在距今約6億年前，地球曾經(jīng)兩次變成地面冰雪厚達千米的“雪球地球”，每次都持續(xù)千萬年以上。在兩次雪球地球之間發(fā)生了什么，生命是如何“絕處逢生”的？

近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈延安課題組在我國華南等地進行系統(tǒng)研究，首次提出“冰層消融誘發(fā)大規(guī)模火山噴發(fā)”等地球與生命演化新機制，對探索現(xiàn)代極端氣候變化和地球宜居性具有重要啟示意義。9月7日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·進展》發(fā)表了這項研究成果。

雪球地球即全球冰凍現(xiàn)象，在地球史上多次出現(xiàn)，其中約7.2億年前發(fā)生的斯圖特冰期持續(xù)了約5600萬年，約6.4億年前發(fā)生的馬里諾冰期持續(xù)了1000多萬年。千萬年“冰封地球”帶來的不僅是萬籟俱寂，更是地球生命大滅絕。

雪球地球假想圖。（楊定華繪圖）

為何會出現(xiàn)雪球地球現(xiàn)象？主流觀點認為，地球上現(xiàn)在的七大洲曾是連在一起的“超大陸”，后來超大陸“裂解”引起化學(xué)風(fēng)化作用，消耗了大氣中的二氧化碳，使全球氣溫急劇下降，造成極端冰期。

之后，地球上尚存的火山持續(xù)活動數(shù)百萬年，釋放大量二氧化碳，形成超級“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致地球上厚厚的冰雪消融。在斯圖特冰期后，地球上演化出綠藻和海綿等生物。

沈延安課題組在我國華南多地展開研究，他們選取深達百米的地質(zhì)鉆孔系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)在雪球地球冰雪消融初期，海水的化學(xué)組成與現(xiàn)代海水明顯不同，其中汞同位素的變化表明火山活動增強。針對這一發(fā)現(xiàn)，他們提出冰雪的迅速消融造成地球表層壓力突然減少，從而誘發(fā)地球深部的巖漿活動和火山噴發(fā)這一新觀點。

“如同從地面上搬走一塊巨石，原本被壓抑的地下巖漿突然噴發(fā)！”課題組成員李夢涵說，消融誘發(fā)的火山噴發(fā)大約持續(xù)了10萬年，推動地球環(huán)境產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

科研人員進一步發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)沉積物中黃鐵礦的硫同位素組成異常，這是由于雪球地球現(xiàn)象改變了海水硫酸鹽的硫同位素組成。

李夢涵說，這些現(xiàn)象表明，當(dāng)時海洋和大氣中的氧氣含量逐漸升高，為地球上生命的“絕處逢生”創(chuàng)造了有利環(huán)境，推動綠藻逐漸繁盛，海綿等初級動物出現(xiàn)。

雪球地球時期前后環(huán)境與生命演化示意圖。（楊定華、劉旭峰繪圖）

科研人員介紹，他們的研究成果具有現(xiàn)實意義。“目前正處于全球氣候變暖時期，一些冰川在融化，這也可能會誘發(fā)火山噴發(fā)，并造成海洋缺氧。”沈延安說，這些都警示我們要保持關(guān)注，地球環(huán)境是個系統(tǒng)，一個變化可能會觸發(fā)連鎖反應(yīng)。