冰期
地质学家认为,在地球的历史上出现过多次冰川覆盖大量陆地的时期,这有大规模冰川存在的时期被我们叫做“冰期”,也叫做“冰川时期”而两次冰期之间的时期被称为“间冰期”,人类正处于一次间冰期之中。
历史上出现过四次尤为严重的冰期,分别是卡鲁冰期、安迪萨哈拉冰期、瓦兰吉尔冰期、休伦冰期。每一次都导致地球整体温度大幅度降低,甚至有两次整个地球都被冻成了一个巨大的雪球,连海洋都被冰冻了起来,只有赤道附近没有结冰,海洋表面冰层厚度足有1公里,而地球的内热保证了底部海洋的存在!
这两次冰期分别是8亿到5.5亿年之间瓦兰吉尔冰期24亿年前到21亿年前的休伦冰河,瓦兰吉尔冰期间(成冰纪冰河时期)断地持续了1000万年左右,秀伦冰期更加可怕,持续了整整3亿年……
最早的生命大约在40亿年前左右就已经诞生了,很难想像我们的祖先是怎么在持续3亿年的冰期中苟延残喘的,或许就和今天南极冰层下的生物一样,抵扛着严寒和低温,在严酷的环境中挣扎求生。
一场下了3亿年的雪?
为什么冰期可以持续整整3亿年,地球又是怎么恢复的呢?休伦冰期是人类发现的最严重的一次冰期,可能也是地球历史上持续时间最长最严重最可怕的一次冰期,这样严重的冰期地球历史上可能只发生过两次,第二次就是从7亿1000万年前开始,最后大约在6亿4000万年前结束的“成冰纪冰期”。
目前人类可以追溯到的最早有复杂生物存在的时期是“埃迪卡拉纪”,这个时代在寒武纪之前,化石证明寒武纪的生命大爆发其实是假象,早在埃迪卡拉纪时就有复杂生物存在了,而在2009年,科学家在一个油田中找到了一个成冰纪的化石,这个化石是最古老的生物化石之一,在化石上存在化合物的化学痕迹,而这种化合物是现代科学家用海绵制造出来的,一些生物学家认为海绵就是现在大多数生物的共同祖先。
不过这种类似于海绵的生物生活在成冰纪的末期,那个时候雪球地球事件已经结束了,或许正是消失的冰期给了这些动物从简单演化到复杂的动力,让它们缓慢又简单地一步步地孕育出了如今这个复杂的生态系统。
一旦雪球地球形成,其实是很难解冻的,因为整个地球都被冰川包围,这些冰川会反射大量的阳光,冰川越多反射的阳光就越多,地球的温度就会不断降低,就像是如今的金星一样,金星陷入了不可遏制的温室效应循环,而雪球时期的地球陷入了温度不断降低的失控中。
成冰纪时期,当时地球的大陆还是一个整体,被称为“罗迪尼亚超大陆”,这片大陆的诞生和分裂直接导致了雪球地球事件出现,冰川逐渐覆盖地球后,低温加速了大陆的分裂,而在大陆分裂的过程中,海洋逐渐增加,这会大大增加降雨量,导致雪球地球效应更加严重,并且大陆的分裂也给可以光合作用的生物提供了生存空间,大陆硅酸盐裸露并风化,这些岩石的风化会吸收大量的二氧化碳,导致温度降低。
总而言之,是一系列复杂的现象导致了雪球地球现象出现,直到大陆的板块运动越来越剧烈,大量的火山因为板块运动而爆发,温室气体聚集到一定程度后,地球的降温才逐渐停止,长达一千万多万年的寒冬才慢慢停止。
成冰纪冰期给我们留下了许多证据,科学家针对澳大利亚的一块粉砂岩进行分析后得出,这块岩石在成冰纪时期曾经在赤道附近的浅海环境中沉积了很长一段时间,这给雪球地球事件提供了很好的证据。
成冰纪的冰期比起休伦冰河只能说是小巫见大巫,毕竟休伦冰河时期持续了整整3亿年,整个地球的平均温度骤降到-50℃,和如今的平均气温相差了整整65℃。
休伦冰期到底是怎么形成的呢?
这场下了三亿年的雪形可没有那么简单,我们都知道,早期地球的环境十分恶劣,大气中几乎不存在氧气,只有大量的二氧化碳和甲烷,这两种气体都是极端的温室效应气体,因此早期地球十分炎热,当时的生物因为环境的原因,全部都是“厌氧生物”,这些生物不需要氧气而是需要温室气体生存。
一种生物的出现打破了这个局面,它就是“蓝藻菌”,一种不含有叶绿体,但是可以进氧性光合作用的大型单细胞原核生物,其实厌氧生物中也有可以进行光合作用的,红螺菌就可以进行光合磷酸化作用,但是在这个过程中并不会释放氧气。
蓝藻菌的出现,是地球最重大的转折之一,因为蓝藻的光合作用不断地向大气中释放氧气,这些氧气不断地消耗大气中的甲烷,甲烷和氧气相遇后形成二氧化碳,但是甲烷引起的温室效应是二氧化碳的很多倍,甲烷含量的减少和氧气含量的增加导致地球的温度不断降低。
氧气含量的增加是主要因素,同时还有很多附加因素,比如说休伦冰期的时候地球上持续了2.5亿年左右的火山活动正好停止,其次当时的太阳并没有现在闪亮,因为太阳的亮度会随着时间的推移不断增加,大约每10亿年增加10%,休伦冰期发生于24亿年前,也就是说当时的太阳至少要比现在暗淡20%,地球受到太阳的辐射会更少。
不断降温后,前文提到的雪球事件就发生了,冰川面积增加,反射的阳光更多,温度更低,冰川效应更严重,最终整个地球都被冰封,并且这次冰封持续了整整3亿年,最终同样是火山运动拯救了地球,火山制造的温室气体达到一定程度后,温室效应让地球解冻。
这次下了三亿年的雪虽然导致了大量的原始生物死亡,但是也改变了地球大气的氧含量,为后续好氧生物的出现打下了基础,也是生命从简单演化到复杂的第一步,所以这次最严重的冰期并不是一件坏事。
科学家认为,如果人类的行为可能会导致雪球地球再次出现,因为人类正在加速海水和湖水的富营养化,这可能会导致藻类大量繁殖,而地球绝大部分氧气来自藻类,如果我们不爱护环境,导致雪球地球诞生的原因或将再次出现也说不定……