地球的“冰雪奇緣”

盧婉儀

迪士尼3D動畫電影《冰雪奇緣》憑借其精良的制作和引人入勝的情節，成為了迪士尼電影史上的又一座豐碑。在這部溫暖感人的電影中，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轉的大冒險之旅，用真愛與信念幫助姐姐冰雪皇后艾爾莎破除了冰雪魔咒。電影運用超現實的手法描繪了一個冰天雪地的神奇世界，其實這種神奇場景極有可能發生在億萬年前的地球上。

奇妙的“雪球地球”

地質學家研究發現，在距今大約10億～5.4億年前的新元古代，地球曾發生過幾次嚴重的冰凍，那時地球表面的大部分區域均被冰雪所覆蓋，并且大部分海洋也都被凍結，為此地質學家形象地稱之為“雪球地球”。

“雪球”來臨，地球上的平均溫度低至-50℃，赤道附近的溫度也僅有-20℃。從兩極到赤道，地球幾乎都是白茫茫的一片。在“雪球地球”的惡劣條件下，幾乎所有的生命都在極厚的冰層中滅絕，此時地球儼然變成了一顆毫無生命氣息的白色“雪球”。

“地球曾是一個雪球”，這聽起來有些不可思議，但卻有諸多事實可以證明冰封時代的存在。地質學家通過研究沉積巖來推測地質歷史的演化規律，冰川運動過程中的搬運能力極強，對周圍巖石具有很強的剝蝕作用，冰磧巖便是由冰川融化后的冰磧物固結后形成的。地質學研究發現，全球范圍內的赤道附近海平面都存在新元古代的冰磧巖，這意味著新元古代的冰川曾到達過熱帶地區的海平面，而在現如今的氣候條件下，冰雪覆蓋主要出現在極地附近的高緯度地區，赤道等眾多低緯度地區并不大可能出現大范圍的冰封現象。此外，不少不尋常的地質現象也在“雪球地球”的假說中得到了合理的解釋。“雪球”時期曾大量出現的氧化亞鐵礦，很可能是由于大量冰川覆蓋導致海洋深部水體缺氧，亞鐵離子在海水底部富集形成。

“雪球”如何形成和解凍

奇妙的“雪球地球”帶給我們諸多的幻想，我們不禁要問：地球究竟是如何變成“雪球”的，與此同時，它又是如何解凍的呢？

對于冰雪地球的成因一直都是眾說紛紜，各種假設都極具想象力。有人提出“雪球地球”的形成是緣于厚重云層對太陽輻射的遮擋作用，大氣層中大量的塵埃粒子會阻擋地球對太陽熱量的吸收，于是地球溫度急速下降而導致的；也有人認為“雪球地球”是由于小行星或者彗星對地球撞擊激起的大量塵土引起的，漫天的塵土遮天蔽日，使得地球無法吸收太陽熱量，陷入一片冰封狀態。

盡管各方各執一詞，但最為地質學家認可的成因則與“大陸漂移學說”有關。新元古代，地球上各塊古老陸塊拼合在一起，以超大陸的形式聚集在赤道周圍。由于大陸內部距離海洋較遠，水汽循環受阻，風化作用比較弱，因此對溫室氣體CO2的消耗能力有限。伴隨著超大陸的解體，內陸地區與海洋之間的距離被拉近，導致降雨增加，風化作用也加劇，消耗了大量的CO2。與此同時，超大陸的裂解使得大量易于風化的玄武巖暴露于地表，這進一步加劇了溫室氣體的消耗。缺少CO2保護的地球，氣溫逐漸降低，造成地球部分被冰雪覆蓋，而被冰雪覆蓋的地球像“鏡子”一樣將太陽光反射出去，熱量吸收能力減弱，使得冰雪覆蓋面積隨之增加，冰川逐步從兩極蔓延，直至赤道，最終導致地球成為一個冰封的“雪球”。“雪球災變”的起因源于超大陸解體，那么地球又是怎樣突破冰封重圍的？

CO2的逐步積累是使地球重新“活”過來的關鍵因素。在地殼板塊運動的驅動下，火山活動釋放的CO2使大氣中的溫室氣體含量不斷增加；與此同時，寒冷干旱的冰封環境不利于巖石的風化或生物的生長繁殖，從而使CO2的消耗速率大大減慢。此外，火山噴發使冰雪表面覆蓋有大量的火山灰，這有效降低了冰雪的反射率，而融化的暗色雪水，與火山灰一樣起到抑制反射的作用，最終地表的冰雪開始劇烈消融，使得地球重返生機。

冰封中延續的生命

“雪球地球”可以說是地球所經歷的“大劫難”，但事實上在“雪球地球”惡劣條件下，生命卻沒有發生徹底的滅絕。那么如果“雪球地球”真的存在，生命是怎么在冰封中延續下來呢？

地質學研究證實，在深海熱液噴口可能存在厭氧和低耗氧微生物群落，它們依靠地熱和微量的營養物質度過漫長的無氧或低氧時期。與此同時，也有不少生物可能通過休眠細胞或孢子的形式對抗冰封的嚴酷環境。另外，“雪球地球”期間，在遠離超大陸的海面可能存在有少量未凍結的水域，部分藍藻便利用陽光和CO2進行光合作用，從而產生氧氣，在“雪球”環境中庇護了一些好氧生物群落。

地球生態系統的演化是環環相扣的，稍有差池就可能造成極其嚴重的后果。但現階段太陽正處于持續發光發熱的“壯年期”，“雪球地球”再次出現的可能性比較小。但如果人類忽視與地球的和諧相處，破壞地球正常的系統循環，那就極有可能啟動“雪球地球”的扳機，造成新一輪的冰雪危機。