地质学家发现古代“雪球地球”的确凿证据

我们的星球曾经是一个雪球。大约 6.35 亿至 7.2 亿年前，地球完全被厚厚的冰层覆盖。尽管当时有些荒芜，但这一时期最终被证明对地球上复杂生命的存在至关重要。现在，一个国际科学家团队认为，他们在苏格兰和爱尔兰的 Port Askaig 地层中发现了最完整的“雪球地球”地质记录。这个巨大的岩石群很可能是在 6.62 亿至 7.2 亿年前形成的，就在生命大繁荣之前。这项研究详细阐述了 8 月 15 日发表在《伦敦地质学会杂志》上的一项研究。

“这些岩石记录了地​​球被冰雪覆盖的时期，”研究报告合著者、伦敦大学学院地质学家格雷厄姆·希尔兹在一份声明中说。“所有复杂的多细胞生命，如动物，都是在这种深度冻结中诞生的，化石记录中的第一个证据出现在地球解冻后不久。”

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冰孕育生命？

这项研究中的独特岩石可追溯到长达 6000 万年的斯图尔特冰川期。这是元古代（6.35 亿至 7.2 亿年前）两次大冰冻期之一。在元古代之前的数十亿年里，地球温度要高得多，但地球上的生命主要由单细胞生物和藻类组成。

复杂的生命很可能在这次极寒天气后开始出现。如今生活的大多数动物在某些基本方面与 5 亿多年前进化的生命形式相似。生命大爆发背后一个流行的理论是，极寒天气可能促使利他主义的出现。单细胞生物以某种方式学会了相互合作，从而形成了多细胞生命。

地球上冰层的推进和消退被认为已经持续了数千年——从地质学角度来看，这个速度相对较快。这种速度可能是由于反照率效应，冰层越多，反射回太空的阳光就越多，反之亦然。

“冰川消融将是灾难性的。生命已经习惯了数千万年的深度冰冻，”希尔兹说。“一旦全球变暖，所有生命都必须展开一场军备竞赛来适应。幸存下来的都是所有动物的祖先。”

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昔日的冰川形成了今天的岩石

为了寻找这一时期的确凿证据，研究小组将目光投向了 Port Askaig 地层。该岩层横跨现今的爱尔兰和苏格兰，由多层组成，有些地方厚度可达半英里。

苏格兰加韦拉赫群岛上的一块裸露岩石包含地质证据，表明我们的星球在斯图尔特冰川期从温暖的热带转变为冰冻的雪球。相比之下，在北美和非洲同时期形成的其他岩石并没有显示出这种气候转变。

“加维拉赫群岛上暴露的岩石层是全球独一无二的。在斯图尔特冰川期难以想象的寒冷时期沉积下来的岩石下面，是 70 米 [229 英尺] 厚的古老碳酸盐岩，这些岩石是在热带水域形成的，”研究合著者、伦敦大学学院博士候选人 Elias Rugen 在一份声明中说。“这些岩层记录了一个热带海洋环境，蓝藻生命蓬勃发展，逐渐变冷，标志着地球上约 10 亿年温带气候的结束。”

该团队从 Port Askaig 地层和其下方更古老、厚度为 229 英尺的 Garbh Eileach 地层收集了砂岩样本。他们分析了一种名为锆石的小型耐用矿物。这些矿物对于确定岩石年代（即使在月球上也是如此）至关重要，因为它们含有放射性元素铀。这种元素以稳定的速率衰变，因此地质学家可以通过这种衰变速率了解岩石的年龄。锆石和其他地球化学证据表明，这些岩石是在 6.62 亿至 7.2 亿年前沉积在这里的。

研究小组表示，岩石的新年代测定结果可以提供证据，正式宣布该地点为地质记录中元古代开始的标志。该地点被称为全球边界层型剖面和点 (GSSP)，一些科学家将该标志称为“金钉子”，因为有时会将钉子打入岩石中以标记边界。国际地质科学联合会正在审查加维拉赫山脉的​​露头是否会成为“金钉子”。