對(duì)于今天的宇航員來(lái)說(shuō)，從太空俯瞰，地球宛如一顆充滿活力的藍(lán)色大理石。如果時(shí)光倒流至7億年前，這顆星球看起來(lái)更像是一個(gè)耀眼的白色雪球。在這樣一個(gè)嚴(yán)酷的深度冰封世界里，生命似乎難以尋得搖籃。但最新證據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)封凍的海洋中可能存在一些并未結(jié)冰的局部“綠洲”，正是這些綠洲為我們最早的復(fù)雜生命祖先提供了生存的一線生機(jī)。

在距今7.2億年至6.35億年前的成冰紀(jì)，地球曾被厚重的冰蓋包裹。這些冰川從兩極一路蔓延至熱帶地區(qū)，地表溫度甚至低至 -50°C。

由于星球表面覆蓋著潔白的冰雪，它們會(huì)反射而非吸收太陽(yáng)能量——這種現(xiàn)象被稱為“反照率效應(yīng)”。正因如此，地球陷入了長(zhǎng)達(dá)數(shù)千萬(wàn)年的極端氣候狀態(tài)，被科學(xué)家形象地稱為“雪球地球”。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界普遍認(rèn)為，當(dāng)海洋被一公里厚的冰殼嚴(yán)密封印時(shí)，大氣與海洋之間正常的物質(zhì)和能量交換會(huì)被切斷，從而抑制氣候變率。這意味著溫度、降水或風(fēng)力的短期波動(dòng)在當(dāng)時(shí)幾乎是停滯的。

我們發(fā)表在《地球與行星科學(xué)通訊》上的最新研究挑戰(zhàn)了這一固有認(rèn)知。通過(guò)對(duì)古老巖石的取證式解讀，我們發(fā)現(xiàn)，雪球地球時(shí)期的氣候遠(yuǎn)比此前預(yù)想的更有活力：它甚至以一種與當(dāng)今地球驚人相似的節(jié)奏在律動(dòng)。

研究的突破口來(lái)自蘇格蘭西海岸的加費(fèi)拉赫群島。這里的巖石形成于斯圖特冰期（約7.2億至6.6億年前），這是兩次“雪球地球”事件中的第一次，第二次則是馬里諾冰期（約6.5億至6.35億年前）。這些島嶼構(gòu)成了一個(gè)保存極其完好的獨(dú)特檔案庫(kù)，鎖住了那個(gè)古怪遠(yuǎn)古世界的秘密。

具體而言，紋層狀沉積巖就像是大自然內(nèi)置的“數(shù)據(jù)記錄儀”。想象一下今天的湖泊：沉積物靜靜地穿過(guò)水體，沉降在湖底。隨著時(shí)間推移，這些沉積層不斷堆疊。千萬(wàn)年后，地質(zhì)學(xué)家便能利用封存在沉積物中的物理、化學(xué)和生物信息，追蹤包括氣候在內(nèi)的環(huán)境條件如何隨時(shí)間演變。

雖然現(xiàn)代沉積物隨處可見(jiàn)，但來(lái)自深遠(yuǎn)地質(zhì)年代的詳細(xì)氣候記錄卻極其罕見(jiàn)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，關(guān)于雪球地球時(shí)期氣候行為的真相一直隱于黑暗之中，直到現(xiàn)在才被揭開(kāi)。

我們?cè)诩淤M(fèi)拉赫群島研究了一堆厚達(dá)6米的獨(dú)特巖石，其中包含約2600個(gè)此類紋層。微觀和統(tǒng)計(jì)分析顯示，這些紋層并非如預(yù)想中那樣均勻統(tǒng)一，而是呈現(xiàn)出一種可預(yù)測(cè)的周期性。

更令人驚訝的是，幾乎所有現(xiàn)代已知的氣候律動(dòng)都在這里得到了體現(xiàn)：從年度季節(jié)變化，到類似于厄爾尼諾的現(xiàn)象，再到與太陽(yáng)活動(dòng)相關(guān)的、跨越數(shù)十年至數(shù)個(gè)世紀(jì)的長(zhǎng)周期。按理說(shuō)，厄爾尼諾這類兩到七年循環(huán)一次的現(xiàn)象需要大氣與海洋之間的無(wú)縫溝通，這在冰封的世界里是極難想象的。

古代沉積物中發(fā)現(xiàn)的這些周期引發(fā)了一個(gè)耐人尋味的猜想：在雪球地球時(shí)期，海洋的部分區(qū)域是否并未結(jié)冰？

為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我們利用計(jì)算機(jī)氣候模擬測(cè)試了不同的場(chǎng)景。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海洋完全被凍結(jié)成堅(jiān)硬的固體時(shí)，氣候振蕩基本會(huì)消失。

我們的模擬還顯示，重啟這些振蕩并不需要大面積的開(kāi)闊水域；只要海面上有一小部分（約15%）沒(méi)有結(jié)冰，大氣與海洋的相互作用就能恢復(fù)。

通過(guò)將模擬的氣候記錄與巖石中解碼的模式進(jìn)行對(duì)比，我們認(rèn)為這些沉積物極有可能記錄了熱帶地區(qū)的一塊開(kāi)闊水域，即所謂的“綠洲”。許多科學(xué)家正是利用這種綠洲說(shuō)，來(lái)解釋生命如何在近乎全球冰封的環(huán)境下存續(xù)至今。

有趣的是，其他幾條證據(jù)也表明，在同一時(shí)期確實(shí)存在部分未結(jié)冰的海洋。那么，這些巖石是否證明了雪球地球時(shí)期的暫時(shí)性變暖？雖然它們證實(shí)了表層海洋存在局部的溫暖區(qū)域，但這些巖石僅代表了長(zhǎng)達(dá)數(shù)千萬(wàn)年的冰期中約3000年的快照——這更有可能是封凍世界中轉(zhuǎn)瞬即逝的“泥球”狀態(tài)。另一項(xiàng)研究甚至提出，即便在 -15°C 的環(huán)境下，只要鹽度極高，液態(tài)水依然能夠存在。

但關(guān)鍵在于，我們的新分析表明，即便在最極端的條件下，氣候系統(tǒng)也具有產(chǎn)生振蕩的內(nèi)在傾向。那么，海上的這些綠洲是否成為了最早復(fù)雜動(dòng)物的“救生艇”？

雪球地球最大的悖論或許在于，這種敵對(duì)的深度凍結(jié)反而觸發(fā)了一場(chǎng)生物革命。大約在這一時(shí)期，多細(xì)胞生命的平衡與多樣性迎來(lái)了大爆發(fā)?？茖W(xué)家認(rèn)為，由于冰川磨碎巖石產(chǎn)生了富含磷的塵埃，為生命復(fù)蘇提供了養(yǎng)分。

為了讓生命在冰期結(jié)束后繁榮，它們首先必須挺過(guò)第二次（馬里諾）冰期。我們的研究為這個(gè)謎團(tuán)提供了一個(gè)可行的答案：如果熱帶海洋沒(méi)有被完全凍結(jié)，而是保留了開(kāi)闊水域的口袋，這些綠洲就會(huì)成為宜居的避難所。

我們的工作并沒(méi)有描繪一個(gè)凍得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的死寂星球，而是一個(gè)處于律動(dòng)中的世界。冰層中細(xì)小的裂縫或更廣闊的開(kāi)闊水域形成了棲息地，這些空間不僅允許、甚至鼓勵(lì)了生命的殖民。

正是通過(guò)在地球最極端的冰河時(shí)代維持生物多樣性，這些綠洲確保了當(dāng)冰雪最終消融時(shí)，生命已準(zhǔn)備好綻放出今天我們所看到的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)——并最終演化成了人類。