广东下大雪了？不过是上百万年前

12月初，几场全国性降温袭击接踵而至，冲上热搜。在东北地区，冷空气空和暖湿空气的激烈碰撞造成了猛烈的暴风雪。看到东北的学生可以滑冰上学，华南的男生甚至可以潜到雪堆里游泳(不建议模仿)，真的很羡慕大部分没亲眼见过雪的华南学生(尤其是广东人)只能打空穿短袖，梦想着有一天可以在冰天雪地里游泳。正硅酸乙酯制备硅溶胶使用的稳定剂

然而，这种场景并不只是幻想。地球历史上，广东下过大雪，而且不仅仅发生在广东。

试想:从极地到赤道，陆地和海洋都被厚厚的冰盖覆盖，地表甚至出现了-50℃的低温，这种千里冰封、万里雪飘的状态已经持续了几百万年甚至几千万年。这就是科学家所说的“全球冰期事件”。

不仅广东下雪，赤道也下雪？

从元古代到新元古代再到冰期，全球冰川事件的显著特征是发生了两次全球性的极寒事件，即早期的Studt冰期(~720-660 Ma)和晚期的Marinoan冰期(< 654-635 Ma)，在中国分别称为长安冰期和南沱冰期。

科学家是如何发现这两个冰期的存在的？原来全球分布的冰川砾岩、条带状含铁建造、帽状碳酸盐岩及其碳同位素负偏性(即样品中13C的相对丰度小于< 12C)都是在这个时期发现的:

如何解释这一时期独特的地质现象？各种气候假说众说纷纭，包括著名的“雪球地球”假说。即在冰河时期的两次极寒事件中，地球表面完全被冰川覆盖，海洋完全冻结，冰层厚达1公里，寒冷干燥空气体在荒凉的大陆上自由流动。

那时，地球已经将近40亿岁了。作为一颗相对成熟的行星，它拥有板块结构、稳定的大气和遍布海洋的原始生命，充满了宜居星球特有的活力。在一切似乎都井井有条，所以“岁月静好”的背景下，为什么地球会突然被冰川包裹，进入深度冰冻期？

地球进入雪球期的模拟动画

《雪球地球》的始末:温室气体也是成功的，但也是失败的。

1992年，J.L.Kirschivink[2]首次提出“新元古代低纬度地区广泛发育海洋冰川作用，整个地球处于滚雪球状态”的观点。他认为，大约9亿年前，地球上的大陆在赤道附近结合，形成了一个新的“大陆”——“罗迪尼亚超大陆”(这种情况很不寻常，在随后的地球历史中从未出现过)。

到了8.2亿年前，一场巨大的火山事件(“超级地幔柱”)导致“罗迪尼亚”超大陆再次裂开。高纬度地区形成的冰川降低了海平面，使部分大陆架和内海暴露在海平面下，增加了陆地面积，提高了地面的反射率，大大减少了接收的热量。同时，热带地区大陆面积的增加，加速了硅酸盐岩石的风化，大气中CO2浓度降低，进一步降低了地表温度，进一步推动了冰川的形成，最终形成了“雪球地球”。

当全球周期性冰川作用发生时，地球的陆块很可能聚集在赤道附近[3]

在前人研究的基础上，1998年P. F. Hoffman等人[4]进一步将板块运动、火山作用、化学风化强度等因素联系起来，认为新元古代晚期聚集在赤道附近的Rodinia超大陆的解体，使大陆边缘海面积迅速增加，大大增加了边缘海洋生物的初级产量和有机碳的埋藏量，并使大气中温室气体CO2含量迅速减少，进而驱动了不受控制的冰反射灾害的形成。

当时，海洋冻结，冰盖向赤道推进，平均厚度约1公里，全球气温骤降至-50℃左右，地球成为超级冰室。持续的极寒中断了海洋生物的生产力，大气中的12CO2无法通过光合作用被生物吸收利用，导致各地碳同位素一致的负偏。

如何逃离持续的「冰灾」？火山及其温室气体成了“救世主”。因为地壳活跃，板块剧烈运动，可以为火山活动提供动力。当冰盖逐渐破裂时，积累的CO2会进入大气，足以产生极端的“温室效应”。正反馈循环高速运行，使得冰川快速融化后退，全球气温急剧上升至50℃左右[3]，地表冰雪不到1000年就会融化殆尽。

总的来说，“雪球地球”假说认为，新元古代地球的极端气候事件由一个长期的全球冻结状态和一个短期的极端温室状态组成:一方面，构造运动驱动风化作用吸收大气中的温室气体，从而使气候变冷，进入冰期；另一方面，构造运动带动火山活动，向大气中释放大量温室气体，气温升高，进入间冰期。

阶段1:7.7亿年前，一个大陆的分裂留下了散布在赤道周围的小大陆。以前的内陆地区现在离海洋更近了。降雨量的增加将移除更多的二氧化碳，并更快地侵蚀陆地上的岩石。因此，全球气温下降，极地海洋形成巨大的冰盖。冰比海水反射更多的太阳能，这种反馈循环引发了不可阻挡的冷却效应，将在1000年内将地球吞没在冰中。

第二阶段:不受控制的冰冻开始后不久，全球平均气温骤降至零下50摄氏度..冰盖有1公里厚。大多数微小的海洋生物都会死亡，但有些会在火山温泉周围存活下来。寒冷干燥的空气体阻止了陆地冰川的生长，形成了由沙尘暴组成的广阔沙漠。因为没有雨，火山释放的二氧化碳不会从大气中清除。当板块运动导致火山爆发时，大量二氧化碳释放，地球开始变暖，海冰逐渐变薄。

全球变冷不是好事:地球生命的地狱还是天堂？

“雪球地球”的发生、演化和终结，改变了地球海洋和大气的物理化学条件，深刻影响了地球生物圈及其生存环境。

首先，全球寒冷的气候导致了冰河时期前后生态系统的巨大变化。化石记录可以证明，在雪球地球形成之前，海洋被一种叫做蓝藻的原核生物占据；但雪球地球形成后，可疑物种、多细胞藻类等后生动物取代了蓝藻的优势地位。这些生物因为活性和代谢能力更强，对大气含氧量的需求更高。

雪球地球冰期后真核辐射的演变[8]

第二，大冰期也给了生物本身很大的压力，一些生物在极寒事件中灭绝。冰川作用还带来了广泛的地理隔离，这可能加速了一些海洋生物，特别是真核生物的种子形成。最新研究表明，在“雪球地球”时期，地球没有被冰雪完全覆盖，中低纬度地区仍有开阔的水域，为海洋中的底栖大型藻类提供了“避难所”，为当时大型生物的生存和进化提供了新的证据，将“生命绿洲”从赤道扩展到了更广阔的海域[7]。

新元古代地球-生命系统的共同演化[9]

第三，冰期大陆架以物理风化为主，积累了大量陆源碎屑物质。冰期后，温暖湿润的气候大大加强了化学风化作用，从而让大量的陆源碎屑物质和淡水注入海洋，使当时的浅海有可能在短时间内形成温暖营养的环境，有利于浮游藻类的繁盛。

快速的风化和沉积作用将藻类的遗骸带入沉积物中，以黑色页岩的形式进入岩石圈，通过掩埋有机物减少了海水中氧气的消耗。而浮游植物产生的大量氧气进入大气，使得冰期结束后的较短时间内，大气和浅海中的氧气含量明显增加。

雪球地球结束后大气和海洋环境的变化[8]

迅速变化的温度

洛根市犹他州立大学的地质学家卡罗尔·德勒(Carol Dehler)曾说:“我认为雪球地球可以向人类传达的最大信息是，它显示了地球在短时间和长时间内以极端方式变化的能力。”这警示我们不仅要关注气温变化的幅度，还要警惕气温变化的速度。

雪球地球事件，就像一个幽灵，在新元古代末期匆匆而来，打上烙印后立刻消失在一如既往的温暖中。在随后的几亿年里，它再也没有“重现”。这个独特的时期也被命名为冰期，它形象地提醒人们，在过去的时代，冰川满天，赤道银装素裹，如同白色。

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参考

[1]Hoffman P . F，Schrag D P,《雪球地球假说:检验全球变化的极限》。《史前新纪元》，2002年，第14卷第3期，第129-155页。

[2]Kirsch vink J . l .晚元古代低纬度全球冰川作用:雪球地球[A].绍普夫·J·W·克莱因·塞德斯。元古代生物圈[C]。剑桥:剑桥大学出版社1992。51-52.

[3]霍夫曼，施拉格.雪球地球[J].Sci。Am 2000 282: 62-75

[4]霍夫曼，考夫曼，哈尔弗森，施拉格.新元古代雪球地球[J].科学，1998，281: 1342-1346。

[5]Hoffman P . f .罗迪尼亚的分裂，冈瓦纳的诞生，真正的极地漫游和雪球地球[J].地球科学杂志。1999 28: 17-33.

[6]施拉格D . P，伯纳R . A，霍夫曼P . f .论雪球地球的发起[J].地理化学。地球物理学。地理系统，2002年，3: 1-21。

[7]宋宏，安志，叶青，等.海洋真核生物在中纬度的适居环境[J].海洋科学，2002 .自然通讯，2023，14(1): 1564。

朗郭喜安，陈家乐，2023。全球冰川事件在冰川作用中的环境效应研究进展[J].沉积和特提斯地质学，43(3): 651-660。autocad2007快捷键命令大全表格

刘伟，张兴亮。新元古代地球环境与生命演化研究进展及趋势[J].西北大学学报(自然科学版)，2021，51 (06): 1057-1064。

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