地球災難史與機遇圖解（4）——冰封整個地球！

太陽系形成之初，地球由眾多小行星碰撞、融合而初生。事實上，這裡還有另一個至關重要的幸運“安排”不能忽視，這就是地球到太陽間的距離。太遠或太近，都會因高溫或寒冷讓生命無法立足。通過對我們的鄰居火星、金星等行星的觀測，即可略見一斑。回頭看一下地球的早期歷程，我們的地球和人類是不是太幸運呢？
—— 周一凌晨，那場空前慘烈的大碰撞形成尺度剛剛好的地球與月球互動系統；
—— 在地球歷史周第一天即將結束的時候，狂暴的海洋中形成孕育生命的“原始湯”；
—— 周二凌晨，逐漸平靜下來的地球大舞台上首次出現單細胞原始生命形態；
—— 周三清晨，以藍綠藻進化出光合作用機制為標誌，大氣中終於開始出現氧氣！

假如這一系列隨機事件中的任何一個環節出現差錯，人類恐怕就很難出現在地球上了！

大氣中雖然已經開始有氧氣，但其濃度不過1%而已，尚不足以支撐複雜的大型生物在地球上進化。各種微生物占據海洋的平靜日子持續了十幾億年。然後另一場大災難降臨地球！

22億年前，相當於我們地球歷史周周四下午，厚度達上千米的冰原從地球南、北兩極開始向赤道擴展，最終封蓋了整個地球表面！

冰川曾經覆蓋整個地球的主要證據來自於從澳大利亞、南非、美國等世界許多地方發現的古老落石。研究者們認為，這些與當地環境格格不入的落石是冰川運動的直接結果。據認為，在遠古地球，只有冰河才有力量把這些落石搬運至數千公里之外。

而不少落石是在地球赤道附近發現的。研究者們通過研究落石岩樣的磁場可以揭示出落石生成時所處的緯度。用這個方法就可以確定它們最初的“出發地”。值得一提的是，該方法還發現，數億年前，澳大利亞與其今天的地理位置完全不同，那時這片大陸位於赤道附近！這又為地學界大陸漂移學說提供了進一步證據。這些研究成果表明，當時赤道附近同樣存在冰河運動的痕跡，這就間接證明了整個地球曾被冰封！

此圖中巨石位於美國紐約一處公園內，據研究也是一塊落石。

世界各地大量的地質學研究成果表明，地球大約每10萬年就會周期性地進入冰河期，擴張的冰川、冰河甚至重塑地貌。但通常冰原不會擴展到接近赤道的嚴重地步。22億年前發生了什麼讓冰河期打破這個規律，導致冰封整個地球的這場氣候大災難發生呢？

這個問題曾經困擾科學家們很多年。周期性的冰河期是因地球環繞太陽軌道的改變引起的，但這不至於導致整個地球冰封。目前，一種較有影響的觀點認為，是地球大氣中溫室氣體的不足導致地球大降溫。原因是陸地表層風化作用的加劇。其過程是這樣的：大氣中的二氧化碳與水蒸汽結合形成酸雨，酸雨與風化岩石表面的礦物質發生化學作用，使二氧化碳形成碳酸鹽固化物，並隨雨水流向大海，最終沉積成石灰岩。如此這般，大氣中的二氧化碳濃度就愈來愈低，溫室效應逐漸減弱，導致地球表面降溫。

風化作用在溫熱、潮濕的地方會更加嚴重。而當時，亞、非、歐、美、澳幾塊大陸尚未因漂移分離開來，而是聚集在赤道附近的超級大陸。這個高溫潮濕的超級大陸雨水極為充沛，具有地球上最高的降雨量。導致風化作用失控般地進行，大量消耗大氣層中的二氧化碳，使其濃度降低，保溫作用減弱，地球因此變得更加寒冷。

在今天的地球上，動植物會起到平衡大氣層中二氧化碳濃度的關鍵作用。但當時，地球上尚未進化出大型陸地動物和植物，海洋中也只有以藍綠藻為代表的單細胞細菌。這類微生物無助於二氧化碳的補充，有人認為它們反而會消耗二氧化碳。

這個解釋或許不夠有說服力。另有研究者提出不同觀點。他們認為，溫室氣體減少是當時海洋中三種有重要意義的微生物間的平衡被打破造成的。它們是人類的祖先鞭毛蟲、光合作用生物（藍綠藻）和甲烷菌。藍綠藻通過陽光獲取能量並釋放氧氣；鞭毛蟲吸收藍綠藻製造的養料，並呼吸它釋放的氧；甲烷菌則製造甲烷氣體，而這種氣體的溫室效應是二氧化碳的20倍！從而保障地球合適的氣候環境。

問題是藍綠藻製造的氧氣很容易與甲烷氣體發生反應，導致大氣中甲烷量的減少。假如藍綠藻的數量繁殖到一定程度，它釋放的氧氣足以消耗掉甲烷菌製造的所有甲烷氣體，大氣層失去這種高效力溫室氣體，就會導致地球降溫和冰封。

地球溫度大大降低之後，位於地球兩級的冰帽就會逐步擴大，並向赤道方向推進。此時，另一個至關重要的效應開始發揮作用。眾所周知，地表上的陸地、海洋和冰雪對陽光的反射和吸收效果有很大差別。測試表明，海水表面可以吸收超過90%的陽光，而冰雪表面只能吸收15%，僅僅是海水吸收熱量的六分之一！隨着冰帽的擴大，它對陽光的反射作用愈加強大，而能夠有效吸收陽光的海洋表面則持續縮小。這意味着整個地球吸收太陽熱量在逐漸減少，從而導致其進一步降溫。這一效應反過來又加速冰原向赤道方向的推進。於是，形成不可逆的惡性循環，直至整個地球變成一個大冰球。

值得一提的是，這個效應是冷戰時期科學家在研究核戰爭後果時發現的。他們預測，大規模的核戰爭會將大量煙塵推向太空，因而遮蔽投向地球的陽光，導致地球進入寒冬。俄羅斯氣象學家經計算得出一個令人震驚的結論：一旦冰原推進超過北緯30度，在中國，大約也就是重慶市所在的緯度，就會因冰雪表面反射的陽光過多，剩餘的海洋和陸地表面吸收的陽光熱量將不足以維持地球的溫暖，從而引發冰封地球過程達到不可逆轉的臨界點！而22億年前的情況正是如此。

一個不難想到的問題是，假如今天的地球被完全冰封，人類有躲過災難繼續生存的可能嗎？研究者們的回答是否定的！擁有現代科技的人類在大自然面前能耐依然非常有限，面對整個地球被冰封的氣候災難，可做的幾乎很少，基本上只能坐以待斃！當然，如果有人具備火星上求生存的技術條件的話，個別人的結局或許不同。

回頭來看，人類無力面對的災難，在22億年前雖然導致當時99%的生物滅絕，但顯然沒有難倒當時極少數地球居民——個別種類的單細胞微生物，否則我們何以會出現在地球上？

僅僅依賴光合作用生存的細菌顯然逃不過這一劫，因為當時海洋中冰的厚度達到上千米，處於完全黑暗世界。研究者們在今天深度上百米的死寂冰穴中發現了能夠存活的微生物，其生存能力和技巧令人驚嘆。它們可以通過啃噬岩石獲取能量！這種藍綠藻演化出極強的適應環境生存機制，可以在極端的環境中生存。人類細胞如果凍結會撐破細胞膜，如果脫水也會死去。而這種細菌進化出一種特殊的細胞結構，在極端的冰雪環境中也不會受損。有些脫水的藍綠藻過100年後加點水又可以復活！有些研究者斷定，正是這類具有頑強生存技能的特殊微生物躲過了那場氣候大災難，成為人類和其它動植物的共同祖先。

這場氣候大災難使地球遭受完全冰封達16億年之久！即從地球歷史周周四下午到周六深夜。

但另有觀點則相信，地球冰封期沒有那麼漫長，大約2500萬年左右。此外，有研究者相信，是地球上分布的溫泉成了大冰封期間各種微生物的避難所，並非進化出具有頑強生存技能的特殊微生物的緣故。或許我們可以認為，這兩種情況都是生物得以延續的原因。

（未完，待續）