地球灾难史与机遇图解（4）——冰封整个地球！

太阳系形成之初，地球由众多小行星碰撞、融合而初生。事实上，这里还有另一个至关重要的幸运“安排”不能忽视，这就是地球到太阳间的距离。太远或太近，都会因高温或寒冷让生命无法立足。通过对我们的邻居火星、金星等行星的观测，即可略见一斑。回头看一下地球的早期历程，我们的地球和人类是不是太幸运呢？
—— 周一凌晨，那场空前惨烈的大碰撞形成尺度刚刚好的地球与月球互动系统；
—— 在地球历史周第一天即将结束的时候，狂暴的海洋中形成孕育生命的“原始汤”；
—— 周二凌晨，逐渐平静下来的地球大舞台上首次出现单细胞原始生命形态；
—— 周三清晨，以蓝绿藻进化出光合作用机制为标志，大气中终于开始出现氧气！

假如这一系列随机事件中的任何一个环节出现差错，人类恐怕就很难出现在地球上了！

大气中虽然已经开始有氧气，但其浓度不过1%而已，尚不足以支撑复杂的大型生物在地球上进化。各种微生物占据海洋的平静日子持续了十几亿年。然后另一场大灾难降临地球！

22亿年前，相当于我们地球历史周周四下午，厚度达上千米的冰原从地球南、北两极开始向赤道扩展，最终封盖了整个地球表面！

冰川曾经覆盖整个地球的主要证据来自于从澳大利亚、南非、美国等世界许多地方发现的古老落石。研究者们认为，这些与当地环境格格不入的落石是冰川运动的直接结果。据认为，在远古地球，只有冰河才有力量把这些落石搬运至数千公里之外。

而不少落石是在地球赤道附近发现的。研究者们通过研究落石岩样的磁场可以揭示出落石生成时所处的纬度。用这个方法就可以确定它们最初的“出发地”。值得一提的是，该方法还发现，数亿年前，澳大利亚与其今天的地理位置完全不同，那时这片大陆位于赤道附近！这又为地学界大陆漂移学说提供了进一步证据。这些研究成果表明，当时赤道附近同样存在冰河运动的痕迹，这就间接证明了整个地球曾被冰封！

此图中巨石位于美国纽约一处公园内，据研究也是一块落石。

世界各地大量的地质学研究成果表明，地球大约每10万年就会周期性地进入冰河期，扩张的冰川、冰河甚至重塑地貌。但通常冰原不会扩展到接近赤道的严重地步。22亿年前发生了什么让冰河期打破这个规律，导致冰封整个地球的这场气候大灾难发生呢？

这个问题曾经困扰科学家们很多年。周期性的冰河期是因地球环绕太阳轨道的改变引起的，但这不至于导致整个地球冰封。目前，一种较有影响的观点认为，是地球大气中温室气体的不足导致地球大降温。原因是陆地表层风化作用的加剧。其过程是这样的：大气中的二氧化碳与水蒸汽结合形成酸雨，酸雨与风化岩石表面的矿物质发生化学作用，使二氧化碳形成碳酸盐固化物，并随雨水流向大海，最终沉积成石灰岩。如此这般，大气中的二氧化碳浓度就愈来愈低，温室效应逐渐减弱，导致地球表面降温。

风化作用在温热、潮湿的地方会更加严重。而当时，亚、非、欧、美、澳几块大陆尚未因漂移分离开来，而是聚集在赤道附近的超级大陆。这个高温潮湿的超级大陆雨水极为充沛，具有地球上最高的降雨量。导致风化作用失控般地进行，大量消耗大气层中的二氧化碳，使其浓度降低，保温作用减弱，地球因此变得更加寒冷。

在今天的地球上，动植物会起到平衡大气层中二氧化碳浓度的关键作用。但当时，地球上尚未进化出大型陆地动物和植物，海洋中也只有以蓝绿藻为代表的单细胞细菌。这类微生物无助于二氧化碳的补充，有人认为它们反而会消耗二氧化碳。

这个解释或许不够有说服力。另有研究者提出不同观点。他们认为，温室气体减少是当时海洋中三种有重要意义的微生物间的平衡被打破造成的。它们是人类的祖先鞭毛虫、光合作用生物（蓝绿藻）和甲烷菌。蓝绿藻通过阳光获取能量并释放氧气；鞭毛虫吸收蓝绿藻制造的养料，并呼吸它释放的氧；甲烷菌则制造甲烷气体，而这种气体的温室效应是二氧化碳的20倍！从而保障地球合适的气候环境。

问题是蓝绿藻制造的氧气很容易与甲烷气体发生反应，导致大气中甲烷量的减少。假如蓝绿藻的数量繁殖到一定程度，它释放的氧气足以消耗掉甲烷菌制造的所有甲烷气体，大气层失去这种高效力温室气体，就会导致地球降温和冰封。

地球温度大大降低之后，位于地球两级的冰帽就会逐步扩大，并向赤道方向推进。此时，另一个至关重要的效应开始发挥作用。众所周知，地表上的陆地、海洋和冰雪对阳光的反射和吸收效果有很大差别。测试表明，海水表面可以吸收超过90%的阳光，而冰雪表面只能吸收15%，仅仅是海水吸收热量的六分之一！随着冰帽的扩大，它对阳光的反射作用愈加强大，而能够有效吸收阳光的海洋表面则持续缩小。这意味着整个地球吸收太阳热量在逐渐减少，从而导致其进一步降温。这一效应反过来又加速冰原向赤道方向的推进。于是，形成不可逆的恶性循环，直至整个地球变成一个大冰球。

值得一提的是，这个效应是冷战时期科学家在研究核战争后果时发现的。他们预测，大规模的核战争会将大量烟尘推向太空，因而遮蔽投向地球的阳光，导致地球进入寒冬。俄罗斯气象学家经计算得出一个令人震惊的结论：一旦冰原推进超过北纬30度，在中国，大约也就是重庆市所在的纬度，就会因冰雪表面反射的阳光过多，剩余的海洋和陆地表面吸收的阳光热量将不足以维持地球的温暖，从而引发冰封地球过程达到不可逆转的临界点！而22亿年前的情况正是如此。

一个不难想到的问题是，假如今天的地球被完全冰封，人类有躲过灾难继续生存的可能吗？研究者们的回答是否定的！拥有现代科技的人类在大自然面前能耐依然非常有限，面对整个地球被冰封的气候灾难，可做的几乎很少，基本上只能坐以待毙！当然，如果有人具备火星上求生存的技术条件的话，个别人的结局或许不同。

回头来看，人类无力面对的灾难，在22亿年前虽然导致当时99%的生物灭绝，但显然没有难倒当时极少数地球居民——个别种类的单细胞微生物，否则我们何以会出现在地球上？

仅仅依赖光合作用生存的细菌显然逃不过这一劫，因为当时海洋中冰的厚度达到上千米，处于完全黑暗世界。研究者们在今天深度上百米的死寂冰穴中发现了能够存活的微生物，其生存能力和技巧令人惊叹。它们可以通过啃噬岩石获取能量！这种蓝绿藻演化出极强的适应环境生存机制，可以在极端的环境中生存。人类细胞如果冻结会撑破细胞膜，如果脱水也会死去。而这种细菌进化出一种特殊的细胞结构，在极端的冰雪环境中也不会受损。有些脱水的蓝绿藻过100年后加点水又可以复活！有些研究者断定，正是这类具有顽强生存技能的特殊微生物躲过了那场气候大灾难，成为人类和其它动植物的共同祖先。

这场气候大灾难使地球遭受完全冰封达16亿年之久！即从地球历史周周四下午到周六深夜。

但另有观点则相信，地球冰封期没有那么漫长，大约2500万年左右。此外，有研究者相信，是地球上分布的温泉成了大冰封期间各种微生物的避难所，并非进化出具有顽强生存技能的特殊微生物的缘故。或许我们可以认为，这两种情况都是生物得以延续的原因。

（未完，待续）