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过去数十亿年来 , 地球上的气温并非一直保持一个水平 , 地球有时很热 , 例如 , 1亿年前的恐龙时期 , 全球气温比现在高了3 ℃;5亿年前的寒武纪 , 全球气温更是高达21 ℃ , 比现在高了7 ℃ 。
另一方面 , 地球有时也会很冷 , 例如 , 2万年前的末次冰盛期 , 全球气温比现在低了6 ℃ 。 而在24至21亿年前的古元古代 , 地球更是冷到极致 。 当时 , 赤道和海洋也被冰雪覆盖 , 整个地球被冻成了一个大雪球 , 这就是休伦冰河时期 。
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同时 , 还有一种致命“毒气”扩散到全球 , 彻底改变了地球生命的进化历程 。 那么 , 这场气候剧变是怎么引起的呢?地球后来还发生过此类严重的冰河时期事件吗?
这还要从地球生命的演化说起 。 早在40多亿年前的原始海洋中 , 进化出了最早的生命 。 在随后漫长的数十亿年里 , 地球生命形式都是十分原始的单细胞生物 。 早期地球大气中基本上不存在氧气 , 主要成分为氮气、二氧化碳和甲烷 , 那时的生命都是厌氧生命 。
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到了24亿年前 , 蓝藻出现在地球上 , 这种细菌彻底改变了地球的生态系统 。 蓝藻吸收二氧化碳和太阳光 , 通过光合作用产生能量 , 同时还会排放出一种废气——氧气 , 这种细菌是地球上最早的光合放氧生物 。 当时陆地上并没有任何植物 , 大地一片荒凉 。
虽然目前绝大部分的地球生命都离不开氧气 , 但早期地球生命都是生活在无氧的环境中 , 氧气对于它们来说就是一种致命的“毒气” 。 随着蓝藻的大规模繁殖 , 大量的氧气被释放到大气中 , 并且扩散到全球 , 使得大气中的氧气浓度急剧升高 , 这就是著名的大氧化事件 。
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沉积岩中存在着大氧化事件的关键证据 。 地质学家分析了一处25亿年前的沉积岩 , 发现其中包含铀矿和黄铁矿 , 主要成分为二氧化铀(UO2)和二硫化铁(FeS2) , 这意味着当时地球大气中几乎没有氧气 , 否则铀和铁都会被进一步氧化为高价的状态 。
然而 , 在铀矿和黄铁矿之上的更年轻沉积岩中 , 低价的铀和铁消失 , 取而代之的是出现了红色的砂岩 , 其中包含了三氧化二铁 。 铁已经被氧化成+3价 , 这意味着后来的氧气浓度突然陡增 。
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大氧化事件对于绝大多数厌氧生物是灭顶之灾 , 地球生命经历了一次重大洗牌 。 不仅如此 , 这次事件还导致地球经历了最为严重的一次冰河时期 , 持续3亿年 , 地球陷入了“雪球地球”模式 。 当然 , 在那3亿年期间 , 并不是每天都在下大雪 , 而是那时地球异常寒冷 。
大气中的甲烷和二氧化碳都是温室气体 , 前者的温室效应是后者的30倍 , 它们就像盖在地球上方的大棉被一样 , 让地表保持温暖 。 然而 , 由于蓝藻制造出了大量的氧气 , 导致甲烷不断被氧化成二氧化碳和水 , 它们成了微量气体 。
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同时 , 蓝藻的光合作用还消耗了大量的二氧化 。 于是 , 缺乏温室气体的地球开始降温了 。 不过 , 科学家推测 , 大氧化事件只是其中一个主要诱因 。 如果只是这个原因 , 地球不可能会遭受如此严重的冰河时期 。
研究表明 , 当时的火山不知何故陷入了死寂 。 在2.5亿年的时间里 , 鲜少有火山喷发 , 所以进入大气中的二氧化碳会大幅减少 , 原本火山活动会向大气中释放出大量的二氧化碳 。
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此外 , 当时的太阳也要比现在冷 , 地球接收到的太阳辐射也会更少 。 因为早期太阳的核心大都是较轻的氢 , 引力作用较弱 , 核聚变反应速率较低 , 每秒产生的能量也会更少 。 随着太阳核心积累越来越多的氦 , 核聚变反应速率不断加快 , 太阳变得越来越热 。 24亿年前 , 太阳的辐射强度约为现在的85% 。
【地球|24亿年前,下了3亿年大雪,致命“毒气”扩散到全球】综合以上多种原因 , 全球气温大幅度下降 , 开始了持续长达3亿年的休伦冰河时期 , 全球气温降至-50 ℃ , 就连赤道都被冰封 , 整个地球变成了一个大雪球 。 在7亿年前 , 地球也陷入了雪球地球模式 , 但持续时间只有2000万年 。
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