地球的“冰雪奇缘”

卢婉仪

迪士尼3D动画电影《冰雪奇缘》凭借其精良的制作和引人入胜的情节，成为了迪士尼电影史上的又一座丰碑。在这部温暖感人的电影中，安娜公主和偶遇的采冰青年克里斯托弗一同踏上了峰回路转的大冒险之旅，用真爱与信念帮助姐姐冰雪皇后艾尔莎破除了冰雪魔咒。电影运用超现实的手法描绘了一个冰天雪地的神奇世界，其实这种神奇场景极有可能发生在亿万年前的地球上。

奇妙的“雪球地球”

地质学家研究发现，在距今大约10亿～5.4亿年前的新元古代，地球曾发生过几次严重的冰冻，那时地球表面的大部分区域均被冰雪所覆盖，并且大部分海洋也都被冻结，为此地质学家形象地称之为“雪球地球”。

“雪球”来临，地球上的平均温度低至-50℃，赤道附近的温度也仅有-20℃。从两极到赤道，地球几乎都是白茫茫的一片。在“雪球地球”的恶劣条件下，几乎所有的生命都在极厚的冰层中灭绝，此时地球俨然变成了一颗毫无生命气息的白色“雪球”。

“地球曾是一个雪球”，这听起来有些不可思议，但却有诸多事实可以证明冰封时代的存在。地质学家通过研究沉积岩来推测地质历史的演化规律，冰川运动过程中的搬运能力极强，对周围岩石具有很强的剥蚀作用，冰碛岩便是由冰川融化后的冰碛物固结后形成的。地质学研究发现，全球范围内的赤道附近海平面都存在新元古代的冰碛岩，这意味着新元古代的冰川曾到达过热带地区的海平面，而在现如今的气候条件下，冰雪覆盖主要出现在极地附近的高纬度地区，赤道等众多低纬度地区并不大可能出现大范围的冰封现象。此外，不少不寻常的地质现象也在“雪球地球”的假说中得到了合理的解释。“雪球”时期曾大量出现的氧化亚铁矿，很可能是由于大量冰川覆盖导致海洋深部水体缺氧，亚铁离子在海水底部富集形成。

“雪球”如何形成和解冻

奇妙的“雪球地球”带给我们诸多的幻想，我们不禁要问：地球究竟是如何变成“雪球”的，与此同时，它又是如何解冻的呢？

对于冰雪地球的成因一直都是众说纷纭，各种假设都极具想象力。有人提出“雪球地球”的形成是缘于厚重云层对太阳辐射的遮挡作用，大气层中大量的尘埃粒子会阻挡地球对太阳热量的吸收，于是地球温度急速下降而导致的；也有人认为“雪球地球”是由于小行星或者彗星对地球撞击激起的大量尘土引起的，漫天的尘土遮天蔽日，使得地球无法吸收太阳热量，陷入一片冰封状态。

尽管各方各执一词，但最为地质学家认可的成因则与“大陆漂移学说”有关。新元古代，地球上各块古老陆块拼合在一起，以超大陆的形式聚集在赤道周围。由于大陆内部距离海洋较远，水汽循环受阻，风化作用比较弱，因此对温室气体CO2的消耗能力有限。伴随着超大陆的解体，内陆地区与海洋之间的距离被拉近，导致降雨增加，风化作用也加剧，消耗了大量的CO2。与此同时，超大陆的裂解使得大量易于风化的玄武岩暴露于地表，这进一步加剧了温室气体的消耗。缺少CO2保护的地球，气温逐渐降低，造成地球部分被冰雪覆盖，而被冰雪覆盖的地球像“镜子”一样将太阳光反射出去，热量吸收能力减弱，使得冰雪覆盖面积随之增加，冰川逐步从两极蔓延，直至赤道，最终导致地球成为一个冰封的“雪球”。“雪球灾变”的起因源于超大陆解体，那么地球又是怎样突破冰封重围的？

CO2的逐步积累是使地球重新“活”过来的关键因素。在地壳板块运动的驱动下，火山活动释放的CO2使大气中的温室气体含量不断增加；与此同时，寒冷干旱的冰封环境不利于岩石的风化或生物的生长繁殖，从而使CO2的消耗速率大大减慢。此外，火山喷发使冰雪表面覆盖有大量的火山灰，这有效降低了冰雪的反射率，而融化的暗色雪水，与火山灰一样起到抑制反射的作用，最终地表的冰雪开始剧烈消融，使得地球重返生机。

冰封中延续的生命

“雪球地球”可以说是地球所经历的“大劫难”，但事实上在“雪球地球”恶劣条件下，生命却没有发生彻底的灭绝。那么如果“雪球地球”真的存在，生命是怎么在冰封中延续下来呢？

地质学研究证实，在深海热液喷口可能存在厌氧和低耗氧微生物群落，它们依靠地热和微量的营养物质度过漫长的无氧或低氧时期。与此同时，也有不少生物可能通过休眠细胞或孢子的形式对抗冰封的严酷环境。另外，“雪球地球”期间，在远离超大陆的海面可能存在有少量未冻结的水域，部分蓝藻便利用阳光和CO2进行光合作用，从而产生氧气，在“雪球”环境中庇护了一些好氧生物群落。

地球生态系统的演化是环环相扣的，稍有差池就可能造成极其严重的后果。但现阶段太阳正处于持续发光发热的“壮年期”，“雪球地球”再次出现的可能性比较小。但如果人类忽视与地球的和谐相处，破坏地球正常的系统循环，那就极有可能启动“雪球地球”的扳机，造成新一轮的冰雪危机。