24億年前,寒冬持續3億年,大雪冰封地球,科學家:或再次發生

2020-11-02 胖福的小木屋

寒冬持續3億年,大雪冰封了整個地球,就連赤道的海洋都被冰層覆蓋,幾乎所有的生物在冰雪中死亡,整個地球用了整整16億年才恢復生氣。

儘管聽起來很科幻,但這卻是真實發生的事情,這就是著名的休倫冰河時期。在地球的早期,大氣中的氧含量非常低,地球的生命並非是是好氧生物,而是厭氧生物的天下,厭氧生物在無氧的條件下將糖蛋白質等有機物分解,但放出的能量卻很少,所以厭氧生物一般個體較小,而當中一般都是細菌。。



地球早期厭氧生物的繁榮,也讓科學家懷疑在宇宙存在其他的生命形式。而在這個時候,卻誕生了一個異類,那就是藍細菌。這是一種不含葉綠體(區別於真核生物的藻類)、能進行產氧性光合作用的大型單細胞原核生物,地球上豐富的氧氣,可以說有它的一半功勞。



藍細菌每產生一絲氧氣,都與地表的二價鐵礦物發生反應生成三價鐵礦物,到地球表面所有的二價鐵全部氧化——然後才開始積累大氣游離氧。

然而我們要知道,地球早期主要是二氧化碳和甲烷,而藍藻的壯大,產生的氧氣則會與甲烷產生反應,生成二氧化碳,雖然二氧化碳也是溫室氣體, 但是1立方米的甲烷造成的溫室效應為二氧化碳的20~25倍左右。

對於許多厭氧生物來說,氧氣的出現就是一劑毒藥,隨著大量的厭氧生物死亡,產生的甲烷減少,在這個將無氧環境改造成有氧環境的浩大工程中,藍細菌逐漸佔據了優勢,藍細菌開始過量繁殖,也催生了其他好氧生物的誕生,那個時候,地球的含氧量達到了最大值——40%。


這最終導致量甲烷數量的減少,最大的表現是什麼呢?沒有錯,就是降溫。在降溫過程中,兩級因為緯度比較高,會優先結冰,這些覆蓋在極地的冰蓋像一面鏡子, 又把照射到極地的陽光大部分反射回去,這樣,整個地球照射到的太陽光就會變少,這又加劇了降溫的趨勢- +冰蓋面積繼續擴大- +反射增加一+光照減少- >降溫....

另外,我們要知道,每隔10億年,太陽的亮度會增加10%,24億年前的太陽,早期太陽的熱量輸出要比今天低20%到25%

最終的結果就是幾乎整個地球都被冰覆蓋住了,就連赤道海洋被大約一英裡厚的冰層覆蓋,那個時候的地球也被稱為「雪球地球」,那個時候,地球的平均低溫極值達到了零下50度。幾乎所有的生物都在寒冬中死亡,整個寒冬持續了3億年。

當然,這其中也有反抗者,那就是火山,冰層之下,總有一些火山想要突破冰層釋放熱量,在持續了近3億年的鬥爭之後,二氧化碳積聚到一定程度,冰層終於開始消退,然而此時的地球一片死寂。

原始生命死後,這些遺體往往富集在海水的表層,這使得表層海水的氧氣被大量消耗而無法達到深水。而那些緩慢沉降下去生物遺體,由於沒法被氧化,就在深層水體聚集了起來,形成了一個巨大的溶解有機碳庫。

地球在休養了近10億年之後,5.4億年前寒武紀時期,這個積攢十億年的巨型有機碳庫因為地殼構造運動所形成的硫酸鹽而快速氧化,曾經被封存在深海中的大量營養鹽被釋放到海水中,氧氣的含量高歌猛進。這次歷史上最大規模的快速氧化事件被稱為DOUNCE(Shuram/Wonoka),生命才重新迎來了大爆發,地球上在2000多萬年時間內出現了突然湧現出各種各樣的動物,它們不約而同的迅速起源、立即出現。節肢、腕足、蠕形、海綿、脊索動物等等一系列與現代動物形態基本相同的動物在地球上來了個「集體亮相」,形成了多種門類動物同時存在的繁榮景象。


蒸發巖(黃色)風化與海洋有機碳庫(紅色)氧化的正反饋(圖中實線箭頭)模型


可以說,如果沒有藍細菌的誕生,整個地球或許會是厭氧生物的世界,至於是不是會進行出厭氧生物文明,誰知道呢?

科學家認為,未來,地球或將再次變成雪球地球,大氣汙染、城市汙水排放、農田化肥使用過量、


生態環境破壞嚴重、水體養殖等。氮、磷等營養物質濃度升高,這就是人為水體富營養化,而這將會導致藻類大量繁殖,而地球上90%的氧氣來自藻類,至今,富營養化的防治是水汙染處理中最為複雜和困難的問題。



科學家柯什文克認為:

「如果目前地球環境繼續惡化,地球仍能成為『雪球』。如果它再次發生,地球上的所有生物有可能會被再次摧毀。」

到那個時候,流浪地球的畫面或將出現,地球將被冰封,人類只能住在當下。


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