“雪球地球”藏在沙漠里

謝允

地球是個(gè)大雪球

20世紀(jì)以來(lái)，地球溫度不斷攀升，預(yù)計(jì)到2100年為止，全球氣溫將上升大約1.4至5.8℃。全球變暖成為全人類面對(duì)的問題。但你知道嗎？在迄今約7.5億到5.8億年前，地球曾經(jīng)是個(gè)大雪球，從赤道到兩極全是皚皚白雪。

那么，“雪球地球”是如何形成的呢？

“雪球地球”形成的最直接原因是8億年前，地球上的二氧化碳突然減少。而二氧化碳為什么會(huì)突然減少，目前科學(xué)家還沒有統(tǒng)一的定論。二氧化碳是地球的溫室氣體，能夠吸收地面反射的太陽(yáng)輻射，使地球表面變暖，好像地球的一塊保溫毯。二氧化碳急劇減少，熱量無(wú)法保存在大氣中，給地球帶來(lái)的后果便是與如今的“溫室效應(yīng)”相反的“冰室效應(yīng)”，即地球表面開始冷凍結(jié)冰。

冰川規(guī)模擴(kuò)大，又加速了全球變冷，因?yàn)楸ǖ姆瓷渎蕵O高，陽(yáng)光照射在冰面上，冰川幾乎毫無(wú)保留地將熱量反射回去。大氣中二氧化碳減少，地面上冰川增多，如此便形成了一個(gè)惡性循環(huán)，地球越來(lái)越冷，直到整個(gè)被冰封，變?yōu)橐粋€(gè)“雪球”。

在這樣極端寒冷的環(huán)境下，當(dāng)時(shí)地球上的生物幾乎無(wú)法生存，很多生物因此從地球上消失了。但是，有些生命熬過(guò)了這段長(zhǎng)達(dá)2億年的冰河世紀(jì)。科學(xué)家認(rèn)為，它們可能生活在深海熱液噴口附近，亦或是以休眠孢子的形式沉睡了幾億年。

后來(lái)，被冰封許久的地球終于爆發(fā)，一系列極端的火山噴發(fā)事件接踵而至，火山噴發(fā)將地球內(nèi)部含有二氧化碳的熔巖噴射而出，給大氣重新注入二氧化碳，地球漸漸回暖，長(zhǎng)期占領(lǐng)地球表面的冰川也開始融化，生命逐漸恢復(fù)，開始了新的征途。

這就是“雪球地球”假說(shuō)，是地球變?yōu)椤把┣颉保僮兓氐厍虻倪^(guò)程。該理論由美國(guó)加州理工學(xué)院的地質(zhì)學(xué)教授約瑟夫·柯世韋因克在1992年首次提出。但這一假說(shuō)，目前科學(xué)家還在逐漸完善，也沒有人能夠確定“雪球地球”一定存在。

不過(guò)，地質(zhì)學(xué)家在地處熱帶的納米布沙漠中發(fā)現(xiàn)了證明地球曾經(jīng)是個(gè)大雪球的有利佐證。

干旱的納米布

非洲納米比亞的西南部，大西洋沿岸，盤踞著一片跨越了南回歸線，綿延1600千米的熱帶沙漠——納米布沙漠。在沙漠與海洋的交界處，一半是炙熱的金色，一半是深邃的藍(lán)色，從遠(yuǎn)處看，不知是沙子奔向了海洋，還是海水涌向了沙漠。

納米布沙漠是公認(rèn)的世界上最古老的的沙漠，它的名字在納馬語(yǔ)中的意思是“一無(wú)所有的地方”，似乎預(yù)示著這里寸草不生。但若說(shuō)這里真的寸草不生是不大準(zhǔn)確的，有一種植物能夠在這大沙漠中頑強(qiáng)生存，它是千歲蘭，一種裸子植物。千歲蘭只有兩片葉子，終其一生，也只有兩片葉子彼此為伴，它們可以長(zhǎng)到數(shù)米長(zhǎng)。

科學(xué)家采用放射性碳定年法，確定千歲蘭的平均壽命為500至600年，有部分甚至達(dá)到了2000年，它忠實(shí)地記錄了這篇沙漠的氣候變化。科學(xué)家通過(guò)這種植物，研究了納米布沙漠上千年來(lái)的氣候，發(fā)現(xiàn)盡管納米布沙漠面朝大海，幾千年卻從未有過(guò)春暖花開的熱鬧景象，從來(lái)都是十分干旱的。據(jù)估計(jì)，它的干旱、半干旱氣候已經(jīng)持續(xù)了8萬(wàn)年之久，每年的降雨量少于10毫米。

沙漠也曾冰天雪地

然而，就在如此干旱的沙漠里，地質(zhì)學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)了“冰川遺跡”。

保羅?霍夫曼，美國(guó)哈佛大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授，曾醉心于北極地質(zhì)研究。后來(lái)，他前往納米布沙漠，偶然發(fā)現(xiàn)納米布地區(qū)的一些巖石與北極地區(qū)由于冰川活動(dòng)而形成的巖石有極大的相似性。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究，他確認(rèn)這些巖石是“冰積巖”，即冰川融化后，冰川內(nèi)原本含有的石塊沉積下來(lái)形成的。這說(shuō)明，就在屬于熱帶地區(qū)的納米布沙漠里曾經(jīng)有冰川存在過(guò)。

另外，霍夫曼和他的同事研究了部分冰積巖——碳酸鹽巖中碳同位素比例。碳在自然界中，有兩種相對(duì)穩(wěn)定的同位素，碳-12和碳-13，且含量相當(dāng)。這兩種碳的同位素，生物都能夠加以利用，不過(guò)相比碳-13，生物更親睞較輕的碳-12，因此，在有生物的地方，環(huán)境中所剩余的碳12就相對(duì)較少，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，地質(zhì)學(xué)家可以從環(huán)境中碳-12和碳-13的含量及比例判斷出該環(huán)境下生命是否存在。出乎意料，納米布沙漠的碳酸鹽巖中，碳-12幾乎沒有被消耗，比例與碳-13相當(dāng)。這意味著，在這些冰積巖形成的時(shí)候，這里幾乎沒有生命的存在。

熱帶地區(qū)有冰川活動(dòng)，無(wú)生命，這兩點(diǎn)聯(lián)系在一起，契合了“雪球地球”假說(shuō)。霍夫曼尤為激動(dòng)，熱帶沙漠里找到了“冰川遺跡”，還有什么能比這更能證明“雪球地球”曾經(jīng)存在過(guò)？之后，地質(zhì)學(xué)家在許多大陸上都發(fā)現(xiàn)了與納米布沙漠中相似且年代相近的冰川沉積物，“雪球地球”假說(shuō)開始被更多人接受。