還記得上個月的那場“世紀寒潮”嗎？包郵區(qū)水管紛紛爆裂，廣州居民多年來頭次見雪，華北以北人民全部凍成狗的那一次？
地質(zhì)學(xué)家說，呵呵。
圍著火爐與暖氣，煮一杯咖啡或茶，我們來講一個大型冷故事——地球46億年歷史中的最大極寒。跟這次事件相比，哪怕是距今一萬年左右的“冰河時代”，也不過是一場波瀾不驚的“微風(fēng)”而已。至于什么世紀寒潮？Don't Panic，不過是一個稍微冷些的冬天罷了。
要說自地球形成以來的最大“寒潮”，莫過于新元古代的那次“雪球事件”（SEE, The Snowball Earth Event）了。字如其名，當時的地球，基本就是個宇宙大雪球。從極地到赤道，地球的表面幾乎全部被冰蓋所遮覆。干燥的空氣磨蝕著蒼涼的陸地，廣袤的大洋被全部凍結(jié)，哪怕你站在熱帶，感受到的也是今日南極的溫度；腳跨赤道，看到的也不外乎是一片晶瑩的蒼白。
七億年前的雪球地球。圖片來源：news.discovery.com
雪球事件發(fā)生在距今七億年前。七億年，在歷史的長河中，實在是一個頗為尷尬的節(jié)點。對地球誕生的原點來說，它足夠漫長。40億年的光景，早已讓地球演化成了一個成熟的行星，它有了板塊構(gòu)造，有了穩(wěn)定的大氣，有了遍布海洋的簡單生命，一切看上去早已井然有序；然而，對于站在時空這頭的我們，七億年又顯得足夠遙遠，遙遠到比寒武紀生物大爆發(fā)還要早上兩億年。那個時候，不僅恐龍們的中生代是遙遙無期的未來，甚至連三葉蟲和角石也尚未登上地球舞臺，只有藍藻等單細胞動物，統(tǒng)治著當時那尚未喧囂的海洋。它們在廣闊的潮坪上安靜地棲息，隨著潮漲潮落，堆疊起韻律般的紋層。這些層層疊置的藻類遺跡，是后世唯一可以回溯至此的生命印記。
雖然尚不熱鬧，但元古代的這幅光景，好歹洋溢著一顆宜居帶內(nèi)的星球該有的生機與活力。然而，全球冰川就這么突如其來地塵封了一切。先是從兩極開始，冰川逐漸向低緯度進軍，直至把熱帶的暖風(fēng)與浪花，全部凝固在肅殺的極寒中。盡管無法直接目睹當時的環(huán)境巨變，但我們能夠在遙遠的太空中，找到當時地球大致的形貌。歐羅巴（Europa），木星的第二顆衛(wèi)星，一顆圍繞著巨人旋轉(zhuǎn)的晶瑩小球。與我們印象中多數(shù)坑坑洼洼的灰色星體不同，木衛(wèi)二有著一襲淡藍而細膩的表層，那是它冰質(zhì)的外殼。這顆遙在5億公里開外的異星，卻是七億年前我們自己的溫暖家園，或曾表現(xiàn)出來的樣子。
雪球地球（上）與木衛(wèi)二（下），它們身處不同的時間與不同的空間，展現(xiàn)的卻是一副高度相似的場景。 圖片來源：www.bbc.co.uk; photorator.com
雪球事件一如鬼魅般來去匆匆，在元古代末期留下印記后，便馬上消失在一如既往的溫暖中。在此后數(shù)億年的時光里，它再也未曾重現(xiàn)，以至于人們直接用此次事件來命名地球歷史上這段非同尋常的時期。成冰紀（The Cryogene），三個肅殺的字眼，形象地提醒著人們，這生機勃勃的地球上曾有過一段冰雪漫布的紀元，在彼時，冰川遍布四海；在彼時，赤道白雪皚皚。
人們究竟是靠什么線索，斷言出當時的地球就是這么一個宇宙級的大雪球呢？靠巖石。滄海桑田、往事不復(fù)，只有巖石的殘片，是唯一能夠穿越時空，將塵封的往事保留至今的星球遺跡。
作為巖石王國里的環(huán)境指示物，沉積巖——由地表沉積物壓實固結(jié)而形成的巖類——是反應(yīng)當時地表環(huán)境的直觀快照。一層層的沉積巖，構(gòu)成地層；一套套地層，又構(gòu)成大陸表面直接披覆的“外皮”。所謂大陸，不外乎是藍海中一座座龐大的“移動方舟”，它們會漂移、會裂解、也會在偶然的時段，合眾為一。今天你腳下大地所處的位置，可能與千萬年前大徑相庭。除了位置不一樣，大陸表面的環(huán)境也在無時不刻地改變著。這也是為什么哪怕你站在干旱的內(nèi)陸，也同樣有機會找到淺海貝殼的原因。
大陸漂移在這顆星球上延續(xù)了數(shù)十億年，但科學(xué)家們卻有一套完善的方式，揭示出大陸上的每一塊沉積巖形成于何時、何地、以及何種環(huán)境，并以此來還原大陸漂移和環(huán)境變遷的歷史：利用層序律和同位素時鐘，他們能夠確定出地層形成的年代；利用沉積巖中含磁礦晶的排列方位，他們能夠還原出大陸當時所處的緯度。巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，可以揭露沉積物生成的環(huán)境；而地層間的疊置關(guān)系，則記錄著環(huán)境的演化與變遷。時間、地點、環(huán)境，當所有的鋪墊都已到位，剩下的，就看怎么把遙不相及的殘片，拼合為一個完整的敘事了。
在全球的各個大陸上，都或多或少地殘留著元古代地層的遺跡。從蘇格蘭到納米比亞，從澳州腹地到中國三峽…..當人們追溯這些屬于7億年前形成的地層時，發(fā)現(xiàn)它們基本上都殘留著冰川曾經(jīng)覆蓋過的痕跡：這些沉積巖有著淺海波浪所形成的、獨特而細膩的紋層，但在這些紋層中，卻又截然分布著碩大的冰積巨礫。在外動力地質(zhì)作用中，除了冰川外，大概沒有什么外力能夠如此偶然地把完全不屬于一個水動力量級、甚至來源也截然不同的沉積物，放置到正常情況下完全不該它出現(xiàn)的環(huán)境里了。這樣的構(gòu)造，往往出現(xiàn)在高緯度地區(qū)。但是通過古緯度還原，卻發(fā)現(xiàn)7億年前這些地層根本不是高緯度的極區(qū)特產(chǎn)，而幾近覆蓋了從極地到赤道的全部地域。就這樣，對“巖石古卷”的破譯，最終把兩個看上去風(fēng)馬牛不相及的詞匯——赤道和冰川——活生生地湊到了一起。
雪球事件的野外證據(jù)：被冰川攜帶的巨礫，突兀地砸入穩(wěn)定沉積的地層。圖片來源：legacy.earlham.edu
來自五洲四海的更多數(shù)據(jù)，最終拼合成了一幅明晰而又生動的畫卷：一個遍布著冰雪的白色地球。當故事的塵埃已經(jīng)落定，科學(xué)家的焦點，便放到了背后推手的位面。不要太樂觀，因為接下來所發(fā)生的一切，似乎是一個必然注定的死局。
什么是死局？是所有不利因素偏偏在同一時刻出現(xiàn)，聚為合力？抑或是因果相連，形成一個愈加嚴峻的反饋鏈？很不幸，當時的地球，似乎把這兩者都占了。
先說說合力的使然吧。一切的始作俑者似乎還在于大陸漂移。古緯度還原表明，在當時的地球上，各個板塊已經(jīng)聚合為聯(lián)合大陸，處于中低緯度區(qū)間。由于大陸的表面是巖石，相較于大洋，對太陽光的反照率（Albedo）要強得多，而低緯度，偏偏又是地球接受太陽光最多的區(qū)域。陸地增加的直接后果，便是單位時間內(nèi)整個地球系統(tǒng)獲得的太陽能更少了。地表的溫度輸入主要靠陽光。“凈收入”變少，是全球變冷的第一推力。
反照率增加的形象表示。隨著中低緯度地區(qū)陸地面積的增加，地球反照陽光的量越來越大，使得整個地球系統(tǒng)獲得的太陽能愈發(fā)減少。圖片來源：www.nicerweb.com; squidonice.wordpress.com
地表之上，還有個大氣層。溫度的輸入是一回事，但維持又是另一回事。地表溫度的維持主要靠溫室氣體——比如二氧化碳（CO2）等對太陽能的鎖定。大量陸地聚集到低緯度，對大氣CO2的含量是一個極為負面的影響因素。熱帶降雨活躍、大氣潮濕，導(dǎo)致大陸巖石圈風(fēng)化作用空前活躍。在風(fēng)化作用中，大氣中的O2、CO2、H2O等成分被消耗，并隨著生成物進入巖石圈，從而退出大氣循環(huán)。當大氣中“凈流通”的二氧化碳等溫室氣體減少，溫室效應(yīng)便隨之減弱。環(huán)境的溫度逐步降低，冰川一步步生成并擴大，冰期就在這樣的遞減中，悄然而至了。
到了冰川擴大的時候，事情就變得更加不可挽回了，冰川本身便是上述合力的結(jié)果，但更可怕的是——它本身，卻恰恰是全球持續(xù)變冷最有效的誘因?；氐椒凑章蔬@個概念上。說到反射太陽光，無論海水也好、巖石也罷，又有誰能跟晶瑩的冰雪相比？另一方面，當水體擴大結(jié)冰，蒸發(fā)會越來越少，大氣中能夠維持溫度的濕潤水汽也驟然下降。反照率的激增和蒸發(fā)率的驟減，直接將冷室效應(yīng)帶入了一個持續(xù)堆棧的死循環(huán)。環(huán)境學(xué)模擬表明，當?shù)厍虮砻嬗幸话氡槐采w的時候，全球凍結(jié)將成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢——換句話說，一個冰雪滿布的全球，將會成為這個鏈式反應(yīng)的末端，必然出現(xiàn)的結(jié)局。
這樣的冰蓋，在當時的全球，似乎是司空見慣的事情。圖片來源：www.earthtouchnews.com; www.newscientist.com
每一個因素里，似乎都找不到破局的希望。合力和死循環(huán)牢牢壓制著構(gòu)成雪球的每一方面因子。未來將走向何方呢？還好，我們本身便生活在一個毫無懸念的未來里?，F(xiàn)在的問題是，誰又是當時地球的破冰者呢？
不是太陽，也不是撞擊的天體，而是地球自己。不要忘了，這是一顆有著活躍內(nèi)動力的熱行星。而這份終將表現(xiàn)出來的力量，叫做火山作用。
火山的及時救援，讓地球從全面的凝結(jié)中，蘇醒了回來。
在今人眼里看來，那種被稱為極端火山作用（Extreme volcanism）的事件，無疑是生物圈的滅絕級大殺器。在顯生宙歷史上，只要把這個障礙搬出來，生物圈幾乎必然要用一次大滅絕來交卷。我們熟知的那場二疊紀末大滅絕（>90%海洋物種滅絕殆盡），就是5.4億年來最漂亮的杰作。然而在此時，這個讓生物圈聞風(fēng)喪膽的武器，卻成了把死局盤活，把地球從雪球中拯救出來的功臣。當然，就像對付生物圈那樣，對付冰雪的套路其實也沒什么新鮮的：兩者，都不是靠巖漿的溫度來直接烘烤什么，而是靠輸出氣體來間接改變大氣圈的成分。
當時那些被封進巖石圈，從而退出大氣循環(huán)的溫室氣體們大概不會忘記，地球本身——其實是一個更加龐大的循環(huán)系統(tǒng)。鎖進巖石圈？不要緊。巖石還要在板塊構(gòu)造的循環(huán)中被帶回地幔里頭呢。當巖石的枷鎖融化為流動的巖漿，氣體，也就重獲了自由。隨后，只用等火山作用適時打開重歸地表的通道，這些溶于巖漿的揮發(fā)分（Volatile），便會隨著洶涌的熱流一道，回到久違的大氣層了。地表二氧化碳不是被消耗了嗎？從地球內(nèi)部再放出來一些就是了。
雪球時期，由于大量冰蓋的影響，全球的巖石風(fēng)化率進入了一個歷史低位，地表溫室氣體的消耗因素幾乎“觸底”。此時，火山作用的凈輸入便顯得尤為突出了?；鹕匠掷m(xù)溢氣，大氣中的溫室氣體越聚越多，當它們的比例重新豐富到足以封存陽光，使平均溫度能夠重回冰點之上時，“白地球”便開始融化了。久違的藍海出現(xiàn)，生命的家園復(fù)蘇。然而始料未及的是，在經(jīng)歷“冬眠”后，生物圈的反應(yīng)似乎遠遠超乎了元古代長期以來所表現(xiàn)出的樣子。一個從雪球中醒來的生物圈，將要給地球帶來多大的變革呢？
埃迪卡拉——寒武。哪怕今日，也很難有人能徹底說清楚這段時間的地球，究竟孕育著怎樣的瘋狂。在經(jīng)歷雪球事件之后，生物圈幾乎獲得了一場迸發(fā)式的發(fā)展。長久以來被單細胞生物所統(tǒng)治的時空，隨著雪球事件的結(jié)束而一并瓦解。多細胞的復(fù)雜生命，輻射性地擴展到了地球的每一個角落。從埃迪卡拉動物群的誕生到寒武紀生命大爆發(fā)，復(fù)雜生物的全方位鋪張，直接完成了地球歷史宙（Eon）一級的更替。隱生時代結(jié)束了，地球進入了它的第四宙級——顯生宙（The Phanerozoic）。生命從此成為地球的“顯學(xué)”。這5.4億年，是我們自己的故事，生命見證了一個個優(yōu)勢類群的崛起，也見證了慘不忍睹的絕滅。高山依然在隆升和剝蝕，海洋也依然在擴張和閉合，但是，唯有那神秘的雪球，卻再也沒有重回世間。
未來，地球還會出現(xiàn)雪球事件嗎？老實說，不知道。盡管我們無法預(yù)測那么長遠的未來，但不妨讓我們對文明自身的抵御機制報一份謹慎的樂觀。畢竟這是人類的時代。就算雪球歸來，這顆星球也早已不再是單細胞的世界，而是文明與智慧的家園。自然的變數(shù)、未來的文明，在兩者之間，命運的天平到底將傾向何處？在把籌碼押給人類之前，至少我不希望看到，當生態(tài)災(zāi)難的魅影開始出現(xiàn)時，有人指著它說，瞧，這是我們自己，一手釀成的災(zāi)難。
雖然對于地球本身來說，人類也好、雪球也罷，終歸也都不是什么大問題。（編輯：Ent）
注：本文所謂的雪球事件特指發(fā)生在新元古代、資料詳實程度最完善的一次?？茖W(xué)界有聲音認為在前寒武紀歷史上曾發(fā)生過數(shù)次雪球事件，比如太古代時期的休倫大冰河。由于這些事件涉及到太陽系早期更復(fù)雜的模型，比如弱日悖論（The Faint-Young-Sun Theory），與后期穩(wěn)定環(huán)境下的災(zāi)變差異較大，故不在此文敘述范圍內(nèi)。
地球：……呵呵。
