地球大歷史/柯智懷

雪球地球

發現

• 散落地球各地的「迷路石」是被冰河流動影響而出現在成份相異地表處的岩石。通常是從附近的山上掉下來的。
• 熔岩凝固後，熔岩內磁性分子的指向就永久固定。從永久固定的方向可以導出熔岩凝固時所在的緯度。
• 依據磁性分子指向分析的結果，在某些迷路石樣本中找到熔岩凝固時的緯度接近赤道的例子，因而導出地球曾一度到赤道附近都有冰河覆蓋的理論。

時間軸

第一次冰封期

約在23億年前發生，20億年前結束。

1. 在藍綠藻出現之前，甲烷桿菌使用海底熱泉輸出的營養成份產生甲烷，為當時地球的主要溫室氣體。
2. 藍綠藻出現後，行光合作用，產生大量氧氣，氧氣再進一步與甲烷反應，導致甲烷轉變為二氧化碳。

   CH₄+O₂→CO₂+2H₂O

3. 由於甲烷的溫室作用比二氧化碳強22倍以上，甲烷被二氧化碳取代以後，地球的氣溫就急遽下降，開始冰封。
4. 冰封時期火山還在繼續活動，而火山爆發釋出了大量的二氧化碳。
5. 因為海洋冰封了，所以原本應該像今天一樣溶入海水的二氧化碳只能堆積在空中。
6. 二氧化碳最終不斷堆積，約為今天的兩、三百倍，達到了過去甲烷能產生的溫室效果，使冰層融化，結束雪球地球。
7. 解除冰封後，綠藻等光合作用生物從熱泉返回全球海洋，使用空氣中大量的二氧化碳製造大量的氧氣，可形成胞器、粒線體，促成真核生物的出現。

第二次冰封期

約在7.5億年前發生，5.8億年前結束。

1. 岩石風化會消耗空氣中的二氧化碳，被冰層覆蓋的岩石不會被風化。

   CO₂+H₂O+CaCO₃→Ca(HCO₃)₂

2. 但盤古大陸收聚到赤道附近，幾乎沒有任何冰層覆蓋在大陸上，無法阻斷岩石的風化。
3. 消耗二氧化碳的速度超過了火山爆發補充的速度。長期累積導致地球再次冰封。
4. 因為海洋冰封了，所以原本應該像今天一樣溶入海水的二氧化碳只能堆積在空中。
5. 像前一次冰封期一樣結束。
6. 解除冰封後，大量的二氧化碳給予更多能讓光合作用生物產生氧氣的機會，大量的氧氣讓真核生物能夠巨大化，促成大型生物的產生，首先是艾迪卡拉生物群，然後是寒武紀大爆發。