本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
河流如何在地球地理上蜿蜒曲折,似乎与地球的长期环境或地球是否适宜生命存在关系不大。但是,就像许多看似“普通”的现象一样,仔细观察就会发现,它们与整合生命和环境的基本循环和过程有着根深蒂固的联系。
长期以来,人们一直怀疑陆地植物在塑造我们岩石世界中发现的特殊河流形态方面发挥着作用。具体来说,在平原上流速较慢的河流中,植被可能有助于将土壤和岩石结合在一起,稳定河岸,并防止河流变成快速迁移的河流网络。相反,植物生命会促进形成平缓蜿蜒的河流。
由于河流在降水将溶解和未溶解的碳化合物输送到海洋(无论是来自大气中的二氧化碳还是有机来源)的过程中起着关键作用,因此河流的流动效率和特性有助于控制全球碳循环。反过来,这又影响了长期碳酸盐-硅酸盐循环,该循环在数百万年内稳定了地球的气候。例如,颗粒状有机碳(如死亡物质)如果长时间停留在洪泛区,则会向大气释放更多的二氧化碳。而洪泛区的特征取决于河流如何形成和演变。
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但人们对植物出现之前(大约4.4亿年前)河流的真实行为方式知之甚少。
Ielpi 和 Lapôtre 在《自然-地球科学》杂志上发表的一项新研究为这个微妙但引人入胜的问题提供了一些亟需的启示。作者利用全球河流形状数据(包括延时卫星遥感图像和航空照片)证明,在贫瘠、无植被环境中,河流的蜿蜒程度实际上比植被丰富的地区快十倍左右。这项工作同时证实,蜿蜒的河流,而不是河流网络,肯定可以在贫瘠地区形成,而且植被对地球景观的变化速度有非常直接的影响。
一个潜在的含义是,无植被行星表面的河流景观变化速度更快,这将导致颗粒状有机碳物质在氧化和向大气释放二氧化碳的过程中停留的时间更少。换句话说,在植被较少的景观中,硅酸盐岩石风化去除大气中的二氧化碳,在短期内受到的“反作用力”会更小。
因此,地球大陆上植物生命的最终兴起将自身插入到这个全球反馈循环中——可能增加了一个新的稳定因素。
下次您沿着蜿蜒的河流散步时,请考虑到您的存在可能在某种程度上归功于这种起伏景观的缓慢节奏,而这种景观本身是化学、材料、流体力学以及我们称之为生命的物质之间非凡的交织动态的结果。