前寒武紀：科幻的新取景地

1894年前后，赫伯特·威爾斯發表了《時間機器》，自那以后，“時間”一直是科幻創作的重要母題之一。1912年，阿瑟·柯南道爾發表了《失落的世界》，在科幻小說中大規模引入史前生物。他們兩人實際上代表了“時間”這一母題的兩個創作方向：面向未來，以及回顧過去。

未來無法預料，因此科幻作家們盡可以揮灑自己的想象力。但談到“過去”，就應該指出：人類歷史意義的過去、地質歷史意義的過去和天文歷史意義的過去，三者所涉及的時間尺度是完全不一樣的。人類歷史以世紀或千年為單位，地質歷史以百萬年為單位，天文歷史則常涉及十億年以上的時間變化。

《侏羅紀公園》等一系列小說、電影向人們展示了遠古的風光，侏羅紀距今約一億五千萬年，按人類的觀點看，這已經是久遠得無法想象的過去了。不過，在地質年表上，恐龍生活的時代與人類生活的時代非常接近，爬行類和哺乳類簡直就是前后腳誕生的兄弟倆。

那么再往前呢？干脆跳過二疊紀、三疊紀，直接到寒武紀。該夠遠了吧？

寒武紀因為著名的“生命大爆發”而為人們所熟知，以致許多人認為地球有生命是從這時開始。實際上，生命在地球上出現得很早，只是在漫長的地質時間中一直處于沉寂狀態，直至寒武紀才開始突然繁盛、多樣化，自此生生不息。

“上下四方曰宇，古往今來曰宙”。所以，地質紀年中最大的單位就是“宙”，以寒武紀為界，之后的地質歷史歸入“顯生宙”，因為生命的重要性已經無法忽略；之前的地質歷史則歸入“隱生宙”，因為那時候生命一直以原始狀態蟄伏在海洋中。后來，隨著地質學的發展，“隱生宙”這一名詞逐漸棄而不用，這段歷史被進一步劃分為“冥古宙”“太古宙”“元古宙”三個時代，統稱為“前寒武紀”。

前寒武紀占據了地球歷史的88%以上。這是個非常驚人的比例，只需要地球年齡10%左右的時間，就足以讓寒武紀淤泥里的蟲子進化成掌握核裂變技術的人類。那么之前的漫長歲月里，地球上發生了什么？

學界普遍認為地球年齡在45.5億年左右。然而，比較尷尬的是，這一數字的證據并不是在地球上找到的。20世紀30年代，美國地球化學家克萊爾·帕特森（Clair Cameron Patterson）使用同位素定年方法，對鐵隕石、石隕石樣本進行測定，得出其年齡約為45億年。（順帶一提，帕特森曾與美國石油財團斗爭數十年，終于促使美國政府頒布禁鉛令，此后企業只能生產無鉛汽油，挽救了幾代人的健康，歷程堪稱傳奇。）這里面其實包含了一個深刻的假設：太陽系中所有物質大致于同一時間形成，因此隕石年齡可以代表地球年齡。后來美蘇科學家又對月巖樣本進行分析，得出月球年齡也在45億年左右，于是大家逐漸形成了共識：地球的年齡也該是這個數值。

目前在地球上能找到的最古老的巖石位于加拿大和格陵蘭島，其年齡在38～41億年，在此之前的時代稱為“冥古宙”，是地質學上真正的黑暗時代。“冥古宙”沒有留下可靠的巖石記錄，因為那一時期的巖石都已經隨著地殼的循環、再生而被徹底破壞，只余少量古老的鋯石礦物，分布在西澳大利亞、中國的鞍山和西藏等地區。

“冥古宙”持續約5億年，在科幻作家眼里，這段地質空白期大概是最適合想象力馳騁的地方了，若是以冥古宙為背景寫科幻小說，盡可以放開了手折騰地球，隨意制造各種災難，反正地質活動會抹掉一切痕跡，不必擔心影響到后世的歷史進程。此外，如果“冥古宙”曾存在過高度發達的文明，他們想要給人類留下信息的話，最好的方式不是建紀念碑、不是錄唱片，也不是像《三體》那樣，把字刻在石頭上，而是應該在鋯石上面下功夫。

鋯石是種很神奇的礦物。凡是踏入地質科研圈的人，鮮少有沒被這玩意兒折騰過的。它的晶格結構能輕易鎖住鈾原子，但排斥鈾的衰變產物鉛原子，因此地質學家們使用鈾-鉛同位素方法定年時，最喜歡的靶礦物就是鋯石。

另外，鋯石物理化學性質都十分穩定，不易熔融、不易風化，不怕高溫、不怕高壓，說白了，它簡直是地表第一皮實的存在，這也是“冥古宙”遺留的物質幾乎只剩鋯石的原因。鋯石在結晶的時候，偶爾還會把一些“外來物”包進去，術語稱之為包裹體，這些包裹體就像琥珀中的昆蟲，能為我們提供豐富的地質信息。通過對鋯石中氧同位素的研究，地質學家們推測出海洋在約40億年前就已經形成。假若真有一個想給未來寫信的“冥古宙”文明，他們只需把含有各種包裹體的鋯石撒遍全球，等著人類去撿。人類用同位素測年就可以知道寫信的時間，鋯石中的氣相包裹體可以告訴我們當時大氣的成分，液相包裹體可以告訴我們當時海洋的成分，固相包裹體可以告訴我們當時地殼的成分—— 一個“冥古宙”時期的地球已經呼之欲出了。而要用鋯石傳遞知識，似乎也并非不可能?；蛘呷祟愒陔x開地球之前，也會用鋯石給下一代智慧種族留一封書信？

“冥古宙”結束后，在距今約38億年的“太古宙”，最早的生命誕生了。值得一提的是，“月球災難”也發生在這前后。我們現在知道，月球背面的隕石坑密度遠遠超過正面，20世紀70年代，一些科學家將水星、金星、火星、月球的隕石坑聯系起來，結合歷次“阿波羅計劃”采得的月球隕石標本，認為在距今38億年左右曾有一場大規模的隕石轟擊事件光臨太陽系，給上述星球留下了如今的滿目瘡痍。

這次事件就是所謂的“月球災難”，又稱月球晚期重轟擊。但這一假說有個明顯的瑕疵：為何地球上的隕石坑密度遠遠小于其他幾個星球？一種說法是，月球替地球擋了子彈，由于潮汐鎖定，月球始終面向地球，于是隕石全都不客氣地招呼在了月球“屁股”上，導致月球背面形成大片隕石坑。當然，這種說法仍不能令人滿意：難道隕石都只從月球軌道面的方向來襲嗎？怎么能恰好全被月球攔下？

但科幻小說家顯然不必理會這么多，光是這場災難可能存在，就已經令人遐想了。隕石雨從哪里來？天文學界給出的解釋干巴巴的沒有想象力：它們是太陽系早期星云物質冷卻后形成的殘渣?？扇羰请E石雨來自太陽系之外呢？是誰發射了它們？為何指向這個平凡的星系？又為什么偏偏讓地球逃過被糊成滿臉麻子的命運？再加上現知最早的生命出現在“太古宙”——莫非生命也是跟著隕石一起抵達太陽系的嗎？

經歷了“冥古宙”“太古宙”，海洋有了，地殼穩定了，生命也已經誕生，進化的樂章似乎馬上就要在地球上奏響。但是且慢，進入“元古宙”之后，生命將迎來一輪極其嚴峻的考驗：“雪球地球”。

這個詞兒用中文念出來非常奇怪，它直譯自英文Snowball Earth，筆者曾花不少時間找尋有沒有更好的翻譯方法，但沒能找到。1987年，加州理工學院教授約瑟夫·柯世韋因克（Joseph. L. Kirschvink）等人通過研究產于澳大利亞的一組粉砂巖，證實了新元古代（“元古宙”的最后一個時期）冰川曾到達熱帶的海平面，1992年，柯世韋因克教授首次使用“雪球地球”一詞，它指的是地球歷史上可能存在過的極端大冰期，其間冰川甚至能夠抵達赤道地區的海平面——不難想象，那時冰蓋一定覆蓋了全球，從兩極至赤道，一片白茫茫大地，地球就是一個雪球。后來哈佛大學教授保羅·霍夫曼（Paul F. Hoffman）的研究也指出，地表海洋生物產率曾有數百萬年的中斷，這一事件可用“雪球地球”來解釋。

我們可以從《后天》《雪國列車》等科幻電影中領略冰川期氣候有多么可怖，但跟“雪球地球”比起來，《后天》式的災難簡直是小巫見大巫。這兩部電影結尾至少都給人類以希望，讓人類看到地球生態能夠復蘇——可“雪球地球”時代，幾乎看不到這種希望。新元古代時全球陸地拼合成羅迪尼亞（Rodinia）超大陸，大陸板塊基本都集中在中低緯度。這導致亞熱帶地區對陽光的反射率極大提高，云層對氣候的調節能力下降；高、中緯度形成的冰川使海平面降低，露出更多陸地，進一步增加反射率，陸地上再形成更多反光能力極強的冰川……這是一個無解的正循環，冰川越多地球對陽光反射率越高，對陽光反射率越高氣溫越低，氣溫越低冰川越多，很快，“雪球地球”就形成了。

如電影《后天》所言，對全球氣候影響最大的力量，是太陽。當太陽的能量都被反射進宇宙，地球上根本看不到任何能打破這一循環的希望。那時幾乎可以看到生命必然的悲慘結局：海洋全部封凍，只有低級的嗜熱菌和嗜酸菌能在海底黑煙囪附近茍延殘喘，靠著含硫熱液維持生命，即便能進化，也只能進化出一群沒有眼睛的海蝦。就在這種情形下，海洋生物產率中斷了數百萬年，生命極可能就此夭折。

那么“雪球地球”是怎樣結束的？一個主流觀點是，地殼活動救了生物圈一命。火山噴發、板塊移動釋放出巨量溫室氣體，同時將地球內部熱能帶到地表，羅迪尼亞超大陸分裂之后，地球終于開始融化。幸好我們的行星還有一顆熾熱的內核，而不像火星那樣死寂，否則今天地球看起來會與木衛二很相似，不會有人類，更不會有這篇對“前寒武紀”大發議論的文字。

再之后呢？走過一片空白的“冥古宙”、謎團重重的“太古宙”、冰天雪地的“元古宙”，歷史終于叩響了顯生宙第一個時代——“寒武紀”的大門，我們熟悉的一切故事都發生在這里。

回頭望去，地球近九分之八的歷史都湮沒在黑暗之中，仍等待著人們去發掘、書寫。相比已經被前人反復描摹過的古生代、中生代，也許那里會是科幻作家的下一個取景地。

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