冰川融化開啟災難之門

“洪水、干旱、疾病：如果專家們沒有說錯的話，圣經(jīng)中所描述的大災難都將在亞洲出現(xiàn)。首先是河流泛濫，它們將沖毀中國、印度和東南亞的農(nóng)田與房屋。幾十年后，原來的那些河流逐漸縮小成涓涓細流，干旱接著降臨。然后，大洪災再次到來——排山倒海的洪水如海嘯般涌來，沖破地球上薄薄的冰凍層，沖毀橋梁、水壩和喜馬拉雅社區(qū)……更恐怖的是，任何補救措施可能都為時已晚。這一切都是亞洲最嚴重的環(huán)境問題——正在融化的喜馬拉雅冰川和正在沿著青藏高原河谷不為人察覺地緩慢移動的巨大冰川——可能帶來的后果。”

以上文字摘自最近發(fā)表的一篇文章。該文作者警告人們：正在融化的喜馬拉雅冰川將開啟災難之門。

亞洲真的面臨上述危險嗎?這不會是一些人的杞人憂天甚或危言聳聽吧?

2005年，我國科學家在第四次珠穆朗瑪峰地區(qū)綜合科學考察中發(fā)現(xiàn)：珠穆朗瑪蜂北坡絨布冰川退縮嚴重，與2002年相比，東絨布冰川的消融區(qū)上限在3年內(nèi)已經(jīng)上升了，50米。

另據(jù)衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測結(jié)果：在過去30多年中，中國西部的祁連山區(qū)、阿尼瑪卿山區(qū)、西昆侖北坡、長江源格拉丹冬地區(qū)、藏東南然鳥湖區(qū)及喜馬拉雅山珠穆朗瑪峰地區(qū)等區(qū)域的700多條冰川中，有60％以上處于退縮狀態(tài)；青藏高原上的沼澤地明顯出現(xiàn)退化，湖水水量減少致使湖面面積不斷收縮。

喜馬拉雅冰川是除兩極而外地球上最大的固體水儲存地，是亞洲七大江河(恒河、印度河、雅魯藏布江、怒江、湄公河、長江、黃河)的源頭，冰川融水養(yǎng)育著印度次大陸和中國的上億人口。冰川融化意味著亞洲數(shù)以百萬計的人口將面臨洪水、干旱、泥石流、冰雪崩等災害的威脅。

除了喜馬拉雅冰川，全球其他地區(qū)的冰川也出現(xiàn)加速融化的趨勢。科學家發(fā)出警告：如果全球變曖繼續(xù)以目前速率發(fā)展，估計到2050年，全球1／4的冰川都將消失。

那么，是誰打開災難之門呢?科學家前往世界各地展開調(diào)查。

再次坍塌

2000年3月。一塊巨冰從南極的羅斯冰架上坍塌下來，這是一個龐然大物，它的面積有11655平方千米，相當于整個牙買加的國土面積，科學家把它命名為B15。同年11月，B15冰山一分為二，隨后又再次分裂，其中B15A繼承了B15的絕大部分，它長約115千米，面積為2500平方千米，大約相當于整個盧森堡公國的國土面積，成為當今世界上最大的冰山。科學家估計，如果B1 5A全部融化，它提供的淡水足以供英國人60年之用，或者讓尼羅河奔騰不息80年。

到了2004年12月，科學家發(fā)現(xiàn)，B15A大冰山正以每天2000米的速度向德里加爾斯基冰舌靠攏，這個冰舌是從南極斯科特海岸伸向羅斯海域的一座冰山的浮動部分。科學家預計最遲在2005年1月15日，B15A冰山和德里加爾斯基冰舌將會在羅斯海域的麥克默多海峽相撞，而且會是一次劇烈的大碰撞。科學家預言：“這將是兩個巨人的相遇，一次激烈的和不凡的‘會面，可能是地球上最嚴重的‘撞車事件。”冰山和冰舌一旦相撞，勢必兩敗俱傷，兩者的邊緣都可能崩解，大量的碎冰會在羅斯海堆積或漂浮。如果冰山在碰撞前加速，碰撞的威力可能更大，整個德里加爾斯基冰舌都可能斷裂。

正當人們翹首以待這一“世紀大碰撞”時，B15A冰山卻在距離德里加爾斯基冰舌只有4千米的地方放慢了腳步，它可能撞上了水面下的什么東西。長途跋涉了120多千米來赴這次“世紀之約”的B15A被卡在那里“進退維谷”。

在被擱淺了大約3個月之后，差點惹下大麻煩的B15A冰山又開始移動。2005年4月15日這一天，這個世界上最大的冰山終于和德里加爾斯基冰舌相撞，不過與科學家此前所預測的相比，這次碰撞的力度輕微多了，“更像是互相輕碰了一下”。從衛(wèi)星拍攝的照片可以得知，冰山只是以側(cè)邊擦撞了德里加爾斯基冰舌一下，就這樣也將冰舌末端的一個5平方千米大小的冰塊撞了下來，不過冰山本身似乎沒有在相撞中受損，它繼續(xù)從冰舌的旁邊漂過。此次相撞使斯科特海岸的地形稍有改變，科學家可能需要重新繪制南極地圖。

如果將冰架比喻成人的“指甲”，將冰山比喻成“指甲碎片”，那么平均每隔50到100年，冰架就會完成一個“指甲生長再被剪掉”的周期，而漂浮在海面上的“指甲碎片”——冰山也會隨著時間的流逝而慢慢融化，終歸大海的懷抱。然而，世界各地的冰山學家們卻紛紛發(fā)現(xiàn)，在最近十幾年中，“指甲”生長的速度沒有變快，但散落的“指甲碎片”卻多了不少。大多數(shù)科學家認為，出現(xiàn)這種情況多半是南極冰架的“新陳代謝”出了問題，而全球變暖可能是始作俑者。

背景知識

在過去的150萬年里，冰川的變化非常之大，冰川曾經(jīng)擴張到今天的2倍左右，也一度縮小到只有今天的20％。冰川消了又長，進了又退，循環(huán)往復，屬于正常的氣候變化現(xiàn)象。自1850年上一個小冰期結(jié)束以來，個球冰川開始發(fā)生退縮，也屬于正常的氣候變化現(xiàn)象。但是近幾十年全球冰川以有記錄以來最大的速度融化，這不能不令科學家憂心忡忡。

了解冰川的發(fā)展規(guī)律也許能幫助我們加深對冰川加速化的理解和知識。

從太空看，大約1／10的地球陸地表面被冰川所疆蓋，而這雄偉的冰川卻是由最初的一片片細小的雪花積聚形成的。

美麗的六角形的雪花飄落到地面，逐漸失去了原來美麗的外觀和棱角而變成小而圓的雪粒，在雪粒之間存在許多空氣間隙。隨著更多的雪花降落，底層的雪粒受到擠壓而變得致密。這時在冰的內(nèi)部冰晶的排列并不規(guī)則，同樣還含有彼此連通的空氣間隙。以這種形式留存一季以上的冰稱為粒雪。雪越積越多，在持續(xù)的擠壓作用下，粒雪中的空氣間隙變成密閉的氣泡且內(nèi)部的空氣被壓到體積最小，這時粒雪就轉(zhuǎn)變成了粒冰。粒冰進一步重結(jié)晶、增粗、變致密，最后就變成了真正的冰川冰(又叫老冰川冰)。冰川冰晶瑩剔透，呈現(xiàn)出一種美妙的藍色。當達到一定厚度(50米)時，冰體在自身重量的驅(qū)使下沿斜坡流動，于是冰川就形成了。

冰川具有一定形狀并在自身重力作用下沿著一定的地形向下運動。冰川的運動非常緩慢，速度大約是每年幾厘米到數(shù)百米。冰川的面積變化很大，可以大到占據(jù)整個大陸。如覆蓋在南極洲的冰蓋，也可以小到僅僅是充填兩個山脈之間的空隙，如山谷冰川。

南極的雪要轉(zhuǎn)變成冰川冰大概要花1000年的時間。在雪逐漸成冰的過程中，同時也將各種信息封人冰層中。以南極為例，冰層100米以下的冰有1000年的冰齡，那么冰晶之間氣泡內(nèi)的空氣也有1000歲啦，

冰川的運動

在自身重力作用下，冰川攜帶著大量碎石從高處緩緩地向下滑移，一路上毫不留情地侵蝕地表并帶走更多的碎石。冰川是大自然神奇而巨大的刻蝕力量開山移谷的壯觀景象。

在前進和回縮的過程中，冰川使地形發(fā)生變化，地面物質(zhì)發(fā)生移位，并在地面留下許多它存在過的明顯印記。

冰川運動的形式有三種：內(nèi)部變形、基部滑動和冰床變形。

內(nèi)部變形：冰川會在自身重力的作用下緩慢變形。想像一下一勺蜂蜜潑到桌上的情景吧I蜂蜜不會呆在原地不動，而是慢慢地由中心向外逐漸散開。冰川的變形就類似這樣。變形實際上是組成冰川的冰晶微小移動的總和。冰川移動與壓力有關(guān)，冰層越厚，壓力越大，冰的移動越快。除了壓力，冰川移動還與溫度有關(guān)，溫度越高，冰的移動也越快。由內(nèi)部變形產(chǎn)生的移動非常緩慢，大概每年幾十或數(shù)百米。南極冰被中心的移動大部分都是由內(nèi)部變形導致的。

基部滑動：當冰被底部的壓力達到一定程度時，在底部就會產(chǎn)生水：冰層越厚，壓力越大，融點越高，水就越容易在冰川底部形成。水的存在可以引起冰川的滑動。南極西部冰被底部的大部分可能都存在薄薄的一層水。

冰床變形：水并不是導致冰川滑動的惟一物質(zhì)，沉積物或者冰被之下的巖石碎片也可能引起冰川底部的移動。如果坐落在含水較多、松軟的地層，冰川就可能隨著地層的移動而運動。冰川所攜帶的巖石碎片越多，壓力越大，動能越大，移動也就越快。

形形色色的冰

根據(jù)情況不同，冰存在的形式千姿百態(tài)。

冰被：又叫大陸冰川。冰川中的“巨人”。冰被的冰體深厚巨大，完全掩蓋了位于其下的地形情況。由冰蓋、冰流和注出冰川組成。冰被分為兩種類型：陸基冰被和海基冰被。陸基冰被的底部幾乎部在海平面以上。南極東部冰被是典型的陸基冰被。而南極西部冰被屬于海基冰被，其底部的大部分位于海平面之下，一些區(qū)域達到海平面以下2000米。

冰蓋：又叫冰帽。是冰被中緩慢移動的區(qū)域。它的外形大致對稱，像一個圓頂屋，所以又叫冰穹。冰從冰穹中心向外輻射狀地移動。一個冰被可能包含數(shù)個冰蓋。利用在冰蓋中采集到的完整的冰核，可以詳細地了解在過去許多冰期中地球曾經(jīng)發(fā)生的變化。冰核中包裹著許多信息，如灰塵和氣體，甚至還有放射性物質(zhì)，如像切爾諾貝利核泄漏事件在南極的冰核中就有紀錄。這些被保留下來的紀錄給科學家們提供了寶貴的關(guān)于全球氣候變化的信息。更重要的是，這些紀錄可以幫助科學家們預測諸如從火山爆發(fā)到全球變暖等現(xiàn)象將會對人類帶來怎樣的影響。南極冰蓋的厚度最多達到4800米。在冰蓋本身的巨大壓力和重力作用下，中心高原的冰層會緩慢地向四周運動，如果遇到高大山嶺阻擋，就會流入山谷之中，形成流動較快的冰河。

冰河：冰河一般寬50千米到1 00千米，深1 00 0米，冰河的流動速度相對較快，每年可以移動幾百米。有些冰河面積非常大，只有在太空中才能一覽全貌。衛(wèi)星發(fā)回的圖片顯示，南極西部有許多快速流動的冰河，通過這些冰河，大量的冰從南極西部冰蓋流入巨大的羅斯冰架中。

冰流和注出冰川：冰流是冰被中移動速度最快的部分-是在冰被運動集中的區(qū)域形成的快速流動的冰物質(zhì)的傳送渠道。如果冰流被地形所分隔，如被山脈隔斷，就被稱為注出冰川。冰流和注出冰川以每年1 00 3 500米的速度將冰物質(zhì)從冰蓋帶走。通常它們的厚度不會超過1000米。

冰架：是與海岸相連接的漂浮著的巨冰。其他類型的冰的底部音B是和地面接觸的，而冰架則不同，它完全漂浮在水面上。羅斯冰架是當今最大的冰架，足足有美國得克薩斯州那么大冰架崩坍后就形成冰山。在南極水域航行的船只都會小心翼翼地遠離冰架而行，否則一旦與從冰架上斷裂下來的冰山相遇，可能就只有永遠沉沒在水底了!

山谷冰川：流經(jīng)山谷的冰形成山谷冰川。通常非常陡峭，也比較長，一般都有10千米—30千米長，有些甚至達到100千米山谷冰川的基底就像一個長的u形管。山谷冰川可以在溫帶環(huán)境出現(xiàn)，那里幾乎沒有沒有冰架和冰被，氣候溫暖，平均氣溫最低也在o~c以上，夏天的溫度則要高過10℃。

冰舌：從注出冰川、冰流或山谷冰川瀉下的冰物質(zhì)可能會延伸人海。這些延伸體就是冰舌。冰舌的延伸距離可以長達數(shù)百千米，也可短到只有幾千米。冰舌非常容易改變形狀和大小，潮汐、海浪和暴風雨都會慢慢地瓦解冰舌和冰川主體之間的聯(lián)系，冰舌最后會斷裂并變成一塊塊漂浮在海面的不規(guī)則的冰山。

冰山：冰山是從冰架、冰流、山谷冰川和冰舌上斷裂下來的浮冰。可以把冰川想像成一個個超大的冰塊I不過這些冰塊的形狀和體積變化非常大7000％8096的冰山都源于冰槳在南極，冰架融化后崩坍下來的冰部變成了冰山，其中也產(chǎn)生了最大的冰山。從冰架崩解下來的冰山外觀扁平，面積大概有成百上千平方千米。從南極羅斯冰架崩裂的冰山B9相當于2倍羅得島的太小，它每天行走約1000米，直到分解成幾個小冰山。

冰川改變地貌

冰川運動的速度非常緩慢，但刻劃巖石的力量卻是驚人的——比水流和風的力量要大得多，一座只有幾百米寬的冰川能夠在一年內(nèi)把上百萬噸的基底巖石磨得粉碎，這個能量相當于讓300輛大型運石車晝夜工作一年。因此，冰川能從許多方面改變地球的外貌。

冰川改變原有地形的過程叫做冰川侵蝕。冰川是來自于大自然的力量，可以被看作是一條有力的河流，在流程中卷帶沙土，沖刷河道，沉積河沙。與河流不同的是，冰川對所攜帶的物質(zhì)沒有什么大小限制，冰川的移動也比河流緩慢得多。還有一個不同之處，冰川具有更大的力量。在冰川無情地向前運動的過程中，冰川清除巖石并剝離土壤，刻蝕地形，重新塑造山谷，還通過沉積物質(zhì)改變地貌。不管是腐蝕還是沉積，冰川創(chuàng)造的特征都為冰川地理學家提供了有關(guān)冰川研究的線索。

冰川的侵蝕有兩種形式：采摘和磨損。

采摘：就像用巨大的鑿子去雕鑿石塊。冰川能從基巖底盤直接移走巖石碎塊。基巖底盤越粗糙越不規(guī)則，冰川就越容易移走巖石碎片。這些巖石碎片甚至可以有一幢房子那樣大。被冰川裹挾的巖石可以被用來當作侵蝕基巖底盤的有力工具。

磨損：就像用砂紙去打磨墻面。當冰川在巖石表面移動的日寸候，它會將一些巖石凍人它的基底，并一路帶著它們旅行。這些碎石使冰山的基底具有更加粗糙的質(zhì)地。當冰川在巖床上行進的時候，通過它的不斷打磨，巖床就會變得相對光滑。不過那些體積較大的碎石會在巖床上留下被稱做“劃痕”的長長的切口。

冰川可以存在于不同的環(huán)境中。冰川環(huán)境分為三種。極地冰川、亞極地冰川和溫帶冰川。每一種都出現(xiàn)在一定的溫度范圍，并具有不同的積聚、沉降和融化模式。

極地冰川：以寒冷的溫度和較少的融化為特征。極地冰川具有多種形式，冰被、冰帽、冰架、冰舌和山谷冰川都可能在極地環(huán)境出現(xiàn)。極地冰川是冰架出現(xiàn)的惟一環(huán)境。在這里，積冰總是終年出現(xiàn)，夏天的氣溫也不會超過0℃。極地氣溫很低，空氣中不會攜帶大量水分，所以在極地幾乎不會出現(xiàn)降雨。雖然沒有降魚的補充，但因融化而丟失的冰物質(zhì)也非常少!冰川冰的溫度低于0℃，意味著在冰川底部很少產(chǎn)生融化水，也幾乎沒有水將沉積物從冰被之下運送到海洋。南極大陸和格陵

蘭島的多數(shù)地方都是有冰被的極地環(huán)境。

溫帶冰川：溫帶環(huán)境氣候較溫暖，冰雪融化極大但是積聚也非常大。溫帶冰川的積聚量和融化量是所有冰川環(huán)境中最大的。由于融化量很大，溫帶冰川有能攜帶大量沉積物的水。水和冰能產(chǎn)生更多的侵蝕。

亞極地冰川：屬于中間環(huán)境，處于極地冰川和溫帶冰川兩者之間。冰帽、冰舌、注出冰川和山谷冰川都能出現(xiàn)在亞極地環(huán)境中。亞極地環(huán)境夏天的溫度小于10℃，并且會有一些降水。冰的形成與融化在亞極地環(huán)境幾乎可以達到個凈平衡(獲得冰的總量等于丟失冰的總量)。亞南極區(qū)的島嶼、巴芬島(加拿大東北部的一個大海島)、南格陵蘭島、冰島都是亞極地冰川環(huán)境的類型。

“超級冰期”“雪球地球”的傳奇故事

大約6億年前，地球可能經(jīng)歷了一個十分寒冷的時期，整個地球都被冰雪包得嚴嚴實實。這個時期是如此之冷，以至于今天的科學家在提起它時，都稱之為“超級冰期”或“雪球地球”。

在45億年成長歷程中，地球所遭遇的最恐怖的環(huán)境變化莫過于冰期的侵襲。

什么叫“冰期”甲在地球歷史的某些時期，氣候變得極為寒冷，以至形成廣袤的冰蓋，這些時期就叫冰期。在地球的整個歷史上發(fā)生過三次大冰期。已知最單的冰期發(fā)生在距今5.7億年以前的前寒武紀；其次是石炭紀一二疊紀出現(xiàn)的大冰期；最近一次冰期距今250萬年至1萬年。其中又可分為多次冰期和間冰期(兩次冰期之間的比較溫暖的時期)。目前地球可能就處在一個比較溫暖的間冰期中。在最后一個冰期，冰川從兩極一直向赤道地區(qū)延伸，在紐約這樣緯度的地區(qū)，冰層厚達1000米。我們的祖先曾親眼見證了那個十分寒冷的時代。

盡管冰期周期性地肆虐地球，但長久以來有一條基本的自然法則為多數(shù)科學家所公認：無論哪一次冰期，無論寒冷的程度如何強烈，地球上總有一些地區(qū)始終保持著溫暖安全的狀態(tài)，嚴寒總是從兩極緩慢地向全球蔓延，但最終永遠無法抵達地球上最炎熱的地區(qū)——熱帶。簡單地說，熱帶永不凍結(jié)。然而，這條基本法則無法解釋保羅·霍夫曼在非洲西南部納米比亞的發(fā)現(xiàn)。

保羅·霍夫曼，一位富有挑戰(zhàn)精神的地質(zhì)學家，多年來，他和他的同伴們不厭其煩地在千萬年以來始終保持炎熱的納米比亞山區(qū)找來找去。最終于1992年他們在一片長期受陽光烘烤的巖石上找到了冰川移動留下的證據(jù)——散落在古老的河床上的神秘的大石頭。地質(zhì)學家通常把這些大石頭稱為“墜石”。

何謂“墜石”寧當陸地冰河離開陸地流入洋面時。由于冰河在流動過程中對地面形成侵蝕，沿途帶走大量的巖塊。而當冰河進入海洋并融化后，這些巖塊就落入了海底。數(shù)千年后，沉積在海底的巖塊與其他沉積物融為一體，即形成所謂的墜石。

大約6億年前的納米比亞還完全位于大洋底部，墜石的出現(xiàn)意味著什么?顯然，墜石只可能是被冰河帶到海洋的，也就是說，熱帶地區(qū)也可能曾被冰雪覆蓋。

科學家在納米比亞的發(fā)現(xiàn)告訴我們：大約在6億年前，在我們最古老的脊索動物祖先還沒出現(xiàn)的時代，地球可能經(jīng)歷了一次極為壯觀的冰期。無盡的寒冬把整個地球都掩埋在冰層之下，使它變成了一個巨大的“雪球地球”，時間持續(xù)1000萬年之久。

這就是“雪球理論”。一個自問世以來就一直不為多數(shù)科學家所接受的理論。在他們看來，“雪球理論”描述的情況根本不可能發(fā)生，因為如果當時整個地球都被冰雪所覆蓋，那么生活在地球上的所有生命就可能全部滅絕，那么我們?nèi)祟愐簿筒豢赡艹霈F(xiàn)了。人們對這個奇異的理論嗤之以鼻。認為純屬無稽之談。

此外，找不出任何證據(jù)來證明這次地球有史以來影響最為深遠的一次環(huán)境惡變事件的確發(fā)生過，也是“雪球理論”站不住腳的地方。而霍夫曼在納米比亞的發(fā)現(xiàn)使情況發(fā)生了變化。

其實，霍夫曼并不是首先提出“雪球地球”理論的第一人。早在20世紀40年代。年輕的英國地質(zhì)學家哈萊德就已經(jīng)到北極地區(qū)去尋找證明冰川曾經(jīng)普遍存在的證據(jù)——墜石。

當哈萊德從北極考察歸來時，他已經(jīng)搜集到很多關(guān)于冰川的新信息。在對來自世界各地的巖石樣品進行分析后，哈萊德吃驚地發(fā)現(xiàn)，只要是形成于距今約6億年前的石塊幾乎都是墜石，這充分說明這一時期整個地球(包括熱帶在內(nèi))都處在冰層覆蓋之下。按照哈萊德的說法，幾乎沒有哪一個大洲沒有留下冰川的痕跡，無論是歐洲還是非洲，而且非洲的冰川遺跡還特別多。哈萊德的發(fā)現(xiàn)盡管令人匪夷所思，但卻毫不含糊地指出了全球可能普遍遭遇冰期的客觀事實。

一直以來人們只知道，大約1萬年前，在最后一個冰期達到極限的時候，冰雪覆蓋的區(qū)域最遠延伸到如今紐約所在的緯度，然后不再向低緯度地區(qū)延伸。而哈萊德的發(fā)現(xiàn)表明，其實那時墜石搭乘移動的冰川達到了所有的大洲，甚至穿越熱帶地區(qū)抵達赤道。哈萊德的發(fā)現(xiàn)首次對“熱帶永不凍結(jié)”的法則提出了挑戰(zhàn)。“雪球理論”問世了。

“雪球理論”驚世駭俗，被當時科學界的主流人士視為笑談。反對者以世人普遍認可的基本自然定律為依據(jù)。他們指出。所謂熱帶地區(qū)是指地球上始終受太陽直射的區(qū)域，這個區(qū)域由于隨時享受著陽光的充足照射，必然始終保持著較高的溫度。有證據(jù)表明，即便是在最后一個冰期襲擊地球之時，熱帶仍然保持了宜人的溫度。

那么，熱帶地區(qū)怎么會出現(xiàn)墜石呢?反對者給出如果地球變成了一個冰雪覆蓋的“雪球地球”那么誰來拯救地球和生命呢?

一個最簡單的解釋：板塊運動導致各大洲漂移。盡管陸地漂移的速度差不多跟人的指甲生長一樣緩慢，但是過去的數(shù)億年的時間已經(jīng)足以使陸地從地球的一端移至另一端。也就是說，所有的大陸板塊都可能漂到冰雪覆蓋的極地地區(qū)，正是在那里。冰川逐漸形成。照此說法，在納米比亞發(fā)現(xiàn)的墜石也應該是隨著后來板塊漂移在途經(jīng)熱帶地區(qū)時掉落下來的。這也是多數(shù)人長期以來對為什么墜石散落全球的最被認可的解釋。在這些科學家的眼里，“雪球理論”就像是一個天方夜譚。

因此，對于“雪球理論”的支持者而言，除非找到可以證明熱帶地區(qū)曾經(jīng)凍結(jié)的證據(jù)，否則他們不可能證明地球歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過全球范圍的冰期。

對于“熱帶永不冰凍”的說法，還有人不以為然，這就是前蘇聯(lián)科學家米哈爾·布迪科，此人在20世紀60年代提出了一個假說。眾所周知，由于地球的陸地和海洋顏色較深，它們可以吸收較多的太陽射線，地球因此變得溫暖。相比之下，冰層是白色的，能像鏡子一樣將陽光反射回去，因此被冰層覆蓋的地球所能吸取的熱量少之又少。據(jù)此，布迪科假設(shè)，遭遇冰期的地球肯定變得更白，有更多的熱量被反射回去，由于吸收的熱量日趨減少，地球的溫度逐漸降低，地球很可能陷入無休止的嚴寒之中。

布迪科將他的這種假想轉(zhuǎn)換為數(shù)學方程式并進行運算，得出了一個駭人的結(jié)論：

地球氣候存在一個臨界點。當冰層集中在兩極地區(qū)時，地球不會遭遇危險；而當冰凍突然加劇(例如遭遇核冬天)時，冰層可能蔓延至包括

美國得克薩斯州在內(nèi)的所在中緯度地區(qū)。如此一來，太陽能中有近一半會被反射回太空。沒有足夠熱量維持的地球很可能出現(xiàn)氣候失控：氣溫直線下降，冰層迅速蔓延，最終將整個熱帶地區(qū)凍結(jié)起來。

布迪科的結(jié)論很有說服力，然而無法回答一個問題；失控的凍結(jié)使地球整個變?yōu)椤把┣虻厍颉保坏┠菢樱柲艽罅勘环瓷浠靥眨厍蛑豢赡鼙挥肋h地封凍在冰雪之下。那么，地球后來怎樣解凍呢?生命又怎樣幸存下來并繁衍至今呢?布迪科的理論成為一個悖論。

何謂“悖論”?簡言之，就是不合道理的理論。也就是說。“雪球理論”在理論上也許成立，但在現(xiàn)實中又不可能成立。

在隨后的15年間，人們認定“雪球理論”在邏輯上是行不通的。為此，堅持“雪球理論”的人必須面對兩個問題：第一，他們必須證明熱帶的確曾經(jīng)被冰雪覆蓋，墜石也并非借助板塊漂移到達那里；第二，他們的解釋必須保證地球最終可以從失控的凍結(jié)中逃脫出來。

時間到了20世紀70年代末期，一位年輕的地質(zhì)學家出現(xiàn)在人們眼前，他就是喬·科爾斯基維克。

最初，這位當時地質(zhì)學界崛起的新星也支持保守陣營，認為“雪球理論”是不切實際的。他認為，距今約6億年前，所有的陸地都集中在冰雪覆蓋的極地地區(qū)，那些墜石——冰川存在的標志實際上也是在那個時期在兩極形成的。

科爾斯基維克希望通過技術(shù)手段驗證上述說法，決定制造出更加精密的設(shè)備，以對散落在熱帶地區(qū)的墜石·進行檢測，進而了解這些墜石究竟是形成于赤道附近還是隨大陸漂移從麗極挪移至此。

地球上的每一塊巖石都是一個磁力微弱的磁體。由于巖塊當中含有一定數(shù)量的磁性礦物質(zhì)，所以巖塊在形成之時就擁有了相當?shù)拇判浴６鴰r塊的磁極是由當時巖塊所處位置的磁場決定的。比如在地球兩極形成的巖塊的磁力方向是上下的，而在赤道附近形成的巖塊的磁力方向是左右的。科爾斯基維克親自主持設(shè)計并制造出了敏感度極高的磁力計。這臺磁力計能夠在地球俯視圖上繪制出墜石的確切發(fā)源地。

科爾斯基維克原本以為被測試的墜石肯定來自兩極地區(qū)，然而，測試結(jié)果令他始料未及：測試證明這些墜石的確是在熱帶形成的。從此，科爾斯基維克轉(zhuǎn)而接受“雪球理論”并踏上了艱難的求證之路。

對于科爾斯基維克而言，不可避免地是如何破解“布迪科悖論”。他認為，只有找出突破永久凍結(jié)的能量，地球才可能重獲新生。

當科爾斯基維克把目光投向噴發(fā)的火山時，他發(fā)現(xiàn)，即使洋面為冰層所覆蓋，由于熔巖能夠直接從溫度超過1000攝氏度的地球內(nèi)部噴發(fā)，因而即便是在冰期，火山依然能夠保持活動狀態(tài)。來自深層地下的巖漿毫無顧忌地從火山口噴薄而出，產(chǎn)生大量二氧化碳氣體——一種典型的溫室氣體。

科爾斯基維克并沒有過多地關(guān)注滾燙的巖漿的威力，畢竟它只能在一定范圍內(nèi)使冰雪融化，他更多關(guān)注的是火山噴發(fā)時釋放出的大量氣體。當時每年由火山噴發(fā)所釋放的氣體達100億噸之多，而這些氣體主要以二氧化碳氣為主，這是一種溫室氣體，可能導致全球變暖。(當今世界同樣面臨二氧化碳氣體排放過量的問題，而地球之所以還沒有變得過熱，主要得益于自然界可以通過降雨減少空氣中二氧化碳氣體的含量。)

在“雪球地球”時代，整個地球就是一個雪球，地表上的水都是以冰和雪的形式存在。沒有液態(tài)水，就不可能有水蒸氣蒸發(fā)到天上形成云朵；天上沒有云朵，自然就不可能出現(xiàn)降雨；沒有降雨，空氣中的二氧化碳就不會自動消失。經(jīng)過長達數(shù)百萬年的累積，二氧化碳很有可能在相當廣闊的范圍內(nèi)引發(fā)溫室效應，進而導致全球變暖。

科爾斯基維克運用數(shù)學方法計算出，假如在隨后的1000萬年間沒有降雨，空氣中的二氧化碳含量可能高達10％(要知道現(xiàn)在地球大氣中二氧化碳的含量遠不及1％)，而過量的二氧化碳所引發(fā)的溫室效應可能使全球溫度升高50攝氏度左右，這樣的高溫足以引起冰雪的融化。

生命又是如何躲過劫難的呢?答案也許在巨冰覆蓋下的海洋深處。

1990年，科爾斯基維克發(fā)表了自己的研究成果。他運用嚴密的科學推理和與基本自然法則相一致的思路證明了“雪球理論”的科學性。

然而，這還不是問題的終結(jié)，因為科爾斯基維克所有的推論都是建立在理論上的，如果他不能從物理學角度證明冰層的確會在超強度的溫室效應下融化，那么“雪球理論”就始終只能是理論推測而已。

時間到了文章開頭的1992年，霍夫曼在納米比亞找到了墜石——“雪球地球”存在的證據(jù)。但是，霍夫曼的發(fā)現(xiàn)還是不足以扭轉(zhuǎn)乾坤。

1998年，為了找出支持科爾斯基維克溫室效應是終結(jié)“雪球地球”歷史的證據(jù)，霍夫曼再次來到納米比亞。這一次他還是沖著墜石而來，只是研究的重點在墜石的頂部，因為他在這些巨大的巖石的頂端發(fā)現(xiàn)了碳酸鈣等結(jié)晶物質(zhì)。這些東西日后被證明是破解“雪球地球”謎題的鑰匙。

長久以來，眾多地質(zhì)學家都對在墜石頂上發(fā)現(xiàn)碳酸鈣感到迷惑不解。通常碳酸鈣都形成于溫暖的水中而不是寒冷的冰川。碳酸鈣為什么會在冰川出現(xiàn)?只可能有一個解釋：此地的環(huán)境可能迅速地由寒冷的冰川轉(zhuǎn)變成為溫暖的海洋。這個解釋在常人看來不可思議，因為如此滄海桑田的劇變不合常理，但在霍夫曼看來，恰恰可能正是這些碳酸鈣物質(zhì)產(chǎn)生了迅猛的溫室效應，最終使“雪球地球”解凍。

碳酸鈣怎么可能一反常態(tài)地在融化的“雪球地球”環(huán)境下生成呢?霍夫曼再次求助于他的伙伴，地質(zhì)化學專家丹·舒拉格。通過艱難的求證，兩人給出了一個答案，令世人瞠目結(jié)舌：

千百萬年以來的“第一場雨”以暴風雨的形式出現(xiàn)，當時的場景簡直令人難以想像：到處都是強力颶風，浪高達到100米以上的巨浪猛烈地拍打著海岸，一切都處于劇烈地動蕩之中。在極短的時間內(nèi)地球經(jīng)歷了從極度寒冷到極度炎熱的極限環(huán)境。這場暴風雨一直持續(xù)了100年。

持續(xù)落下的雨滴與空氣中大量囤積的二氧化碳相互作用形成碳酸；酸雨隨之傾瀉到地表，重重地砸向裸露的巖石，并與之發(fā)生劇烈的化學反應；巖石中的鈣與酸雨結(jié)合形成了碳酸鈣并最終附著在墜石頂端。

至此，在經(jīng)過化學、地質(zhì)學、行星科學等多項學科專家的嚴密論證后，“雪球理論”終于成為名副其實的科學理論。

不過，現(xiàn)在又有生物學家站出來對“雪球理論”提出質(zhì)疑了。蓋·納波里就是其中的一位。

1998年，從生物學基本原則出發(fā)，納波里指出，地球始終存在著廣闊的水域。大約6億年前，如果地表完全被冰雪覆蓋，那么陸地上肯定不再有任何形式的生命存在，所有的生命體都只可能生活在海洋里，而其中最常見的應該是細菌。

無論未來的氣候是變得更加炎熱還是更加寒冷，我們都生活在風口浪尖上。老，早在地球變成“雪球地球”之前就已經(jīng)出現(xiàn)。與現(xiàn)代植物一樣，這些古老的生命體必須依靠光合作用吸收陽光并將其轉(zhuǎn)化為維系其生存的能量。

納波里的問題就是：在一個被厚厚的冰層掩蓋著

的水域，光線能穿透冰層為有機生命體提供光合作用所必需的條件嗎?納波里指出，光線并不善于穿透冰層，尤其是厚度超過幾十上百米的冰層。一旦缺乏陽光。光合作用終止，那么在隨后若干年中，所有依靠光合作用維系的生命體都將滅絕，地球?qū)⒆兊昧藷o生機，而事實上這些生物又都幸存了下來。這似乎又是一個悖論。

對此，美國宇航局專家克利斯進行了解答。

克利斯曾多次到南極洲進行考察，那里的環(huán)境跟“雪球理論”所描述的環(huán)境十分相似。當潛入被厚厚的冰層覆蓋的湖泊時，他驚奇地發(fā)現(xiàn)，水下依然有非常充足的光線，各種植物和古老的微生物隨處可見。生命為何能在這里繁衍寧答案也許就藏在冰的物理特性里——越往下，冰凝結(jié)的速度越緩慢，為原本混雜在水中的鹽、塵土等雜質(zhì)提供了充足的沉淀時間；不含雜質(zhì)的冰就像玻璃一樣晶瑩，幾乎不會對光線造成阻隔。正是在這個特殊的環(huán)境中，在“雪球地球”事件中幸存下來的為數(shù)不多的生命體進入了一個全新的世界，它們在那里繼續(xù)進化，由簡單有機物逐漸演變直到多細胞生命形式出現(xiàn)。這就是著名的“寒武紀大爆發(fā)”。

這個結(jié)論正好可以驗證為大家所普遍認同的一條自然法則：每一次大規(guī)模滅絕勢必加速幸存生物的進化。

這應該就是這場關(guān)于“雪球理論”的論戰(zhàn)的最后的、完滿的結(jié)局了吧寧不，事情還遠沒結(jié)束。

2001年12月，美國古氣候?qū)W家馬丁·肯納迪又指出，霍夫曼關(guān)于碳酸鹽為什么 會出現(xiàn)在墜石頂部的解釋是錯誤的，因為根據(jù)他的研究。這些碳酸鹽中的一種元素——碳同位素12的是由于突然的甲烷釋放而產(chǎn)生的。馬丁·肯納迪解釋說，在新元古代期間，在大陸冰蓋底下有大量的生物存在，當這些生物腐爛之后，甲烷便釋放出來并殘留在冰中，當冰開始融化時，靠近海洋的冰蓋就會被上升的海平面所淹沒，這樣甲烷就會再次釋放出來。也就是說，碳酸鹽物質(zhì)可能不是氣候突變的產(chǎn)物。馬丁·肯納迪的理論似乎給了“雪球理論”以致命一擊，但霍夫曼及其支持者不為所動，近年來他們在地質(zhì)學雜志上多次發(fā)表文章予以反擊。看來這場關(guān)于“雪球理論”的爭論還難分高下。

不管“雪球地球”是否真實存在過，通過這場曠日持久的辯論，至少科學家已經(jīng)認識到，今天地球的溫度遠比6億年前高，而且呈現(xiàn)越來越高的趨勢，這意味著地球的氣候可能發(fā)生急劇的變化。假如地球還得再次經(jīng)歷突變，時間會不會在數(shù)百萬年以后呢?不得而知。人們所知道的是，無論未來氣候是變得炎熱還是寒冷，我們都生活在風口浪尖上。