地球自诞生以来，经历了多次极端气候变化，其中波及范围最广、影响最深远的莫过于雪球地球事件。这一假说挑战了我们对地球气候的传统认知，也极大地改变了地球环境和生物演化的进程。然而，真正的雪球地球究竟是什么样，迄今为止依然存在着许多未解之谜。
冰封的地球往事
早在1992年，美国科学家约瑟夫?科什文克就通过研究发现，赤道附近存在6亿-8亿年前的冰川沉积物，于是就提出了雪球地球假说。后来，在其他学者的进一步研究中，这一假说不断得到发展。
该假说认为，当雪球地球事件发生时，全球平均气温降到-50℃，甚至连赤道地区的温度也可能降到-20℃，地球被厚厚的冰层覆盖，从赤道一直延伸到南北两极。目前，关于新元古代存在雪球地球事件获得了多方面的证据支持，包括大陆冰盖冰碛岩和冰海沉积的记录、古地磁数据以及无机碳同位素记录等，因此这一事件已是科学界公认的事实。
西藏昌都来古冰川风光。视觉中国|图
然而，关于雪球地球事件的具体次数和范围，科学界还一直存在争议。大多数科学家认为，地球历史上至少经历了两次主要的雪球地球事件，第一次发生在约7.2亿至6.6亿年前的新元古代的斯图特冰期。这一时期的地质记录在全球多地均有发现，包括澳大利亚、纳米比亚、格陵兰岛等地，显示了典型的冰川沉积特征；第二次是紧随斯图特冰期之后，发生在约6.51亿至6.35亿年前的新元古代的马里诺冰期，这次冰期的冰川作用可能更为广泛和剧烈，甚至可能导致了全球性的生物灭绝事件。
也有一些科学家认为，约24亿至21亿年前的元古代休伦冰河时期可能也是一次雪球地球事件，但其全球冰封程度存在争议。此外，还有约7.5亿年前的凯加斯冰期和约5.8亿年前的加斯基尔冰期等，但这些冰期是否形成了雪球地球，还需要更多的证据来验证。
地球为何冻成雪球？
地球表面气候的变化原本是一个缓慢而持续的过程，但雪球地球事件的出现令人感到十分疑惑，这其中必然是受到某种突发事件的影响。也就是说，这可能是某些触发机制造成的，这些机制可能单独或共同作用，导致地球表面温度急剧下降并形成全球性的冰川覆盖。
首先是火山活动。地质学家研究发现，在与斯图特冰期几乎重叠的时期，现今从阿拉斯加到格陵兰岛之间的地区出现了密集的火山活动。这显然不是简单的巧合。从理论上讲，火山活动会在雪球地球形成的过程中起到双重作用。一方面，火山喷发释放的二氧化碳、甲烷等温室气体可能促进地表温度升高，可在一定程度上阻止冰川的大肆扩张；但是，火山喷发还可以释放大量的二氧化硫、硫化氢等气体，这些气体在平流层中形成硫酸盐气溶胶，严重阻碍太阳热量进入地球表面，因此从长期角度看，这种气候冷却效应可能起到了关键作用，加剧了地球温度降低，进而引发全球性的气候变冷和冰川的大面积扩张。
其次，雪球地球事件可能是超大陆裂解的结果。在新元古代早期地球存在一个超大陆——罗迪尼亚大陆，是由多块大陆和附近的板块组合而成，大约在7.5亿年前开始逐渐分裂。有关研究表明，罗迪尼亚大陆裂解时，产生大量玄武岩，并且导致海岸线的大幅增长，增强了玄武岩的风化作用，空气中的二氧化碳在玄武岩的风化过程中被大量消耗，因此导致气温急剧下降。
还有学者认为，在新元古代的雪球地球时期，地球的中低纬度存在着由冰块、气体和尘埃等组成的光环（类似今日土星），可能对太阳辐射起到了一定的遮挡作用。此外，真核藻类的不断演化，出现了更高效率的光合作用，消耗大气中的大量二氧化碳，也可能加剧了地球的冷却过程。
无论真相是哪种因素造成的，其结局都十分相似。一旦初始的冷却机制触发，地球表面的冰盖就会开始扩张。随着冰盖面积的增加，地球的反照率（即反射太阳辐射的能力）也随之增加，导致更多的太阳辐射被反射回太空并进一步加剧地球的冷却。这种反馈机制使得冰盖迅速向低纬度地区扩张，并最终覆盖整个地球表面。
全球冰封，还是局部冻结？
从全球尺度来看，雪球地球究竟是什么样的？它是否真的像一个大雪球那样，整个地球表面都被冰层完全覆盖？
关于雪球地球事件的具体形态，科学界曾出现“硬雪球地球”与“软雪球地球”两种截然不同的观点。
“硬雪球地球”假说认为，在雪球地球事件期间，整个地球表面都被冰封，形成一个完全冻结的雪球。这一假说得到了一些地质证据的支持，如全球广泛分布的冰川沉积物，以及碳同位素比率的快速变化，而这种变化通常与生物活动的减少和海洋化学环境的改变有关。
“软雪球地球”假说则认为，虽然大部分地球表面被冰层覆盖，但这种覆盖并不是简单的、均匀的冰层，而是包含了复杂的冰川地貌，如冰盖、冰架、冰山等，其中有些地方可能存在开阔水域，这些区域可能由于地热活动、火山喷发或海洋环流等因素保持了液态水的存在，从而为生物的延续提供了重要的生存窗口。
近年来发现的地质记录和模拟实验更倾向于支持“软雪球地球”假说。2022年12月，成都理工大学古地理重建团队在国际顶级地学期刊《前寒武纪研究》上发表了关于雪球地球时期存在开放海域以及正常水文循环的研究论文，提供了风暴沉积记录等地质证据。
2024年11月，《美国国家科学院院刊》发表的一项研究也为“软雪球地球”假说提供了有力支持。研究人员利用美国科罗拉多州的塔瓦卡伊夫（Tavakaiv）砂岩，通过铀铅测年技术确定了砂岩注入的时间大约在6.9亿到6.6亿年前，正好对应雪球地球中的斯图特冰期。
砂岩的沉积特征表明，当时的雪球地球并非完全冰封，而是存在融水活动，且冰川融化是一个断断续续的过程。更重要的是，塔瓦卡伊夫砂岩周围的岩石并没有明显的冰川磨损痕迹，这进一步削弱了“硬雪球地球”假说的可信度。相比之下，“软雪球地球”假说似乎更具有合理性，能够更好地解释一些地质现象和生物在极端气候条件下生存的可能性，但未来的研究需要更多的地质、古生物和气候模拟证据来进一步验证和完善其理论体系。
雪球事件是否会重来？
值得庆幸的是，我们的地球最终度过了最难熬的寒冬，从冰封的状态中解脱出来，迎来了新的春天。这一过程伴随着生物圈的快速更替和生态系统的恢复重建，为生命的多样化和复杂化提供了有利条件。然而，又有另外一个问题困扰着我们：地球上还会再次出现雪球地球事件吗？
一些科学家认为，如果全球温室气体排放继续增加并导致地球气温持续上升，未来出现极端气候事件的风险就会逐渐增加，不排除再次出现雪球地球事件的可能。这种观点的主要依据是，地球气候系统具有高度的复杂性和不确定性，任何微小的扰动都可能引发连锁反应并导致气候系统的崩溃和极端气候事件的发生。
另一些科学家则认为，未来出现雪球地球事件的可能性相对较小。人类活动对地球环境产生了显著影响，改变了地球气候系统的演化轨迹。特别是随着科学技术的进步和人类对地球气候系统的深入理解，我们已经能够采取一系列措施来减缓气候变化并降低极端气候事件的风险。尽管如此，我们仍需要保持危机意识，不仅需要加强全球气候变化研究，还需要在提高气候预测和预警能力等方面开展更多的工作。