科学家认为
这就是大量冰山所造成的结果
当然喽
如果北大西洋到处都是冰山
这些冰山溶化之后
会供给表面大量的淡水
淡水会降低表面水的密度
造成传送带的停摆
一旦传送带停止
会切断供应到北方的热源
陆上气温会骤降
或许这可以解释
上次冰川作用气候变化的迅速
适量的冰山涌入北大西洋
造成传送带停摆
冰溶化以后
传送带又忽然启动 引领暖流往北
这些突然的交替
在6万年间 起码发生了20次
但是最后冰山不再进入
气候缓和下来
这是农业发达 文化兴盛的时期
这个时期的气候 也非常的特殊
很缓和、很稳定
我们由地质记录得知 气候是很活络的
冰冷期跟温暖期的交替非常快
事实上呢，有些气候的改变
在人的一生中就能够发生
上次的冰川作用到现在的 温暖时期就是一个例子
人类文明的出现
或许只是因为 急剧的气候变化告终
今天我们可能坐收了 数千年稳定温度的好处
但没有人知道这段暂时的平息 会维持多久
过去所有影响气候的因素
仍会持续影响我们的未来
而另一个令人忧虑的事情是
人类可能会提早 让平衡回复混乱
地质学家回溯时光时
批露出的深奥气候变化史
是瑞士先驱所料想不到的
他们的发现显示气候变化
是地球运作的自然结果
整个地球史中
气候不断的在交替变化
没有理由相信它会停止变化