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 Earth's poles shifted surprisingly fast during the age of dinosaurs, ancient sea levels reveal

地球的极点在恐龙时代迅速移动,古老海平面揭示了这一点

Space.com2026年10月13日 18:00

地球在阿尔忒弥斯二号任务中被捕捉到,偶尔会看到其地理极点的漂移。(图片来源:NASA)根据对我们星球的地壳相对于地球自转轴移动而导致的海平面变化引发的古老洪水测量,地球的地理极点在过去的3.2亿年中经历了几次改变,这一过程被称为真正的极移。这样的移动会影响气候,无论是在局部还是全球范围内,因为曾经位于极地的地区会发现自己逐渐移动到较低的纬度,反之亦然。这可能会影响大气环流模式,进而影响全球的气候。这些变化会影响生命发展的环境,从恐龙时代到我们一些最古老的灵长类祖先的演变。真正的极移与地球自转轴的变化不同。目前,地球相对于其绕太阳轨道的平面以23.4度的角度自转,而这个自转轴在数万年内可能会周期性变化,这是由于太阳和行星的引力导致的米兰科维奇周期。真正的极移是不同的。在这里,地球的自转轴相对于其轨道平面没有变化。相反,地球的地壳和地幔相对于那个自转轴移动。这是因为地球并非完美的球形,而是扁球体,地球的自转导致赤道凸出,极点略微扁平。由于地球不是球形的,它有多个惯性轴,最大的那个与自转轴对齐。这些轴需要平衡,以防止地球的自转变得混乱。但是,板块构造和米兰科维奇周期确实可以打破这种质量平衡,例如,造成一个半球内聚集更多大陆地壳。为了重新平衡,地球的地壳和地幔必须与我们星球的核心脱耦,而核心保持与自转轴的对齐。从物理上讲,如果一个半球有更多的大陆地壳,那么地壳和地幔可能会相对于自转轴和地球的核心朝那个方向旋转,以实现自我平衡。这会导致极点的地理位置发生变化,因此称为“真正的极移”。目前,真正的极移以每年10厘米(4英寸)的速度发生,但确定过去真正的极移何时以及多快发生并非没有困难,尤其是因为板块构造可能会掩盖甚至模仿真正极移的信号。之前的研究依赖于古地磁学,即研究古老岩石中的残余磁迹,因为这些磁迹的方向会根据该岩石相对于地球磁场的位置而有所不同。可惜这并不是一种特别准确的测量真正极移的方法,科学家使用这种技术得出了大相径庭的结论。尽管如此,根据古地磁学,科学家们曾得出结论,真正的极移在遥远的过去是微不足道的,或者进展缓慢。然而,来自挪威奥斯陆大学行星宜居性中心的研究员马修·多梅尔(Mathew Domeier)领导的新研究结果表明事实并非如此。多梅尔的团队通过研究地质记录,追踪了海平面在数百万年来的变化。真正的极移会导致海平面变化出现可识别的模式,因为海洋会对此地球质量分布的变化作出反应。海平面变化在两个半球之间是相等但相反的——一个半球一侧的海平面上升会与对侧半球另一侧的上升相匹配,从而创造出一种“四极”的效应。通过对每1000万年海平面变化地图的统计建模,多梅尔的团队确定了四个真正极移的时期:在早侏罗世的1.9亿至2亿年前,晚侏罗世至早白垩世的1.4亿至1.5亿年前,中白垩世的9千万至1亿年前,以及从3000万年前的渐新世到2000万年前的中新世。这些结果表明,与既定观点相反,真正的极移可以在地质时间尺度上以相对较快的速度发生,结果显示在真正极移的时期,地球表面相对于自转轴移动多达每百万年0.6度。这对于人类标准来说是缓慢的,但在地质时间尺度上相当快,确实比板块构造更快。多梅尔的团队还排除了大约3亿年前最后一个超级大陆潘吉亚向北迁移时的一个疑似真正极移的案例。事实证明,潘吉亚的运动完全是由于板块构造造成的。

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