全球冰凍真的發(fā)生過嗎

在《流浪地球》中，當(dāng)?shù)厍蚪咏拘擒壍溃x開宜居帶時(shí)，從一顆蔚藍(lán)色的水球變成了雪白色的冰球;在經(jīng)典科幻片《后天》中，地球也因?yàn)闇厥倚?yīng)造成的氣候異變，全球即將陷入第二次冰河紀(jì)。

而類似這樣的全球冰凍災(zāi)害，并非只存在于科幻故事中。有足夠的證據(jù)表明，現(xiàn)實(shí)世界的確發(fā)生過如此令人難以想象的浩劫，且至少發(fā)生了三次，這就是著名的“雪球地球”假說。那么曾經(jīng)的地球?yàn)槭裁磿?huì)被凍住呢？

我們所經(jīng)歷的春夏秋冬季節(jié)更替，其實(shí)是由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)與黃赤交角造成的：某一時(shí)段、某一地區(qū)接收太陽能的多和少，直接導(dǎo)致了冷暖變化。冬去春來，冰雪消融，萬物復(fù)蘇，這一亙古不變的自然規(guī)律，也就一直存在于人類文明的記憶中。但是，在更加久遠(yuǎn)的遠(yuǎn)占時(shí)代，地球曾出現(xiàn)過“冬天一直不去，春天一直不來”的特殊情景。這一特殊現(xiàn)象被地質(zhì)學(xué)家稱之為“雪球地球”，分別出現(xiàn)在距今約8億年到5.5億年之間、100萬年前人類剛剛開始進(jìn)化的更新世和約21000年前，當(dāng)時(shí)的地球表面從兩極到赤道全部結(jié)成冰，只有海底殘留了少量液態(tài)水，導(dǎo)致無數(shù)物種滅絕。

迄今為止，地質(zhì)學(xué)家根據(jù)保存在地球上的巖石記錄，研究成果最為突出的是距今6.35億年前的新元占代雪球地球事件，國際上稱它為“馬林諾大冰期”，中國則稱它為“南沱大冰期”。在現(xiàn)今的主要陸塊上，包括中國南方部分地區(qū)，都保存了那一時(shí)期極端寒冷事件最重要的地質(zhì)學(xué)證據(jù)——低緯度地區(qū)的海洋冰川沉積，我國科學(xué)家還根據(jù)相關(guān)地層中的火山灰，測(cè)算出皓石的“鈾-鉛”年齡，限定了該次大冰期持續(xù)的時(shí)期為距今6.55億年～6.35億年。同時(shí)，中國在這次冰期前后還保存了豐富的化石記錄，例如冰期結(jié)束之后很快出現(xiàn)的以多細(xì)胞真核生物為主體的“藍(lán)田生物群”“甕安生物群”，這為人們認(rèn)識(shí)雪球地球事件結(jié)束之后生物的演化，提供了獨(dú)一無二的珍貴化石材料。

雪球地球事件是地質(zhì)史上最嚴(yán)酷、最極端的地質(zhì)事件和古氣候事件，它的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)束都在極大程度上改變了地球海洋和大氣的物理?xiàng)l件和化學(xué)條件，給地球生物圈及其賴以生存的環(huán)境都造成了深遠(yuǎn)的影響：

第一，全球性的寒冷氣候使冰期前后的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了較大的變化。冰期之前溫暖淺海環(huán)境中廣泛發(fā)育著由藍(lán)藻和細(xì)菌形成的“疊層石微生物席”生態(tài)系統(tǒng)，它們?cè)谏锶χ姓贾鲗?dǎo)地位并持續(xù)了近30億年之久。而在冰期之后的正常海域中，它們的分布就非常有限了，這就產(chǎn)生了大量空缺的生態(tài)位。

第二，冰期中的大陸特征主要以物理風(fēng)化為主，積累了大量陸源碎屑物質(zhì)。冰期之后溫暖濕潤的氣候使化學(xué)風(fēng)化作用大大加強(qiáng)，從而讓大量陸源碎屑物質(zhì)和淡水注入海洋，使得當(dāng)時(shí)的淺海可能在較短的時(shí)間內(nèi)形成了溫暖、富營養(yǎng)的環(huán)境，這種環(huán)境有利于浮游低等藻類的繁盛。快速的風(fēng)化作用和沉積作用把藻類的遺體帶入沉積物中，并以黑色頁巖的形式進(jìn)入巖石圈。，而浮游低等藻類產(chǎn)生的氧氣必定呈游離態(tài)大最進(jìn)入大氣圈，使大氣和淺海中的氧含最可能在冰期結(jié)束后一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)有了明顯升高。

第三，大冰期也給予了生物本身巨大的選擇壓力，一些生物在極端寒冷事件中滅絕。冰川作用也帶來了廣泛的地理隔離，很可能加速了部分海洋生物，特別是真核生物的成種速度。

雪球地球事件雖然對(duì)地球原有的生物圈及其生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大的破壞作用，但結(jié)束后的環(huán)境卻為真核生物的大發(fā)展帶來了契機(jī)。冰期之后溫暖的淺海、空白的生態(tài)位。富含無機(jī)鹽的海水、含氧最的升高以及生物遺傳物質(zhì)的快速變異，都是真核生物快速形成多樣化的重要條件。

需要特別指出的是，雪球地球事件與地球上曾經(jīng)發(fā)生過的“五次生物大絕滅”事件非常類似。“舊的不去，新的不來。”全球性的極端環(huán)境變化使這些事件前后的生物面貌發(fā)生了明顯更替。可以想象，如果沒有“雪球地球”事件，也許我們的地球還處于原核生物時(shí)代。就好比要是恐龍沒有滅絕的話，也許哺乳動(dòng)物，包括我們?nèi)祟愐膊豢赡苡薪裉斓姆睒s發(fā)展。

因此，從客觀上來看，這一極端的寒冷事件促使了地球早期簡(jiǎn)單生命向復(fù)雜生命快速演化，它是地球生命進(jìn)化史中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

——摘自《科學(xué)世界》