一

1998年，哈佛大學的地理學家Paul Hoffman和Daniel Schrag重申了這樣一個基本觀點：在5．8億到7．5億年前之間，至少有一次地球在千萬年中完全地被冰雪所包圍。這個關於“雪球”的假設可以解釋一些令人困惑的地質學數據。

“全球冰河化”的設想

這一假設來源於20世紀60年代俄國聖彼得堡中心地球物理觀測實驗室的Mikhail Budyko提出的“全球冰河化”的假設。Budyko研究了當地球氣候緩慢變冷時，極地冰蓋範圍增大的時候會有什麽狀況發生。冰反射來自太陽的輻射熱量，因此冰蓋範圍的擴大就會導致進一步的氣候變冷。Budyko由此論定，這種無法遏製的冰蓋擴張最終就導致了地球完全地陷人冰的覆蓋當中。

Budyko的觀點解釋了一些令人困惑的證據，包括冰對岩石衝刷的標記(這些標記表明在5．8億到7．5億年前之間冰川至少兩次到達了赤道，一直到新元古代期的結束)。然而，Budyko的論斷本身存在著漏洞，比如說，是什麽最終導致冰的融化呢?

“地球-雪球”論

1992年，關於冰融化的問題，加州理工學院的地質學家Joseph Kirschvink提出了自己的解釋。Kirschvink認識到：如果冰覆蓋了大洋，那麽降雨和侵蝕的正常循環(它在去除大氣中二氧化碳的過程中起重要作用)就會停止。這樣，從火山中釋放出來的二氧化碳就會在大氣中積聚，最終會產生足夠的溫室效應，使溫度上升，冰蓋融化。

Kirschvink還指出，“雪球一地球”假設還可以解釋另一個奇怪的地質沉積物——在靠近新元古代末期形成的富鐵岩石。鐵從海洋底部的地熱出口進入大洋，當它同氧氣接觸的時候就會從海水中沉降出來。但是一旦海洋被冰封蓋之後，水中的氧氣含量就會下降，溶解在其中的鐵也會隨之積聚起來。而當冰融化之後，氧氣的含量就會上升，這時導致大量的鐵沉降到了海底。

六年後，Hoffman、Schrag與他們在哈佛的同事一起發表了文章，再一次使這一假設成為爭論的焦點。他們研究了含碳化合物從海水中沉降出來所形成的岩石中碳同位素的比率。具備光合作用的海洋微生物吸收碳的時候具有選擇性，相比於較重的碳-13，它們更喜愛輕一些的碳-12，這樣光合作用就導致了海水中碳一12的下降。自然，沉降出來的沉積物中同位素碳一12的比率就相對低一些了。但是，當Hoffman和Schrag研究新元古代末期冰川結束時的沉澱成分時，驚奇地發現了高水平的碳-12含量。這樣的碳同位素比率測定結果表明在那個地質年代的海水裏，幾乎沒有光合作用的發生。他們對此解釋說，如果冰蓋著海洋而使陽光難以穿透，那麽結果就應該是這樣的。

不過，也有科學家認為，如果大洋結冰，應伴隨出現海平麵下降，但沒有此方麵的地質學證據。Hoffman對此予以了反駁，他認為“海平麵下降”這一推斷是根本站不住腳的。

二

備受質疑

幾乎所有的研究人員都相信冰到達過赤道地區——但隻限於地麵。這個證據來自曾經讓地質學家感到困惑的沉積物。一些岩石中的磁性顆粒序列可以被用來推斷它們形成時所在的緯度，因為地球的磁場在岩石形成的時候，會將這些小顆粒排列成行——在不同的緯度小顆粒排列的角度不同。我們發現，一些新元古代的岩石，擁有赤道地區磁場的標識，帶有明顯的被運動冰塊劃過的痕跡。

但是，賓州州立大學的地球化學家Michael Arthur，一位“雪球一地球”理論的支持者，提出現在仍舊沒有足夠的證據來說明赤道地區的大洋曾經被冰層覆蓋。“目前，人們對冰川形成的自然原因還不是特別的清楚，”他說，“是覆蓋全球的一個大冰蓋，還是隻是從山川高原上來的冰川呢?”

另外很多人都同意他的疑慮。比如，地質學家Daniel Condon研究分析了在Hoffman和Schrag斷定的全麵結冰的那段時間中海底形成的岩石。這些岩石中包含了冰川所帶來的多石殘留層。如果這些殘留到達海底，那麽冰就會融化。Condon說，這些層麵之間非常緊密，說明大洋當時在每一年都至少有一段時間是解凍的。

致命一擊

最近連Hoffman和Schrag所認為最有力度的證據——沉積物中碳同位素比率異常的證據也受到了挑戰。2001年5月，加州大學Riverside分校的古氣候學家Martin Kennedy提出，Hoffman所提出的沉積物中獨特的碳同位素比率是由於突然的甲烷釋放所造成的。

Kennedy和紐約州Lamont Doherty地球觀測實驗室的兩位研究人員注意到，在新元古代期間，在大陸冰蓋底下有大量的生物存在。當這些生物腐爛之後，甲烷被釋放出來，然後就殘留在冰的裏麵。當冰開始融化，靠近海洋的冰蓋就會被上升的海平麵所淹沒，這樣甲烷就會慢慢地釋放出來。然而，就像產生甲烷的生物體一樣，這些甲烷擁有大量的碳-12，這也就導致了此年代沉積物中偏斜的碳同位素比率。

2001年12月，Kennedy與同事們對“雪球一地球”假設的另一個核心證據提出了質疑。他們通過對采自納米比亞、形成於陸地冰融化之前的碳酸鹽岩石樣本的分析，然而並沒有發現Hoffman和Schrag在他們的地質證據中所發現的特殊碳同位素比率的證據。

三 不為所動

Hoffman和Schrag並沒有被這些批評所壓倒，舉例而言，Hoffman針對Ken．nedy的甲烷假設進行了反駁。Kennedy曾經指出，碳酸鹽沉積物中的一些不同尋常的特性，比如說管狀的孔穴，就是甲烷氣體形成後從岩石中釋放出來的證據。但Hoffman反對說，這樣的特性是相同海域其他碳酸鹽沉積物所不具備的，沒有普遍性。同時，是否有充足的生物體來產生甲烷本身就是一個值得探討的問題。對於模型研究者，他指出，在過去的10000年中最為寒冷的期間，大洋曾經達到過冰點。對於幾乎每一篇關於“雪球一地球”論的文章，Hoffman都通過發表自己的文章給予回應。Hoffman堅持認為激進的觀點總是要麵對懷疑論者的阻礙和攻擊。如不管是行星板塊理論，還是生物選擇進化論，都麵臨過同樣的挑戰和交鋒。因此，他將會繼續捍衛自己的觀點。

高下難分

雖然爭論基本上是處於兩個極端，但是絕大多數的地質學家和氣候研究者都相信，互相對立的觀點中很多成分都可能是正確的。但是，幾乎沒有古氣候學家支持“雪球一地球”的看法。而“泥球地球”，即認為冰蓋在海上僅擴展到了中緯度地區的觀點，似乎得到了更為廣泛的支持。

尾聲

到底地球有沒有被冰川所覆蓋?這一問題也許會一直爭論下去，但真相終究會大白於天下的!