■旋旋

于2003年從火星上拍攝的一張地球照片顯示：地球就像一個藍色的球，懸掛在一片漆黑的永恒虛空中，比它小得多的月亮依伴在側。一些在學術界頗有影響力的地球科學家稱，如果這張照片拍攝在6億年前，那么我們看到的景象可能會大不相同。那時的地球應該是一幅黑白圖像，沒有我們今天熟悉的藍色海洋和綠色大地，只有一片白茫茫的冰雪覆蓋在黑黝黝的土地上，地球看起來只是懸浮在太空中的一顆毫無生命氣息的白色“雪球”。

那就是地球的冰河期，地球上所有地方都像如今的南極洲一樣千里冰封，海岸線上的積冰至少有1000米厚，內(nèi)陸地區(qū)的冰雪層更厚。當時地球氣溫低至－40℃，所有的濕氣都被凍結在空氣中，只有火山爆發(fā)時才有云霧產(chǎn)生。除了冰川開裂的聲音以及偶爾的地震轟隆聲和火山爆發(fā)的巨響之外，地球是一片寂靜沉默的世界。

曾經(jīng)是“雪球地球”？

地球曾經(jīng)是一個“雪球地球”——這個理論聽起來很怪異，而且自發(fā)布以來一直引起學術界的激烈爭議，它就像當年的進化論、宇宙大爆炸理論和大陸漂移說，是一個創(chuàng)新性理論。

2008年9月，也就是“雪球地球”理論發(fā)布10年之后，在墨爾本大學召開的一個研討會上，“雪球地球”理論的支持者指出，這一理論目前已經(jīng)獲得了許多比以前更有力的證據(jù)，正在成為被確認的科學理論。

支持者認為，“雪球地球”理論令人振奮，因為它可以解釋很多問題，比如為什么在熱帶地區(qū)會出現(xiàn)冰川沉積物，為什么海洋曾經(jīng)有過如一潭死水般無生命活動的時期，為什么在8億～6億年前幾乎所有的地球生命都消失了。而最令人振奮的就是，它有可能解釋了化石記錄中最大的謎團之一：為什么大量充分進化的多細胞生物幾乎在一夜之間出現(xiàn)在了地球上。

何以形成“雪球地球”？

目前地球科學家普遍達成共識：地球上的三次冰河期都有可能導致了“雪球地球”。第一次冰河期發(fā)生在22億年前，另外二次發(fā)生在7億年前的新元古代、成冰紀及6.35億年前的埃拉逖那或馬林諾冰期。

科學家發(fā)現(xiàn)，世界各地的許多冰川活動似乎都是在同一個時期形成的，那就是7億年前的新元古代后期?？茖W家認為那時的地球有可能經(jīng)歷了一次非常大的冰河期，當時冰河可能一直延伸到如今的熱帶地區(qū)。那次冰河期的一個顯著特征是由冰川事件形成的與眾不同的沉積層——冰河流動侵蝕地面，并沿途帶走大量的巖石，因此在冰川流經(jīng)之地都會留下沖刷的痕跡。冰川作用的另一個顯著的遺跡是它往往會產(chǎn)生非常大的巖石，通常被稱為漂石，這些漂石隨著冰川活動被帶入海里，最終滾落進入海底沉積物中。

在冰川期，覆蓋大地的皚皚白雪提高了地球?qū)﹃柟獾姆凑章?。計算機模型結果顯示，如果地球溫度冷到冰蓋足以覆蓋半個地球表面，冰川到達南北緯度30°的地方，正反饋機制就會啟動。地球就像一個晶瑩閃耀的雪球，將大量陽光反射回太空，而地球自然變得越來越冷，并很快達到全球冰封的程度。一旦正反饋開始，只需要幾年甚至更短時間，地球就會變成一個幾乎完全被冰雪覆蓋的星球。

地球如何掙脫冰雪的桎梏？

“雪球地球”的反對者質(zhì)疑：如果“雪球地球”真的存在過，那地球又是如何從冰雪的桎梏中掙脫出來的呢？有計算表明，如果冰雪覆蓋整個行星的表面，地表會將90%的太陽光反射回去，而剩下的10%是不足以使冰雪大面積融化的。如此看來，地球?qū)⒂肋h都是一個大“雪球”。20世紀80年代后期，美國科學家喬·凱斯文科試圖回答這個問題（他也是“雪球地球”這個術語的提出者）。他說，在“雪球地球”上，雖然地球上的大部分活動都停滯了，但地球板塊卻仍然不受影響地在地表之下運動著，導致火山氣體從地底下噴發(fā)出來，特別是二氧化碳。在一個沒有雨水、沒有任何植物、完全被冰雪覆蓋的地球上，沒有任何東西能夠吸收這些噴涌而出的火山氣體。經(jīng)過數(shù)千萬年的累積，大氣中的二氧化碳的濃度越來越高，最終達到今天地球大氣二氧化碳濃度的數(shù)百倍，并引發(fā)強烈的溫室效應，“雪球地球”由此解凍。

“雪球地球”理論聽起來如此怪異，引起了許多激烈的反對意見，直到一位叫霍夫曼的地質(zhì)學家在熱帶地區(qū)找到了冰河移動留下的證據(jù)。

霍夫曼曾經(jīng)在非洲南部的納米比亞研究碳酸鹽巖石——溶解的二氧化碳同巖石中的礦物質(zhì)反應后會形成碳酸鹽，溶于水中的碳酸鹽將進入海洋并在海底沉積下來，因此碳酸鹽是較溫暖的熱帶地區(qū)海水留下的痕跡。霍夫曼發(fā)現(xiàn)，大約6億年前，在溫暖水域地區(qū)形成的巖石之間存在著明顯的冰川沉積物。

霍夫曼是在對碳酸鹽中的碳的來源進行追蹤探查時發(fā)現(xiàn)這種奇怪現(xiàn)象的。天然的碳以二種同位素出現(xiàn)，一種是碳12，一種是較為罕見的、較重的碳13。植物在吸收維持生命所需的碳的時候，對碳12有著明顯的偏好。因此，在有生命的海水中的碳13的含量明顯要高于沒有生命存在的環(huán)境。簡言之，根據(jù)碳同位素的濃度可以分析得知當時地球生命活動的活躍程度。

霍夫曼對納米比亞的巖石中的碳同位素濃度進行的分析顯示，在冰川期沉積層之上有一層很厚的碳酸鹽巖帽沉積層，這正是大氣中含有大量二氧化碳并溫暖地球的標記。

霍夫曼還確認了碳酸鹽巖帽的存在與溫室效應融化“雪球地球”在理論上相吻合——當水循環(huán)重新開始時，雨水開始溶解和洗滌大氣中的酸性二氧化碳，并對地面的巖石產(chǎn)生風化作用。冰雪融化時將巖石風化分離出來的碳和礦物質(zhì)一起帶入海洋，在溫暖的海水里沉淀下來，形成碳酸鹽巖帽。

在一系列起逆轉性作用事件的影響下，地球溫度猛然飆升到了40℃～50℃！地球表面的冰雪在不到1000年的時間里就融化殆盡。

地球生命如何復蘇？

目前，“雪球地球”理論正在推動著對地球生命起源的研究，促使科學家產(chǎn)生了許多新的構想。

反對者不相信“雪球地球”真的存在過，他們提出，如果地球過去真的那么冷，那將導致地球生命滅絕，但事實上冰河期的前期或后期都有化石證據(jù)可以證明，生命確實存在過。

當然，“雪球地球”并不是一個容易下結論的理論，因為我們很難確切地了解當時的地球究竟發(fā)生了什么，地質(zhì)活動使我們失去了許多證據(jù)。

一直致力于研究6500萬年前鳥類起源的澳大利亞古生物學家帕特麗夏·維克斯·里奇認為，新元古代冰川期后期復雜多細胞生物的出現(xiàn)可能與三個因素有關，或者說是這三個因素的綜合作用。一是大規(guī)模的大陸山脈的侵蝕活動使大量的泥土沙石進入海洋，導致海水中營養(yǎng)物質(zhì)大量增加；二是大量的有機物質(zhì)被埋在海底，使得大氣中的氧氣逐步積累起來，這是復雜生命產(chǎn)生的必要條件；最令她感興趣的是最后一個因素：冰川融化帶來的海水淡化。在冰川頻繁活動時期，大量淡水被凍結成冰，而海洋冰帽下的大量液態(tài)水因含鹽量太高而不適宜海洋生命生存，對多細胞生物就更不用說了，因此一些海洋生物不得不退居到含鹽度低的地方去“避難”，等到冰雪融化的偉大時刻到來時，它們紛紛奔赴海洋去開辟它們的棲息地并在那里大量繁衍。

不管你是否贊同“雪球地球”的觀點，新元古代冰河期后期的溫室效應的巨大力量是一個很好的前車之鑒，它能夠讓我們進一步認識和警惕現(xiàn)代氣候變化對整個地球產(chǎn)生巨大影響的風險性。這種影響力是真實的、快速的，事實上它已經(jīng)對地球生命演化產(chǎn)生了顯著的影響。

“雪球地球”現(xiàn)象會再次發(fā)生嗎？科學家認為，不排除在遙遠的未來“雪球地球”再次出現(xiàn)的可能性，但那將是幾千萬年甚至幾億年之后的事情了。