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雪球地球:地球历史缺失了12亿年,却为何发生了寒武纪生命大爆发?

雪球地球:地球历史缺失了12亿年,却为何发生了寒武纪生命大爆发?

作者: 寒武纪来客 | 来源:发表于2021-06-23 20:48 被阅读0次

    缺失的历史

    如果你有幸走进美国科罗拉多大峡谷,你一定会被眼前的景象所震撼!

    色彩斑斓的峡谷,每一处都好像是一幅精美的画。一块鲜红,一方深赭,一团黝黑,一片铁灰,大地像一块巨大的调色板,美不胜收。大峡谷的岩壁由一层一层岩石的构成,每一层都代表着地球历史上一个独特的时期。

    峡谷深处,一些较低的岩层看起来有些倾斜,地质学家知道,这些层源自非常古老的沉积物。最初,它们作为水平岩层大多位于河流或浅海中。随着时间的推移,沉积物变硬,地质力量将这些地层向上推成一个角度,变成倾斜。然后这些倾斜层的顶部开始逐渐被侵蚀,新的沉积层就在它们的正上方沉积下来,从而形成了这样的景观。

    地质学家将这样的地层接触关系称为不整合接触,形成的接触面称为大不整合面。

    通过放射性年代测定法得知,位于大不整合面之上的岩石形成于大约5亿年前的寒武纪时期。而在 大不整合面之下地层是17.5亿年前的变质岩,两者相差12亿年。这意味着,地球本身40多亿年的历史,在大峡谷中直接消失12亿年。

    而然,美洲并不是唯一出现这种情况的地方,从西伯利亚到南极洲,以及其间的许多地方,都有这种“缺失”现象的存在。所以,科学家们怀疑全世界都爆发了一次大规模的剥蚀。

    要弄清楚地球缺失的12亿年时间内究竟发生了什么?就不得不从七亿年前,那场跨越将近一亿年的冰期说起。

    雪球地球

    13亿年前,一块叫做罗迪尼亚的超大陆,如一艘巨舰盘踞在海洋环绕地球上,几乎由当时所有的陆块合并而成。然而就在大约9亿年前,超级大陆开始解体,形成几个小的陆地,裂解的超级大陆使得陆地海岸线增大。

    海岸线的增加带来两个后果,一个是漫长的海岸线使浅海水域增加,有利于藻类植物的扩张,近岸边生物的活动频率增加,促进光合作用的加强,导致大量二氧化碳被吸收;另一个是随着陆地面积的增大,地球早期形成的硅酸岩风化速率加快,大量消耗温室气体二氧化碳,将空气的碳困在岩石中。

    由于碳是温室气体的重要组成部分,因此,如果大气中没有大量的碳,就会促进全球气温的降低,冰川扩张。

    生物作用和岩石风化共同导致大气的温室气体二氧化碳迅速减少,大气由"温室"变为"冰室",冰川由两极开始扩张,不断增加地球的反照率,使世界变得越来越冷,环境的温度逐步降低,随之而来的冰川扩散失去控制,雪球地球来临!

    随着冰川的前进,不断地剥蚀其下的陆地,超过10亿年的岩层剥蚀,造成了巨大的不整合,使地球缺失了将近10亿年的历史。

    终于冰川推进到赤道附近,冰盖厚度达1公里,地球温度下降到零下50°C左右,雪球地球形成。

    字如其名,当时的地球,基本就是个大雪球。从极地到赤道,地球的表面几乎全部被冰盖遮覆。干燥的空气磨蚀着苍凉的陆地,广袤的大洋被全部冻结,哪怕你站在热带,感受到的也是今日南极的温度;脚跨赤道,看到的也不外乎是一片晶莹的苍白,我们很难想象我们的祖先是如何在这样的恶劣的环境中幸存下来。

    末日重启

    合久必分,分久必合,这是人类社会的规律,也是地球演化的规律。

    大约七亿年前,分裂大陆又开始聚合,逐渐形成新的超级大陆。

    伴随而来的是大规模的火山活动,向外释放大量的二氧化碳,经过长达几千万年的积累,温室气体在大气中越聚越多,这些二氧化碳终于足够强大,形成"温室效应"。由此地球气候逐渐转暖,厚厚的冰层也慢慢融化,久违的蓝海出现。在灭世凛冬之中幸存下来的生物圈开始“觉醒”,一场期待已久的繁荣开始。

    由于冰川的剥蚀作用,和后来的冰川消退,大量地壳的物质从陆地搬运到海洋,包括构成生命的钙、钾、铁、磷和其他重要元素,从根本上改变了海洋的化学成分,这些新成分有助于促进生物矿化,为生命提供了产生外壳和骨骼所需的化学物质,给我们星球上的生命带来革命性的变化。

    因此,在经历雪球事件之后,生物圈几乎获得了一场迸发式的发展。长久以来被单细胞生物所统治的时空,随着雪球事件的结束而一并瓦解。多细胞的复杂生命,辐射性地扩展到地球的每一个角落,地球变得欣欣向荣。

    下一期让我们走进埃迪卡拉纪,去看看那些千奇百怪的史前生命!

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