编者按：5月27日我们报道了“原生代晚期地球可能是个雪球”的消息后，引起了读者的极大兴趣。为了进一步阐明原生代晚期地球表面的状态，记者采访了中科院地质古生物研究所的袁讯来先生和正在该所访问的哈佛大学生物系的肖书海先生，他们就原生代晚期地球表面的状态回答了记者的提问。

    记者：袁先生，您如何评价5月25日英国《科学》杂志发表的关于6亿到8亿年前“地球曾是雪球”的假说？

    袁讯来：“地球曾是雪球”假说最早由美国地质学家约瑟夫·可西文克博士1992年首先提出，由于他的文章阐述不够透彻，当时并未引起学术界和公众的普遍关注。1998年美国科学院院士、哈佛大学地质系教授鲍尔·霍夫曼对这个假说进行了系统的阐述并提供了更多的证据，并将其发表在著名的科学期刊———《科学》上，从而引起了国际学术界和新闻媒体的广泛关注，一些国际知名的大学和研究所还成立了专门的研究小组（如美国的哈佛大学、麻省理工学院、加州理工大学以及中国科学院南京地质古生物研究所等）对这个假说所涉及到的内容进行系统的研究。从现阶段来看，它还只是一个假说。

    记者：霍夫曼提出“地球曾是雪球”的假说有哪些根据？

袁讯来：霍夫曼提出这个假说并不是空穴来风，它是试图解释一些客观存在的事实。例如：第一，地球在距今6亿到8亿年间广泛发育了一层或多层称为“冰积岩”的冰川沉积，它代表了全球性的寒冷气候。最著名的一次冰期发生在距今6亿年左右，几乎在现今所有大陆上都留下了可靠的记录，地质学上称为瓦伦格冰期。在中国南方沿着长江两岸，西起云南省，东至江苏、浙江，以及南部的江西、湖南，北部的湖北，安徽等地的称为扬子地台的广大区域的地层中，也发现了同时代的冰期沉积岩石，我们称为“南沱冰期”。当然也不是现今地球上的所有区域都能找到该冰期的沉积，这主要是因为：在距今6亿到8亿年间，一些地方处于冰川剥蚀区，并没有沉积；另一些地方远离剥蚀区，可能没有沉积具有明显冰川痕迹的岩石；另外，可能有些“冰积岩”经历了再剥蚀，同样也不能得以保存。不管怎样，在地球上很好保存了距今6亿到8亿年的地层中，几乎都能找到同期的冰川沉积。很显然，这个寒冷气候是一个全球性事件。合理解释这个现象就需要一个能概括全球性事件的假说。

    第二，地球具有一个巨大的磁场，磁场的南北极靠近地球的南北极。在地球的历史中，一些具有磁性的矿物在沉积过程中保存了古磁场的信息。通过地球物理的手段对这些沉积岩石进行研究，我们可以大致知道它们在沉积时的纬度。很多数据表明，地球在距今6到8亿年间，冰积岩大多沉积在中、低纬度附近，换句话说，也就是赤道和赤道附近，也是陆地主要分布的区域。这方面的资料得出一个结论：广泛的寒冷气候发生在地球的赤道及其附近区域。这与现在的情况大相径庭，因此，特别的现象需要一个特别的解释。

    记者：“雪球假说”是如何对上述现象进行解释的？

    袁讯来：地质学研究成果表明，地球在8亿到10亿年前构造运动异常活跃，并广泛发生了一次全球性的造山运动，地质学上称为“格林威尔造山运动”，在中国称为“四堡运动”。“雪球假说”认为，造山运动引起了地球上大面积的剥蚀和沉积，化学剥蚀和有机物的沉积导致大气中二氧化碳的消耗量超过火山运动释放的二氧化碳，从而使大气中的二氧化碳失去平衡。与“温室效应”正好相反，二氧化碳从空气中大量消失，导致“冰室效应”，全球气温迅速降低，首先在地球两极的海洋上形成冰盖，当冰盖的面积扩大到中纬度时，就形成一个恶性循环，大部分的太阳光被冰面反射出地球，储存到地球上的能量越来越少，从而使得地球表面更加寒冷。因此，在相对较短的时间内，全球都被冰雪覆盖，形成了“大雪球”，当时地球的平均气温可能与现代的南极相当或者更冷。

    记者：雪球又是如何演变成现在的地球呢？

    袁讯来：这就是“大雪球”假说的精彩之处：“大雪球”持续的时间应该相当于冰川沉积所代表的时间，用同位素年龄测定，这段时间可能有几百万年。在这冰天雪地的年代，火山活动并没有停止，然而化学剥蚀和有机物的沉积速度却明显减慢，因而大气中二氧化碳的补给量超过消耗量。经过数百万年的日积月累，二氧化碳达到一定浓度时，“温室效应”就发生了，其结果是地球温度迅速升高，“大雪球”融化，地球又恢复到它的本来面目。地球在6亿至8亿年间类似“大雪球”事件至少发生了三次到四次，直到地球上的部分或大部分陆地飘移到中、高纬度地区。

    记者：这个假说有没有什么需要解决的问题？

    袁讯来：尽管“大雪球”假说对部分现象的解释合情合理，极富有吸引力。但从目前来看，这个假说还遇到了一些不太容易解释的问题和有待于解决的问题。首先，地球上的生命是怎样经历了这个“大劫难”而继续繁衍在地球上？其次，在6亿到8亿年间地球上是否真的经历了多次全球性的大冰期？再者，冰期和间冰期的地球化学数据是否支持这个假说？这些问题是当今众多的地球科学家和生物学家正在研究的课题。中国的科学家们与国际同行正在进行合作，利用“得地独厚”的中国原始材料对以上几个方面的问题进行深入的研究。例如，国家科技部973项目“重大地史时期生物的起源、辐射、灭绝和复苏”的子课题“多细胞生物的早期演化、后生动物的起源极其环境条件”将对这段地质历史进行系统的研究。

    记者：肖先生，您是生物领域的专家，据现在已掌握的生物学数据，6亿到8亿年前的地球正是生命由单细胞向多细胞进化的时期，从生物学角度，处于雪球时期的地球是如何完成这一进化过程？

    肖书海：从现有资料来分析，广泛分布于7亿到8亿年或更老的地层中的某些单细胞真核生物和多细胞生物化石在冰期之后明显减少，这与“大雪球”事件可能有一定的联系。但地球上所有的生物是怎样在“大雪球”之时没有全部绝灭，此后又“复苏”的呢？我们知道，地球内部的热作用一直很强烈，直到现在，火山喷发和大洋中脊的地质作用并未停止。同样，“大雪球”时期的地球表面也存在一些“热点”，这些“热点”可能使得部分不可能在零下几十度生存的生物得以存活下来；另外，一些低等的藻类可能直接生存在这种极端环境中。例如，现今的南极大陆极寒冷（零下几十度）的冰湖中曾经报道有微生物存活。如果这种推测是正确的话，冰期结束后的生物“复苏”，特别是多细胞生命的早期演化和辐射将从地球上一个或几个“不太大”的“窗口”向全球扩散、迁移。我们正在期待这方面的进展。至于6亿到8亿年间地球上是否真的经历了多次全球性的大冰期，这还需要更多的地质资料和地球化学证据。科学家们正在努力地寻找和探索，相信在不久的将来，我们将会揭开“大雪球”之谜。

    《科技日报》 2000年06月13日