7亿年前全球冰冻期，热带海洋15%未结冰，冰下有生命绿洲

对于今天的宇航员来说，从太空俯瞰，地球宛如一颗充满活力的蓝色大理石。如果时光倒流至7亿年前，这颗星球看起来更像是一个耀眼的白色雪球。在这样一个严酷的深度冰封世界里，生命似乎难以寻得摇篮。但最新证据显示，当时封冻的海洋中可能存在一些并未结冰的局部“绿洲”，正是这些绿洲为我们最早的复杂生命祖先提供了生存的一线生机。

在距今7.2亿年至6.35亿年前的成冰纪，地球曾被厚重的冰盖包裹。这些冰川从两极一路蔓延至热带地区，地表温度甚至低至 -50°C。

由于星球表面覆盖着洁白的冰雪，它们会反射而非吸收太阳能量——这种现象被称为“反照率效应”。正因如此，地球陷入了长达数千万年的极端气候状态，被科学家形象地称为“雪球地球”。

长期以来，科学界普遍认为，当海洋被一公里厚的冰壳严密封印时，大气与海洋之间正常的物质和能量交换会被切断，从而抑制气候变率。这意味着温度、降水或风力的短期波动在当时几乎是停滞的。

我们发表在《地球与行星科学通讯》上的最新研究挑战了这一固有认知。通过对古老岩石的取证式解读，我们发现，雪球地球时期的气候远比此前预想的更有活力：它甚至以一种与当今地球惊人相似的节奏在律动。

研究的突破口来自苏格兰西海岸的加费拉赫群岛。这里的岩石形成于斯图特冰期（约7.2亿至6.6亿年前），这是两次“雪球地球”事件中的第一次，第二次则是马里诺冰期（约6.5亿至6.35亿年前）。这些岛屿构成了一个保存极其完好的独特档案库，锁住了那个古怪远古世界的秘密。

具体而言，纹层状沉积岩就像是大自然内置的“数据记录仪”。想象一下今天的湖泊：沉积物静静地穿过水体，沉降在湖底。随着时间推移，这些沉积层不断堆叠。千万年后，地质学家便能利用封存在沉积物中的物理、化学和生物信息，追踪包括气候在内的环境条件如何随时间演变。

虽然现代沉积物随处可见，但来自深远地质年代的详细气候记录却极其罕见。在很长一段时间里，关于雪球地球时期气候行为的真相一直隐于黑暗之中，直到现在才被揭开。

我们在加费拉赫群岛研究了一堆厚达6米的独特岩石，其中包含约2600个此类纹层。微观和统计分析显示，这些纹层并非如预想中那样均匀统一，而是呈现出一种可预测的周期性。

更令人惊讶的是，几乎所有现代已知的气候律动都在这里得到了体现：从年度季节变化，到类似于厄尔尼诺的现象，再到与太阳活动相关的、跨越数十年至数个世纪的长周期。按理说，厄尔尼诺这类两到七年循环一次的现象需要大气与海洋之间的无缝沟通，这在冰封的世界里是极难想象的。

古代沉积物中发现的这些周期引发了一个耐人寻味的猜想：在雪球地球时期，海洋的部分区域是否并未结冰？

为了验证这一点，我们利用计算机气候模拟测试了不同的场景。研究发现，当海洋完全被冻结成坚硬的固体时，气候振荡基本会消失。

我们的模拟还显示，重启这些振荡并不需要大面积的开阔水域；只要海面上有一小部分（约15%）没有结冰，大气与海洋的相互作用就能恢复。

通过将模拟的气候记录与岩石中解码的模式进行对比，我们认为这些沉积物极有可能记录了热带地区的一块开阔水域，即所谓的“绿洲”。许多科学家正是利用这种绿洲说，来解释生命如何在近乎全球冰封的环境下存续至今。

有趣的是，其他几条证据也表明，在同一时期确实存在部分未结冰的海洋。那么，这些岩石是否证明了雪球地球时期的暂时性变暖？虽然它们证实了表层海洋存在局部的温暖区域，但这些岩石仅代表了长达数千万年的冰期中约3000年的快照——这更有可能是封冻世界中转瞬即逝的“泥球”状态。另一项研究甚至提出，即便在 -15°C 的环境下，只要盐度极高，液态水依然能够存在。

但关键在于，我们的新分析表明，即便在最极端的条件下，气候系统也具有产生振荡的内在倾向。那么，海上的这些绿洲是否成为了最早复杂动物的“救生艇”？

雪球地球最大的悖论或许在于，这种敌对的深度冻结反而触发了一场生物革命。大约在这一时期，多细胞生命的平衡与多样性迎来了大爆发。科学家认为，由于冰川磨碎岩石产生了富含磷的尘埃，为生命复苏提供了养分。

为了让生命在冰期结束后繁荣，它们首先必须挺过第二次（马里诺）冰期。我们的研究为这个谜团提供了一个可行的答案：如果热带海洋没有被完全冻结，而是保留了开阔水域的口袋，这些绿洲就会成为宜居的避难所。

我们的工作并没有描绘一个冻得严严实实的死寂星球，而是一个处于律动中的世界。冰层中细小的裂缝或更广阔的开阔水域形成了栖息地，这些空间不仅允许、甚至鼓励了生命的殖民。

正是通过在地球最极端的冰河时代维持生物多样性，这些绿洲确保了当冰雪最终消融时，生命已准备好绽放出今天我们所看到的复杂生态系统——并最终演化成了人类。