雪球地球：证据与成因

第二个有力的证据是巨大的铁矿床。具体来看是一种巨大的条带状含铁建造，在7亿-6亿年前形成的地层中，条带状含铁建造与冰川沉积物一同被发现，而正是为了解释赤道附近冰川和条带状含铁建造的同时形成，科学家于上世纪90年代提出了“雪球地球”假说。那么这种含铁建造到底是怎么形成的呢？我们知道在海底存在着海底热泉，铁等金属元素可以通过这些热液喷口，与水一同被喷出。不过，仅仅靠热泉喷出的金属元素，还远远不足以形成巨大、宏伟的矿床，这些巨大的条带状含铁建造的形成，需要有大量的铁迅速被同时氧化才能实现。要想达到这一目标，目前雪球地球假说是最有说服力的。

条带状含铁建造

雪球地球假说认为，在数百万乃至上千万年间，不仅是陆地，甚至包括海洋在内的全部地球都被厚厚的冰层所覆盖，这就像是给地球盖上了一层大棉被，使得生活在昏暗的海洋中的生物无法再进行光合作用，由此导致海水中的氧浓度逐渐降低，于是，以铁为首的金属元素，无法得到氧化，只能以离子的状态在海水中溶解并积聚起来。不过，随着冰层的解冻，一直停滞的光合作用突然重新启动，海水中的氧浓度急剧升高，于是，海水中溶解的大量铁离子一齐被迅速氧化，最终便形成了巨大的条带状含铁建造。不过这些矿床呈条带的原因，至今还不清楚。

总之正是有了以上两个强有力的证据，使人们相信，地球历史上曾发生过全球大冰冻事件，而且至少是三次。那么地球为什么会被冻住呢？

很遗憾，地球冻结的原因，至今也未能被完全解读，所以有着各种各样的假说。好在不管是哪种假说，它们都有一个共识，那就是二氧化碳和甲烷等温室气体的减少，是引起地球变冷的契机。那么温室气体特别是二氧化碳为什么会突然减少呢？

关于23亿年前的大冰冻事件，温室气体减少的原因人们还不清楚，有可能与大氧化事件有关，当时海洋中海藻数量急剧增加，大量海藻的光合作用消耗了大量的二氧化碳，最终使得温室效应被严重削弱。由于历史太过久远，目前已难以考证。而至于7亿-6亿年前的冰冻事件，则可能与罗迪尼亚超大陆的分裂有关。

大约在9亿年前，绝大部分陆地在地球的赤道附近汇聚，形成了一块巨大的大陆，这便是罗迪尼亚超大陆。不过天下大势合久必分，在大约7.5亿年前，罗迪尼亚超大陆开始分裂，分裂形成的各个大陆之间被海水填充。于是，曾经位于罗迪尼亚超大陆内陆的干燥地区，也渐渐有了降雨。雨水溶解了岩石中的钙等金属元素，并将其带入海水中。进一步的，这些金属元素和溶解在海水中的二氧化碳发生反应，形成碳酸盐沉积在海底。我们知道，地球上存在着碳循环，于是大气中的二氧化碳就以这种形式渐渐地在海底积聚。随着超大陆的分裂，雨水带入海洋的金属元素急剧增多，沉积在海底的二氧化碳也随之增多，由此导致了大气中的二氧化碳含量锐减，地球开始变冷，最终全球冻结。

罗迪尼亚超大陆

不过这里面还有一个问题，那就是随着二氧化碳的减少，地球会慢慢变冷，但同时随着地球变冷，降雨也会减少，这样一来，二氧化碳的减少应该随之得到抑制。所以，超大陆分裂引起温室气体减少这一假说，恐怕还不足以解释地球为什么会冷到全球冻结的地步。为此，还有很多假说被提出，比如有假说认为，在超大陆分裂的同时，地下喷出的熔岩形成了一种被称为“溢流玄武岩”的极易风化的岩石，这些岩石覆盖了大陆，随着雨水溶解其中的金属离子并带入海洋，导致二氧化碳在海底大量积聚。还有假说认为，作为二氧化碳来源的火山活动突然间变衰弱了，这也导致了二氧化碳的产生在不断减少。总之，这个话题仍然充满争议，反正不管怎么样，二氧化碳就是骤减了，地球开始变冷。

由于太阳光照的缘故，地球的高低纬度之间存在着固有的温度差异，所以随着地球的变冷，南北极率先被冰层覆盖，同时一部分高山上也有冰川形成。一般来说，陆地被冰层覆盖形成冰川后，就不太容易被化学风化了，于是二氧化碳的减少也会随之得到抑制，地球变冷也就停滞了。但当时所有的大陆都集中在赤道附近，赤道的温度本就比较高，风化作用显著，所以，冰层的面积虽然在从高纬度向低纬度不断扩大，但风化并没有停止，大气中的二氧化碳还在不断减少。就这样，随着地球的变冷，覆盖在地球表面的冰层也在不断扩大。

冰层一扩大，一个显著的变化出现了，那就是地球对阳光的发射率骤然上升，随着越来越多的阳光被反射回去，地球吸收到的太阳辐射就越来越少，这进一步加剧了全球变冷。如此这般这般如此，冰层的形成就对地球变冷起到了促进作用，这被称为“冰雪反照率反馈”，最终地球在短短数百年间就被完全冻住了。

那么既然有这一反馈机制存在，地球应该被永远冻住才是，为什么后来又解冻了呢？是谁融化了她冰冷的外表，给她春天般的温暖，请看下集。

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