全球冰凍真的發(fā)生過嗎

在《流浪地球》中，當?shù)厍蚪咏拘擒壍?，離開宜居帶時，從一顆蔚藍色的水球變成了雪白色的冰球;在經(jīng)典科幻片《后天》中，地球也因為溫室效應造成的氣候異變，全球即將陷入第二次冰河紀。

而類似這樣的全球冰凍災害，并非只存在于科幻故事中。有足夠的證據(jù)表明，現(xiàn)實世界的確發(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)的地球為什么會被凍住呢？

我們所經(jīng)歷的春夏秋冬季節(jié)更替，其實是由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)與黃赤交角造成的：某一時段、某一地區(qū)接收太陽能的多和少，直接導致了冷暖變化。冬去春來，冰雪消融，萬物復蘇，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，在更加久遠的遠占時代，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化的更新世和約21000年前，當時的地球表面從兩極到赤道全部結成冰，只有海底殘留了少量液態(tài)水，導致無數(shù)物種滅絕。

迄今為止，地質(zhì)學家根據(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)，都保存了那一時期極端寒冷事件最重要的地質(zhì)學證據(jù)——低緯度地區(qū)的海洋冰川沉積，我國科學家還根據(jù)相關地層中的火山灰，測算出皓石的“鈾-鉛”年齡，限定了該次大冰期持續(xù)的時期為距今6.55億年～6.35億年。同時，中國在這次冰期前后還保存了豐富的化石記錄，例如冰期結束之后很快出現(xiàn)的以多細胞真核生物為主體的“藍田生物群”“甕安生物群”，這為人們認識雪球地球事件結束之后生物的演化，提供了獨一無二的珍貴化石材料。

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

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)育著由藍藻和細菌形成的“疊層石微生物席”生態(tài)系統(tǒng)，它們在生物圈中占主導地位并持續(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風化作用大大加強，從而讓大量陸源碎屑物質(zhì)和淡水注入海洋，使得當時的淺?？赡茉谳^短的時間內(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?？焖俚娘L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)大最進入大氣圈，使大氣和淺海中的氧含最可能在冰期結束后一個相對較短的時間內(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，但結束后的環(huán)境卻為真核生物的大發(fā)展帶來了契機。冰期之后溫暖的淺海、空白的生態(tài)位。富含無機鹽的海水、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代。就好比要是恐龍沒有滅絕的話，也許哺乳動物，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單生命向復雜生命快速演化，它是地球生命進化史中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

——摘自《科學世界》