地球會變成「雪球」嗎？

即將上映的《哆啦A夢：大雄的南極冰冰涼大冒險》和之前的《雪國列車》都以雪球地球（英語：Snowball Earth）假說為基礎建構電影。在這烈日炎炎的夏天，暢想一場能冰凍全球的寒潮，可以緩解一下內心的燥熱~

（圖片來自於哆啦A夢337集萬能冰棒）

什麼是「雪球地球」 ？

「雪球地球」是綜合了諸多地熱證據而得出的一個假說。由於冰磧(冰川沉積物)殘留地點的廣布全球，該假說認為地球發生過嚴重的冰河期，曾經一度被全部冰凍起來。

（地球變「雪球」）

「雪球」長什麼樣？

『千里冰封，萬里雪飄』，整個地球不論大陸還是海洋，都是白茫茫的一片雪地，全球氣溫低到難以想像，以至於赤道和現代南極一樣冷。這種低溫是由冰蓋的高反照率（Albedo）來維持的，冰蓋將大部分的太陽輻射反射回太空。而且由於水蒸氣被凝結，所以天空中幾乎看不到雲，而且大氣中缺乏水蒸氣來鎖住熱量，還會放大這種效應。

(圖1）

((圖1是「雪球地球」模擬圖,圖2是木衛二，其外層分布著厚度達100公里的冰層))

(模擬的地表景象，除了冰就是雪，雲都看不到)

「雪球」 中的生命如何倖存？

生命在冰封中倖存有如下幾種可能：

1.深海熱泉附近

2.生命可以採取類似孢子休眠的方式來度過冰封期

3.在低緯度冰原島峰地區，火山作用和陽光輻射可能會在白天融化部分冰，產生臨時水窪

4.冰層之下，類似於「礦物質代謝」生態系統可以提供避風港

5.在冰蓋下面會存在液態水坑。類似於南極洲的沃斯托克湖一樣

(沃斯托克湖鑽孔計劃示意圖，其上方冰蓋厚達2.2英里)

為什麼地球會變成「雪球」 ？

變「雪球」的原因有很多推論。但還沒有定論。目前世界範圍內比較認可的理論是冰室效應理論。

該理論認為地球大氣中的溫室氣體(二氧化碳和甲烷等)大量減少，大氣沒有足夠的溫室氣體進行保溫，地球的熱量大量散發，導致全球氣候變冷，產生了大面積的冰雪。

與水和陸地相比，冰雪會反射更多的太陽輻射。而大量的冰雪導致地球留不住陽光帶來的熱量，導致氣溫進一步降低，同時水蒸氣凝結，產生了更多的冰雪，也沒有雲層來鎖住熱量，從而形成了』正反饋』，循環產生越來越多的冰雪。而地球如果近一半的地區被冰雪覆蓋，這種』正反饋』將到達臨界點，全球凍結就成了不可逆轉的趨勢，冰層會迅速傳播到赤道地區，直到世界變成「雪球」。

溫室氣體減少的原因也有很多推論，至今也是一個重要的課題。

以二氧化碳為例，科學家推測，當時熱帶大量降雨所以大氣潮濕，導致大陸岩石圈風化作用空前活躍。在風化作用中，大氣中的二氧化碳被大量消耗，並隨著生成物進入岩石圈，從而退出大氣循環。

（每年由於風化而消耗掉的二氧化碳,大約達40～70億噸）

總之在各種原因相互作用下，大氣中的二氧化碳和甲烷等溫室氣體大量減少，溫室效應便隨之減弱，之後就產生了「雪球」。

「雪球」怎麼融化的？

由於「雪球」大多數陸地都被冰蓋覆蓋，岩石圈風化作用變得非常微弱，所以消耗二氧化碳非常少。但是火山依舊我行我素地噴發著溫室氣體，這種情況導致溫室氣體越來越多。經過數百萬年的累積，大氣中的溫室氣體含量終於達標，開始封存陽光帶來的熱量，直到平均溫度重回冰點之上，「雪球」開始融化藍色的海洋終於重回地球。

(火山好不容易才融化了「雪球」）

什麼時候出現過「雪球地球」 ？

根據證據推測，可能曾多次出現了雪球地球。但研究者對赤道是否真的冰凍還有待討論。具體的時期可以分為兩段，首先是休倫冰河時期（或稱Makganyene冰河期，24~21億年前），另一次是成冰紀(7.2~6.35億年前)。這兩段時間內出現過幾次還沒有定論。以及更久遠的時間也可能出現過，但太過久遠難以考證。

地球還會變成「雪球」嗎？

因為太陽光度持續增加，同時現在的陸地分布也不適合變成下一個「雪球」，所以想要在有生之年看到冰凍的地球，只能靠彗星撞擊地球了~

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Reference：

https://zh.wikipedia.org/wiki/雪球地球

本文由譜途旅行團隊 Rainword 提供，經知乎用戶@雲舞空城建議修改（地質學博士，地質學、地球科學話題優秀回答者）

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