最初的地球是一个炙热的大火球,经过七八亿年之后,它终于冷却到了液态水可以存在的程度。在那之后很短的时间里,生命就出现了。我们刚才说到,对生物来说,保持稳定的温度非常重要。但是地球并不是“恒温”的,它的平均温度在漫长的岁月里,有过数不清次数的起伏变化。
决定地球温度的因素有很多种,比方说它围绕太阳运行的轨道,自转轴的倾斜角度,乃至它在银河系中的位置等等都会影响整体气候。除此之外,地球自身的因素,比如大气成分、洋流、甚至生物本身也能让温度产生变化。在这么多综合因素的影响下,地球有时冷,有时热。冷的时候,冰川覆盖了大地,就形成了地质学上说的“冰期”。
冰期的出现和消失不但改变了地质环境,更对生物的发展造成了难以估量的影响。比方说,一直到大概27亿年前,地球还非常炎热。因为当时地球的大气成分和今天非常不一样,几乎没有氧气,充斥着二氧化碳和甲烷。我们知道,这两种都是温室气体,由此造成的结果就是,当时的气温可能要比今天高50度之多。在这种环境里,生命进化得非常缓慢。
要知道,这时候生命已经出现将近20亿年了,但形态非常简单。当时地球上的生命,基本上都是生活在海洋里的厌氧性原核生物。不过,接下来的一个偶然事件就彻底改变了一切。
事情的起因众说纷纭,可能是由于某种能进行光合作用的海藻出现,增加了地球上氧气的产量,也可能是因为产生甲烷的细菌突然减少。总之,大气里的氧气开始慢慢增多了。氧气的增多一方面杀死了大量的厌氧生物,另一方面让大气里的甲烷氧化。于是大气里的甲烷越来越少,温室效应逐渐下降,地球的温度也开始慢慢降低,最终形成了全球性的冰期。
这场大冰期可能让当时地球上的绝大多数生物都灭绝了,但是,它同样也给生命创造了机会。新生的、能够进行光合作用的生物熬过了这场冰封浩劫,最终占据了生命的主流。它们不但改变了地球的大气成分,也彻底改变了演化的方向。从此之后,生命开始更多地依赖于氧气,它们使用能量的效率提高了,形态也开始变得更加复杂。这就是地球演化史上最重要的事件之一,史称“大氧化”。
另一次决定命运的冰期出现在大约7亿年前,当时地球上还没有七大洲,所有的陆地都聚成一块巨大的大陆,而且位置正好在赤道附近。有意思的是,因为大陆能够反射更多的太阳光,而赤道上的阳光正好最多,这样一来,地球接收太阳的总能量就减少了,就导致气温稍微下降了一点。
你可别小看下降的这一点点温度,它造成了一连串连锁反应:温度下降一点,地球上的冰川面积就扩大了一点,而冰川是白色的,反射太阳能量的能力更强,这就进一步造成了气温的下降。
你看,这就变成了一个死循环:冰川造成温度下降,温度下降又造成了更多的冰川。无限反馈放大之后,地球就进入了寒冬。当时的气温可能低达零下50度。从太空中看,地球上白茫茫一片,这就是所谓的“雪球地球”。
那后来地球又是怎么解冻的呢?原因也很偶然,科学家推测,可能是地球内部的火山运动,向大气里喷发了大量的二氧化碳。二氧化碳是温室气体,当它在大气中累积到了一定程度,就能让气温显著上升。很快,冰川开始融化,这又引发了反向循环,导致气温进一步上升。于是,在很短的时间里,地球的温度整整上升了100度,从零下50度上升到零上50度,海水解冻,生命重新开始萌发。
而且和前一次冰期一样,虽然绝大多数生命都没有挺过冰封时代,但那些少数幸存下来的物种,却在气候回暖后爆发出了惊人的能量。雪球地球之后,无论是生物的种类还是数量,都产生了爆炸式的增长,造就了著名的“寒武纪大爆发”。今天地球上所有的生物门类,其中有很大一部分就是在寒武纪的这场大爆发里产生的。
所以你看,生命的演化和温度是多么息息相关。实际上,在地球的漫长历史里,随着气温的上下起伏,生命已经经历了五次大灭绝。而且神奇的是,每次大灭绝之后,生命的发展都比之前要更加繁盛。
比如6500万年前,一颗小行星撞击了地球,扬起了漫天的灰尘挡住阳光。随之而来的寒冬灭绝了恐龙,却给哺乳动物带来了发展的机会。1万3000年前,可能又是一颗彗星造成了同样的降温,美洲的猛犸象、剑齿虎等等动物纷纷灭绝。但正是这次事件,给人类造成了不可估量的影响。因为动物突然减少,我们的祖先不得不放弃狩猎的生存模式,开始了农业种植。从此,我们的文明进入了一个新的时代。生命,就是在这样不停地冷热循环中生生不息,演奏出一曲波澜壮阔的“冰与火之歌”。
以上是第三点,我们探讨了温度和地球生命的关系。