前言：今天的地球，已經越來越熱，二氧化碳濃度達到新高，全球不斷變暖。不過，地球並不是始終這麼熱的，它曾經也有過一段非常寒冷的時期。這段寒冷的時期不是你以為的冰河期，而是比冰河期還要嚴峻，那就是地球的雪球期。
（圖片說明：地球的冰川期）
極寒！地球的雪球期雪球地球是上個世紀提出的概念，指的是地球在距今6-7億年之前出現過的一次極其漫長的時期內兩次極寒事件，分別是斯圖特（Sturtian）冰期和馬裡諾（Marinoan）冰期。
雪球地球的持續時間目前學術界還有爭議，最新的數據是中美科學團隊去年在《地質學》上發表的論文，他們在對我國華南地區的地層進行高精度的測定後認為，斯圖特冰期結束於6.588億年，而馬裡諾冰期結束於距今6.35億年。而雪球地球的開始時間，目前比較流行的說法是7.2億年。也就是說，這個極寒時期，持續了大約8500萬年的時間。
（圖片說明：雪球地球假想圖）
而且，雪球地球不僅僅是持續的時間長，影響範圍也極廣，可以說波及到了全球，甚至出現了-50℃的極低溫度。在那段時期，即使是赤道也被冰雪所覆蓋，千裡冰封，萬裡雪飄。
和雪球期相比，我們已知的其他氣候時期看起來都那麼微不足道。尤其是人類對氣候的改變，也只有一百年左右的時間。那麼，到底是什麼導致了地球在這麼短的時間裡出現了兩次雪球地球事件呢？
雪球地球的成因關於雪球地球的成因，科學家們給出了不同的看法。有人認為是太陽輻射減少導致的，有人則參考溫室效應，認為是當時二氧化碳含量降低導致地球溫度迅速流失。不過，實際情況是，雪球期的溫度下降非常快，僅僅是這兩個因素，都不足以解釋我們現在的考古證據。
可能導致地球出現冰川的原因有很多，但有趣的是，冰川的形成是一個滾雪球的過程。我們知道，白色的本質就是一個物體可以反射所有的光，當地球有一部分被冰川覆蓋後，雪白的冰川可以將絕大部分陽光都反射回去，減少地球吸收的熱量，導致溫度降低。地球溫度降低就會形成更多的冰川，如此往復，最終覆蓋到全球。
（圖片說明：地球進入雪球期的模擬動畫）
因此，與其說問題是地球如何在全球範圍內變成雪球，不如問這個過程究竟是如何啟動的。
最近，來自麻省理工學院地球、大氣和行星科學系（EAPS）的研究生Constantin W. Arnscheidt似乎找到了這個問題的答案，並且在《英國皇家學會會刊A》上發表了自己的研究成果。
他們指出：「我們知道，當類地行星的輻射通量或者二氧化碳含量的變化超過一個臨界值時，就會有冰川形成。不過，在這裡，我們證明並解釋了另一種可能：如果輻射通量的變化速率達到某個特定值時，也會導致冰川的形成。」
為了研究這一過程，他們採用了計算機模擬的方式來試圖還原這個過程。在模擬中，他們主要研究了兩個關鍵因素：
（圖片說明：橫坐標為太陽輻射，縱坐標為火山氣體及風化作用的歸一化函數，粉色區域為穩定的冰川期，白色為穩定的溫暖期）
結果顯示，地球的全球冰川化出現的主要原因，就在於太陽輻射的降低。他們估計，如果太陽的輻射量降低2%，那麼整個地球就會在10000年的時間裡被冰川所覆蓋。在這個過程中，他們做了一些必要的簡化，所以這個速度未必完全精確，但他們對這個數字還是比較有信心的。
「這是輻射平衡和大氣中的二氧化碳通過碳酸鹽-矽酸鹽循環平衡在一定時間尺度下維持下來的結果，在速率誘導的冰河期過程中，維持穩定的溫暖氣候模式並沒有失穩，這就使得我們確定了兩種不同的冰川化途徑。」
他們提出的兩種途徑，其一是火山排出氣體的量迅速增加，其二是太陽的輻射量迅速減少。二者的共同結果，就是增加更多的冰川，將更多陽光反射出去。
（圖片說明：縱坐標為火山氣體的體積，橫坐標為太陽輻射的總通量，二者的下降是導致地球進入雪球期的兩種途徑）
這裡要說明的是，太陽輻射量的降低未必是太陽自身的原因，也可能是地球的變化，比如火山氣體遮擋住了陽光，或者是原始藻類導致的反射性雲層，又或者兩個因素疊加在一起的結果。
總之，他們得到的結論是：太陽輻射的降低的確可以造成地球冰川的出現，而地球的冰川又會呈滾雪球式的增長，最終在全球範圍內進入雪球期。
對未來的警示作者們還在文中指出：「這也警示著我們：我們不僅要關注溫度變化的幅度，也要對溫度變化的速度提高警惕。這種速率誘導的臨界點可能不止一個，人類引發的全球變暖也可能是其中之一。找到並且限制臨界點的速率，值得我們進行下一步研究。」
簡單來說，雖然我們可能推測出一個溫度的臨界值，是地球生物所能承受的極限。但是，如果地球升溫過快，可能還沒有到這個臨界值，生態系統就崩潰了。因此，減緩全球變暖進程的意義顯得更加重要，即使是減緩這個進程，也同樣意義重大。
與此同時，Arnscheidt還相信，這次研究的成果還有助於科學家們尋找宜居的系外行星。如果一顆行星位於宜居帶內，但卻有可能經歷著宿主恆星輻射量的劇變，那麼它也不太可能孕育生命。
對歷史的研究，是為了更好地重視現在，以及提前看到可能的未來。地質學就像是一個時光機，記錄著地球經歷的一切歷史。這些歷史是一面鏡子，雖然不是直接看自己，但卻真實地反映著自己的一切。如果我們不能從歷史中汲取教訓，那麼我們終將成為未來生物的教訓。