极简地球生命演化史

地球，这个蓝色的星体，目前人类所知的宇宙中唯一具有生命的星体，大约已经形成46亿年了。

太空中的蓝色地球（图片来自网络）

在浩瀚的宇宙空间，在漫长的时间长河里，这颗星球时而险恶狰狞，时而静谧迷人。就是在灾变与宁静的不断变幻中，这颗星球孕育了宇宙的奇迹：生命。

如果我们乘坐一个可以穿越时空的胶囊，将自身置于地球演化之外，在几十分钟内了解地球从开始形成时的机缘巧合到现在万物竞自由的繁盛，我们也许会在震撼之余展开思考，也会深深感激这个变化的世界对生命的选择。

在穿越之旅开始前，我们需要了解一下地球历史的时间单位。

地质时代的最高单位是“宙”，次级单位是“代”，再次级单位是“纪”，再次级单位是“世”。地质学家是利用地层来研究地球历史的。与地质时代相对应的地层分别称为“宇”、“界”、“系”、“统”。

时间单位

地层单位

宙

地质时代的最高单位

宇

地层最高单位，时间上与宙相对应

代

宙的次级时间单位

界

宇的次级地层单位，时间上与代相对应

纪

代的次级时间单位

系

界的次级地层单位，时间上与纪相对应

世

纪的次级时间单位

统

系的次级地层单位，时间上与世相对应

地质时间和地层单位对比表

地球的历史首先被划分为两个大的“宙”：隐生宙和显生宙。在地球历史前8/9的时间里（5.4亿年前），没有生命或是简单的早期生命无法被保留在地层里，这段时间被称为“隐生宙”，由远及近可以细分为冥古宙、太古宙、元古宙。

隐生宇地层表（国际地层委员会，2017）

（将表中的宇、界、系分别换成宙、代、纪、就是隐生宙地质年表）

显生宙由寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪、第四纪构成。

显生宇地层表（国际地层委员会，2017）

（将表中的宇、界、系、统分别换成宙、代、纪、世，就是显生宙地质年表）

我们将首先穿越到地球开始形成的时候，顺着时间发展的脉络，我们会看到这个星球如何经过炼狱般的磨难和积累，为生命诞生和繁衍创造出适宜的条件；我们可以看到生命在这个星球上如何由简单到复杂，直到产生主宰世界的人类；我们也可以看到生命繁盛过程中为今天人类生活储备的丰富物产。

第一站，46-38亿年前，地球形成和炼狱的过程

这是一段历史久远的穿越，也许是因为太过久远，我们看到的图像多是由支离破碎的地质证据、理论计算、逻辑推断甚至艺术想象得到的。巨大的时间跨度和空间跨度，使得这些现象有时候甚至令人难以置信。

46亿年前正是太阳和太阳的行星们形成的阶段。

太阳的核心通过吸引太阳星云物质而不断变大，最终形成恒星太阳。太阳形成过程中剩余的星云物质逐渐构成了100多颗行星。地球的雏形也就是在这时候形成的。

刚刚形成的太阳和它周围大大小小的行星（视频截屏）

在引力和随机运动的作用下，不同的星体会相互碰撞，有的行星因碰撞而与其他行星合为一体。在这个不断碰撞的过程中，地球体积逐渐增大，并因碰撞而自转，形成日升日落；因太阳引力而公转，产生四季交替。

刚刚诞生的地球不断接受来自星际物质的撞击，表面温度非常高，有些地方的岩石依然呈熔融状态。

这时候的地球上，生命还是无法生存的。

不断撞击地球的行星和炙热的地表（视频截屏）

但是经过地表的不断冷却，地球在这一阶段逐渐积累了生命所需要的重要条件：液态水。

关于地表水的来源，目前还没有完全搞清楚，主要有两种观点：一种观点认为早期地球大量接受含有水的小陨石撞击，从而积累了大量的水；另一种观点认为水是地球自身的氢元素被氧化而成的。

无论哪种途径，这时候的地球已经被一片巨大的海洋所覆盖。

被巨大海洋覆盖的地球表面（图片来自网络）

第二站，38-11亿年前，陆地形成，原始生命开始改造大气成分

这片广袤的水体溶解了多种化学物质，从而使它成为一个可以发生各种化学变化的“反映池”。经过数亿年的反应和相互作用，地球终于在大约38亿年出现了最早的生命形式——单细胞厌氧细菌。这是生命演化史上的一件大事，正是这些微小单薄的细胞，最终演化成在不同时期统治地球的生灵。

单细胞生物（图片来自网络）

在自然变化过程中，从无机物到有机物需要那么多的机缘巧合，从有机物到生命更是经历了无数次的尝试和失败。

也许失败的案例每天都在上演着（早期地球自转速度比现在快，一天只有六个多小时），但在漫长的历史长河中，任何小概率事件的发生似乎都是必然的。地球的诞生是这样，生命的出现也是如此。

火山喷发和地壳活动使一些陆块出露海面，这些陆块不断移动将构成全新的大陆。

早期大气中二氧化碳含量极高，而氧气含量较低，这是不利于生命的繁衍的。

在大约30亿年前，在一些平静的浅海，出现了大量叠层石菌落，这些叠层石菌落可以利用阳光的能量将二氧化碳和水合成糖类，同时释放氧气。经过数亿年的改造，大气中氧气浓度慢慢升高。

浅海地区的叠层石（图片来自网络）

海水中的氧气浓度也不断升高，原来溶解在海水中的铁元素被氧化成氧化铁而沉积在海底。这些红色物质将为以后出现的人类提供制造铁制工具的矿藏。

在大约11亿年前，不同的陆块相互拼接，形成一个连接两极的超级大陆——罗迪尼亚（）大陆。

罗迪尼亚超级大陆（图片来自网络）

第三站，雪球地球时代

7.5亿年前后，因为地壳活动，罗迪尼亚大陆分裂。

大陆分裂导致海岸线变长，前述叠层石繁衍旺盛，消耗了大量二氧化碳。强烈的构造活动使大量新鲜岩石出露，硅酸盐岩石风化也消耗了大量二氧化碳。这两个作用使地球大气中二氧化碳浓度急剧降低。

失去了保暖的外衣，气温下降，地球迎来了她诞生以来最大一次冰期。整个地球被冰雪覆盖。生命再次遭受严峻考验。但是在温度不那么低的海底，生物依然在朝着不同的方向演化，为有朝一日环境改善后的繁荣做着准备。

冰雪覆盖的地球（图片来自网络）

直到“雪球地球”的结束，地质历史上的隐生宙也就结束了。

地球生命将迎来一次具有里程碑意义的大繁荣。

中篇预告：

在中篇的旅行中，我们将看到地球各种生命的祖先在寒武纪出现爆发式增长；看到海洋生物逐渐登陆的过程；看到海洋和陆地生物繁盛，为今天使用的化石能源提供储备；看到爬行类统治的时代；看到哺乳动物逐渐繁盛。