全球變暖，冰川消失，這可不是第一次？！

導言

宇宙之浩渺，地球之瑰麗，非一夕之功。8.5億年前，隨着“羅迪尼亞”大陸的破裂，地球氣候一直處於動盪不安之中。冰川擴展到赤道覆蓋住整個世界，而後再次變爲一個溫室，反反覆覆，終於在幾億年後趨於平和，有了今日之氣象。當我們對遙遠的過去加以考察時，人類的頭腦會在時間視角上玩一些古怪的花招：一個世紀看起來就像一年，而一千年看上去不過是十年。冷眼旁觀者如此雲淡風輕，殊不知自身正處於劇變的中心。

近日，北極圈驚現32℃高溫、澳洲乾旱等新聞再也無法讓人無視氣候問題。那麼地球的氣候究竟如何變化呢？它動盪的原因對於我們有何啓發呢？本文節選自羅伯特·黑森的《千變地球》，爲你講述一個冰雪世界的前因後果。

地球的元古宙，從25億年前到5.42億年前，囊括了一個變化劇烈的漫長時期。它的前5億年，見證了光合藻類的大繁榮、大氣中氧氣的增加、一度富含鐵的海洋、真核細胞的出現等等。真核細胞把DNA藏在細胞核裏，這將成爲全部動植物的先驅。而後這個星球經歷了無聊的10億年，一段瀰漫着臭味的變化持續而穩定的時間，這似乎是暴風雨前的寧靜，此後大陸碎裂又聚攏，氣候動盪劇烈，海洋與大氣化學狀態數次劇變，這一晃又是3億年。極簡的數字總給人以錯覺，似乎它在一夜之間爆發，又在一夜之間歸於沉寂。事實上，它永遠是悄無聲息，如當下般的渾然不覺。

無聊的10億年

地球的27億到37億歲是一段無聊的童年時光，之所以說它無聊，是因爲這期間沒有出現新的生命形態、沒有生成新的礦物，乃至連氣候的變化都如此穩定。氣候的穩定得益於地球各個系統間的聯繫，通過負反饋得以調節。

如果把地球比作房屋，在寒冬的日子，因爲室內溫度低到讓人覺得不舒服了，便會打開暖氣，溫度回升；一旦室內熱起來，就不再需要暖氣，氣溫又開始下降。在炎炎夏日，如果室內溫度太高，空調開始運作，降溫到指定程度後，機器也會“休息”，又開始回暖，如此往復。

地球的運作，也通過許多相似的負反饋迴路，幫助這顆行星保持一個大致穩定的近地表溫度、溼度和構成等條件。比方說，正在升溫的海洋導致更多的雲彩，而云彩把陽光反射回太空中，讓海洋冷卻下來。與此相似，大氣中的二氧化碳濃度上升，導致全球變暖；全球變暖加快岩石侵蝕——這個過程又會逐漸消耗過剩的二氧化碳，使地球冷下來。

地球這10億年間的氣候，在一系列的負反饋作用中維持了均衡，即便陸塊在全球遷移，超大陸反覆集結和破碎，也未嘗出現劇烈的波動。

有無相生，負反饋制衡的另一面就是正反饋刺激。如同房屋在寒冷的冬季，一旦供熱系統出了毛病，管子會凍住，會爆裂，導致冷水在家中氾濫，使房子更冷、更住不得人。這種偶然或者是意外表現出來的強化性反饋被稱爲正反饋。對應到地球上就表現爲上升的海平面將導致海岸地區氾濫，從而帶來更多的蒸發和降雨，接着又造成更多的海岸地區氾濫。溫度上升的海洋，可能導致海牀上和海牀下富含甲烷的冰大規模融化，這會爲大氣增加溫室氣體甲烷，海洋會更熱，釋放出更多的甲烷。這就是正反饋帶來的無法制止的災難性影響。

通俗地來講，負反饋調節系統以維持原有的平衡，而正反饋則是強化某一個因素到極點以打破平衡。

因此，總需要一個契機，來打破原有的平衡，“羅迪尼亞”大陸的破裂就是這樣的一次意外。

形成冰河的1億年

在之前，地球許多陸塊的大多數，仍然在赤道附近聚攏在一起，那就是完全沒有生命的乾燥的“羅迪尼亞”超大陸，而在距今8.5億年的時刻，它發生了一次破裂，當時剛果與卡拉哈里古陸核（如今南非的一些地區）開始分離，朝超級大陸的西南方向漂移。而後的第二次破裂，出現了幾千英里的新海岸線，與之相關的是一波一波的快速海岸侵蝕。被侵蝕的陸地，隨着大量礦物泥沙流入海中，爲光合藻類貢獻了礦物營養，以及其他必不可少的元素。生命的這種奢侈的繁榮，對地球氣候或有重大影響。一波一波的藻類迅猛生長，它們消耗溫室氣體二氧化碳，使之水平下降從而減緩了溫室效應。

另一種類型的正反饋，發生在光合作用的藻類大批繁榮之際，由於溫室效應得到弱化，地球的氣候冷卻下來，冰帽開始在兩極形成並變大。新生的白色冰雪把更多的陽光反射到太空，這就是一種以前所未有的更快速度冷卻地球的正反饋。甚至在冰原鋪到越來越低的緯度之際，仍然溫暖的赤道大陸與多產的藻類生態系統一如既往地從空氣中吸收越來越多的CO2。地球的氣候，暫時失去了平衡，到達了一個傾覆點，因爲兩極的白冰向赤道鋪張，最終或許把整個地球都包在冰裏。

長達千百萬年，地球包在冰裏（至少是包在髒兮兮的雪泥裏）。白色的“雪球”地球，不能有效吸收太陽輻射的熱能，似乎永遠封閉於冰繭中，因爲氣溫無法升到解凍的程度。全球冰河期，把幾乎全部的生態系統都關閉了。地球以前大量的微生物生命，幾乎被掃蕩一空。有幾種微生物還存在。那些在海牀的熱水口黑煙囪旁邊生活的微生物，在永恆的黑暗中已經忍受了幾十億年，它們不會被史無前例的冰川滅絕。還有一些能進行光合作用的藻類羣落，劫後餘生，必定是在碎裂的薄冰中，或者在靠近火山的溫暖地帶的開闊淺水中，找到了最後的庇護所。

動盪的1.5億年

地球如何可能逃脫這麼一種漫長的全球寒冬呢？答案在我們行星深處地幔裏那種不可阻擋的翻騰和攪拌。冰雪的那層潔白的虛飾，不能阻止板塊構造，也不能放慢火山氣體從幾百個穿透冰層的黑色火山錐中冒出。二氧化碳是主要的火山氣體，再次在大氣中集聚起來。大地蒙着冰雪，通過岩石侵蝕和光合作用來吸收二氧化碳的通道被關閉了。於是，二氧化碳濃度逐漸上升到10億多年不曾見過的水平，最終到了現代水平的大概幾百倍，引發一種新的正反饋——失控的溫室效應。陽光仍然照射在雪白的大地上，但大氣中的二氧化碳把熱能捂在地表上，不可避免地讓地球熱起來。

因爲大氣熱起來，在千百萬年裏，赤道的小片冰雪第一次融化。由於黑色的地面暴露出來，地球吸收了更多的陽光，加熱過程又加速了。隨着太陽和地表之間的正反饋使地球越來越熱，海洋也開始把浮冰清理掉了。

在很長時間裏，或許有3000萬年吧，溫暖氣候一直是主調，但溫室也同樣埋下了自己必亡的命運。大氣中已經上升了的二氧化碳含量，逐漸從極端狀態向下跌落。有些溫室氣體與岩石反應，被撇除了。赤裸的大地，任憑風雨刮蝕，雨裏有腐蝕性的碳酸（大氣中CO2太高的一個結果），腐蝕得很快。礦物營養的豐富，連同陽光重新普照大地，導致藻類爆炸性地繁茂；藻類吞噬了溫室氣體。

因此，在此後的1.5億年中，地球在這種極端狀態之間循環。不是一次，不是兩次，至少有三次，冰雪鋪張，然後撤退，全球氣候在極地的苦寒與熱帶的溫暖之間晃盪，像個醉漢。第一段插曲，名叫“斯圖爾特冰川期”（Sturtian glaciation），在大約7.2億年前正值巔峯。在6.5億年前，“馬林諾安冰川期”（Marinoan glaciation）接踵而至；較不嚴酷的“噶斯基爾斯冰川期”（Gaskiers glaciation）發生在5.8億年前。十幾個冰封之國的岩石厚積，揭示了這種劇烈循環的細節。冰雪撤退，冰川留在身後的是大堆的巨大圓石，擱淺的岩石，笨重的冰磧岩，以及打磨圓滑的基岩。此後大地回春，碳酸鹽礦物的厚層晶體沉澱物覆蓋在冰磧岩層之上，這乃是海洋變暖的另一個跡象。在CO2超飽和的海洋裏，碳酸鹽形成得太快，幾英尺長的巨大晶體，鋪滿淺水的海牀。這些故事講述的是地球如何飽受折磨，不斷失去了化學平衡，所謂“無聊的10億年”的觀念也就被拋棄了。

尾聲

在雪球和溫室之間的這種極端反常的循環，或許比地球史上的任何其他事件都更有效地揭示一顆行星如何被揪出了安樂窩。

世界的今天，反射光的冰川正加速度融化，把越來越多的海洋和陸地暴露出來，吸收了更多的太陽能。樹被砍倒了，燒了，因此把更多的二氧化碳釋放在大氣中，同時卻減少了特別能消耗二氧化碳的森林的面積。最關鍵的，或許是永久凍土和深海冰加速釋放甲烷，或許把全球氣溫升得更高，引發了更多的甲烷釋放，把平衡顛覆了。這一切過程都讓地質學家想起了雪球與溫室輪番蹂躪地球的時期。

如果說地球的往昔對我們的時代有什麼教訓，那麼新元古代的氣候突變，就是最好的例子。因爲即便雪球與溫室之間的交替爲正在進化的生命開闢了新機會，但每一次氣候反轉之間，幾乎都導致全部生物滅亡，我們人類難道能挺過去嗎？