筆者 東邪
在太陽系八大行星中，地球是最特別的那一顆，因為這顆藍色星球上早在幾十億年前就已經出現了生命，如今地球上的生命更是發展到了另一種高度。長期以來，科學家們都在研究地球與其他行星之間的區別，旨在探索使得地球擁有孕育生命能力的原因。結果科學家在回溯地球早期的發展史的過程中，發現地球也並非一直都是宜居星球。
換而言之，過去的地球曾在幾段時期內突破了温度臨界值，導致整個地球進入冰封期。去年《英國皇家學會會刊》上就出現了一篇專門研究地球氣候變化的研究論文，論文的作者是美國麻省理工學院的研究團隊。他們通過建立數值模型進行模擬和分析，最終發現地球在歷史上至少有3次進入冰封期。那麼是什麼原因導致地球變成一顆冰球呢？
地球的第一次冰封期發生在什麼時候？
很多人對於科學家是如何研究過去地球的氣候環境表示疑惑，儘管人類在地球上的歷史還不到一千萬年，但是現在的我們已經能在大自然中發現一些蛛絲馬跡，然後根據這些痕跡去推斷地球過去發生過什麼。以研究地球過去大氣情況為例，科學家目前主要是採用鑽取岩層或冰芯的方法，然後研究樣本中氧16和氧18的比例。
在自然界中，氧16、氧17和氧18是三種丰度較高的氧同位素，其中氧16和氧18的比例常用於冰川的斷代，因為氧18主要存在水中，而氧16主要存在空氣中，通過分析歷史某一時期兩種同位素的比例，大致可以推斷出該時期的地球氣候情況。除了能從海水中獲得線索之外，還能從地下岩層中獲得線索。
根據以往的地質研究，地球第一次冰封期可能發生在24億年前，而引起全球冰封的原因很可能是藍細菌。這種微生物被認為是地球上最早的通過分解水來釋放氧氣的生物，它的出現改變了當時地球大氣中温室氣體占主導地位的局面。隨着藍細菌的數量越來越多，產生的氧氣也越來越多，而消耗氧氣的生物尚未出現，因此大氣中氧氣比例逐漸上升。
這一情況導致地球平均氣温逐漸下降，地質學家推測，在藍細菌第一次出現後的10萬年裏，地球的平均氣温降到了零下50攝氏度左右。通過對冰芯的鑽取和研究，科學家推測地球第一次冰封期導致地球完全被冰凍了起來，就連赤道也覆蓋了厚厚的冰層。唯一的生命可能就藏匿在地下深處或海底的熱泉口處，它們是地球生命後續發展的重要根基。
之後幾次冰封期又發生了什麼？
在第一次冰封期後，地球大約在8~5.5億年前、100萬年前和2.1萬年前再次遭遇了冰封期。除了第二次冰封期和第一次冰封期一樣是全球冰封的情況之外，其他冰封期都並沒有出現地球完全被冰封的情況。如果把第二次冰封期與生物發展史的相應階段放在一起比較，我們就會發現著名的寒武紀大爆發就是在那一次冰封期後出現的。
寒武紀大爆發指的是地球生命的數量和形式在那一事件後變得異常多樣，這次事件被認為是地球生命發展史的重要轉折點，但至今古生物學家還未弄明白導致那次事件發生的原因，因此該事件也變成了進化論難以解釋的一大歷史懸疑。第三次冰封期和第四次冰封期則影響了人類演化的進程，研究發現在冰封期出現後，人類的祖先開始探索新的生存方式。
在改變生存方式之前，人類的祖先主要靠採集和狩獵為生，這兩種方式獲得食物的速度更快，但是容易受到氣候環境變化的影響，比如在冰封期中，大多數植物和動物都死亡了，直接導致人類祖先的食物短缺。為了解決這一問題，他們開始嘗試種植農作物和馴化動物，這可能就是人類農業和畜牧業的起源。
什麼原因導致地球進入冰封期？
目前科學界的主流觀點認為，第一次地球冰封期是藍細菌大量繁殖導致大氣氧含量激增導致的，其他的冰封期可能都是大規模火山爆發或太陽活動減弱導致的。先來説説大規模火山爆發所產生的影響，一座火山的噴發還無法對地球氣候造成直接影響，但當多座大火山在同一時間段噴發時，它們足以改變地球氣候的變化趨勢。
火山噴發導致大量火山灰湧入大氣層，火山灰在自然風的帶動下擴散到其他區域。它就像一塊抹布一樣籠罩着地面，嚴重的話甚至籠罩了整個地球。火山灰在大氣層中的存在導致太陽輻射大量被削弱，最終能照射在地面上的光線減少了許多。長此以往，地面接收的熱量不足，氣温就開始下降，生物開始走上滅亡之路。
然後再來説説太陽活動的問題，太陽作為地球唯一的自然光源和熱源，它的活動情況與地球息息相關。如果太陽表面的活動強度減弱了，那麼對周圍星球的熱量輸送就減少了，直接導致地球表面接收到的熱量減少。温度降低後，高緯度和高海拔地區開始結冰，冰的出現進一步增強太陽光的反射，減少太陽光的吸收，進而導致温度進一步下降。
這項研究想要傳遞什麼信息？
一旦這種情況突破一個臨界值，那麼地球就將不可逆轉地陷入冰封期，而冰封期通常長達幾萬年的時間。因此從這項研究中我們可以得到一些重要的信息，地球並非一直都是宜居星球，一旦它的平均氣温突破了臨界點，那麼全球將會陷入冰封期。其次，雖然歷史上所有的冰封期都是自然因素導致，但是未來可能出現的冰封期則是人類導致的。
這讓筆者想到了電影《流浪地球》中的畫面，地球表面完全冰凍，人類只能生存在地下世界。