對于今天的宇航員來說，從太空俯瞰，地球宛如一顆充滿活力的藍色大理石。如果時光倒流至7億年前，這顆星球看起來更像是一個耀眼的白色雪球。在這樣一個嚴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，當時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。

在距今7.2億年至6.35億年前的成冰紀，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，它們會反射而非吸收太陽能量——這種現(xiàn)象被稱為“反照率效應(yīng)”。正因如此，地球陷入了長達數(shù)千萬年的極端氣候狀態(tài)，被科學家形象地稱為“雪球地球”。

長期以來，科學界普遍認為，當海洋被一公里厚的冰殼嚴密封印時，大氣與海洋之間正常的物質(zhì)和能量交換會被切斷，從而抑制氣候變率。這意味著溫度、降水或風力的短期波動在當時幾乎是停滯的。

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

研究的突破口來自蘇格蘭西海岸的加費拉赫群島。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)成了一個保存極其完好的獨特檔案庫，鎖住了那個古怪遠古世界的秘密。

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：沉積物靜靜地穿過水體，沉降在湖底。隨著時間推移，這些沉積層不斷堆疊。千萬年后，地質(zhì)學家便能利用封存在沉積物中的物理、化學和生物信息，追蹤包括氣候在內(nèi)的環(huán)境條件如何隨時間演變。

雖然現(xiàn)代沉積物隨處可見，但來自深遠地質(zhì)年代的詳細氣候記錄卻極其罕見。在很長一段時間里，關(guān)于雪球地球時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。

我們在加費拉赫群島研究了一堆厚達6米的獨特巖石，其中包含約2600個此類紋層。微觀和統(tǒng)計分析顯示，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，再到與太陽活動相關(guān)的、跨越數(shù)十年至數(shù)個世紀的長周期。按理說，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)了一個耐人尋味的猜想：在雪球地球時期，海洋的部分區(qū)域是否并未結(jié)冰？

為了驗證這一點，我們利用計算機氣候模擬測試了不同的場景。研究發(fā)現(xiàn)，當海洋完全被凍結(jié)成堅硬的固體時，氣候振蕩基本會消失。

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

通過將模擬的氣候記錄與巖石中解碼的模式進行對比，我們認為這些沉積物極有可能記錄了熱帶地區(qū)的一塊開闊水域，即所謂的“綠洲”。許多科學家正是利用這種綠洲說，來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，在同一時期確實存在部分未結(jié)冰的海洋。那么，這些巖石是否證明了雪球地球時期的暫時性變暖？雖然它們證實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達數(shù)千萬年的冰期中約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)雜動物的“救生艇”？

雪球地球最大的悖論或許在于，這種敵對的深度凍結(jié)反而觸發(fā)了一場生物革命。大約在這一時期，多細胞生命的平衡與多樣性迎來了大爆發(fā)。科學家認為，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，它們首先必須挺過第二次（馬里諾）冰期。我們的研究為這個謎團提供了一個可行的答案：如果熱帶海洋沒有被完全凍結(jié)，而是保留了開闊水域的口袋，這些綠洲就會成為宜居的避難所。

我們的工作并沒有描繪一個凍得嚴嚴實實的死寂星球，而是一個處于律動中的世界。冰層中細小的裂縫或更廣闊的開闊水域形成了棲息地，這些空間不僅允許、甚至鼓勵了生命的殖民。

正是通過在地球最極端的冰河時代維持生物多樣性，這些綠洲確保了當冰雪最終消融時，生命已準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。