地球已經(jīng)有45.7億年歷史了，20億年前的時(shí)候地球25.7億歲?？茖W(xué)家為了更好地描述地質(zhì)史，對(duì)地質(zhì)年代進(jìn)行了劃分，由大到小是：宙—代—紀(jì)—世。例如，地球分四個(gè)宙：冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙，恐龍時(shí)代是顯生宙—中生代—侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，我們目前處在顯生宙—新生代—第四紀(jì)—全新世。20億年前地球處在元古宙—古元古代—造山紀(jì)。

一天15個(gè)小時(shí)

45.3億年前，太陽(yáng)的一顆行星——忒亞星與地球相撞，被地球俘獲成為衛(wèi)星，就是我們的月球。從此以后地球的自轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定下來(lái)，但自轉(zhuǎn)也因月球的潮汐作用越來(lái)越慢。20億年前，地球的一天——也即自轉(zhuǎn)周期，大約15個(gè)小時(shí)，相應(yīng)的，一年有590天。

太空中看地球和月球

月球的公轉(zhuǎn)也在逐漸放緩，并且以每年3.8厘米的速度遠(yuǎn)離地球，現(xiàn)在月球離地球38.4萬(wàn)千米，20億年前只有一半，再加上地球上主要都是海洋，當(dāng)時(shí)潮汐作用一定更頻繁而且強(qiáng)烈，漲潮時(shí)漲得更高，退潮時(shí)退得更遠(yuǎn)。

原核生物向真核生物過(guò)渡

20億年前的地球還沒(méi)有動(dòng)物和植物，但也并非完全不毛之地。地球上最原始的生命，早在元古宙之前的太古宙就在海洋中誕生了，距今已有38億年，當(dāng)時(shí)是一些厭氧的細(xì)菌，屬于原核生物，即沒(méi)有細(xì)胞核的生物。

低等真核生物草履蟲，細(xì)胞核清晰可見

早期生命進(jìn)化非常緩慢，十幾億年都沒(méi)什么變化。過(guò)去有觀點(diǎn)認(rèn)為最早的真核生物（具有細(xì)胞核的生物，我們?nèi)祟惡蛣?dòng)物、植物都是真核生物）出現(xiàn)于16億年前，但一塊21億年前的化石上就有了類似于藻類的生物，這意味著真核生物的出現(xiàn)比我們之前認(rèn)為的早得多。

細(xì)胞的能量中心：線粒體

20億年前，一種真核厭氧生物吞噬了一種變形菌，但沒(méi)有徹底將其消化吸收，被吞噬的細(xì)菌仍在主體細(xì)胞里存活和繁殖，最終形成了內(nèi)部共生關(guān)系。被吞噬的細(xì)菌最終成為真核生物的一個(gè)細(xì)胞器，作為呼吸中心和產(chǎn)能中心，這就是線粒體。

大氣的改造

今天金星和火星的大氣中95%以上都是二氧化碳，早期的地球也是這樣的。后來(lái)能進(jìn)行光合作用的藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)，消耗二氧化碳產(chǎn)生氧氣。這最初沒(méi)有引起大氣中氧濃度的上升，因?yàn)楹Ｑ笾腥芙饬舜罅康亩r(jià)鐵，這些亞鐵離子將氧氣還原生成鐵氧化合物，沉淀于海底，淺綠色（亞鐵離子的顏色）海洋逐漸變得清澈，光合作用得以在更深的水層中進(jìn)行。

大氧化之前形成的鐵礦床

海洋中亞鐵離子的耗盡用了十幾億年，到距今24億年前左右，亞鐵離子完全被氧化，氧氣開始溶解于海水，并釋放于大氣。大氣中氧含量達(dá)到了4%（今天是21%），這稱為大氧化事件。氧氣對(duì)當(dāng)時(shí)的厭氧生物來(lái)說(shuō)是有毒的，大量厭氧生物死亡，只有極少數(shù)適應(yīng)有氧環(huán)境活了下來(lái)，好氧生物開始繁盛。

融化的雪球

從地球誕生到20億年前，太陽(yáng)光強(qiáng)度比今天弱30%到20%，要不是溫室效應(yīng)，地球可能常年都是零下幾十?dāng)z氏度，液態(tài)水凍結(jié)，生命將難以維持。所幸當(dāng)時(shí)地球的大氣含有大量的二氧化碳和甲烷（如今二氧化碳只占0.03%，甲烷微乎其微），這些是非常強(qiáng)大的溫室氣體，維持了地球的溫暖環(huán)境和液態(tài)水，生命得以生存繁衍。

然而，藍(lán)細(xì)菌不斷消耗二氧化碳產(chǎn)生氧氣，大氣中的氧氣又緩慢地將甲烷氧化。距今24億年前，隨著溫室氣體的減少，加上當(dāng)時(shí)太陽(yáng)光強(qiáng)度只有今天的85%，幾萬(wàn)年間地球溫度就下降到了-50℃，整個(gè)地球被冰封，地球進(jìn)入第一個(gè)也是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的冰期——休倫冰期，從距今24億年前持續(xù)到21億年前，長(zhǎng)達(dá)三億年。

北極冰川，休倫冰期整個(gè)地球都是這樣

白雪皚皚的地球?qū)⒏嗵?yáng)光反射回太空，形成了正反饋效應(yīng)，地球變冷的趨勢(shì)似乎不可逆轉(zhuǎn)。所幸地球內(nèi)部依然活躍，火山釋放的二氧化碳和甲烷終于有一天沖破了冰蓋，這些溫室氣體幾萬(wàn)年就將地球解凍。

20億年前，雪球地球已經(jīng)解凍，地球處于間冰期，但從大氧化事件到6億年前，地球一直處在一個(gè)相對(duì)較冷的狀態(tài)，經(jīng)歷了多次從冰封到解凍的過(guò)程。

哥倫比亞超大陸的誕生

早期地球內(nèi)部比現(xiàn)在熱，火山遠(yuǎn)比今天活躍，當(dāng)時(shí)地質(zhì)運(yùn)動(dòng)有兩種方式：垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)是大陸板塊內(nèi)部的沉陷，而水平運(yùn)動(dòng)是大陸板塊的碰撞。從25億年前元古宙開始，地質(zhì)垂直運(yùn)動(dòng)不復(fù)存在，只剩下水平運(yùn)動(dòng)一種了，各大板塊得以逐漸穩(wěn)定。

哥倫比亞超大陸

距今21億年前到18億年前，發(fā)生了第一次全球規(guī)模的板塊碰撞和造山運(yùn)動(dòng)，結(jié)果是形成了地質(zhì)史上第一塊超大陸——哥倫比亞超大陸。當(dāng)然，當(dāng)時(shí)的陸地上沒(méi)有任何生命，甚至連土壤都沒(méi)有，是一片巖石的世界。在這之后不同板塊又經(jīng)過(guò)了多次的分分合合，海陸布局才成了現(xiàn)在這個(gè)樣子。

值得一提的是，距今20.2億年前，一顆很大的小行星——遠(yuǎn)大于造成恐龍滅絕的那顆，撞擊到今天的南非位置，產(chǎn)生了弗里德堡隕石坑，這是地球上已知最早而且最大的隕石坑。隕星產(chǎn)生的塵埃遮天蔽日，想必當(dāng)時(shí)有不少原始細(xì)菌因此而滅亡。

弗里德堡隕石坑

總 結(jié)

一天只有15個(gè)小時(shí)，以二氧化碳、甲烷為主的大氣正在被改造為以氮?dú)?、氧氣為主，最原始的真核生物已?jīng)出現(xiàn)，線粒體剛剛在細(xì)胞中安家，大量厭氧細(xì)菌已經(jīng)消亡，好養(yǎng)細(xì)菌正在繁盛，走出休倫冰期的雪球地球已經(jīng)融化，大規(guī)模的板塊碰撞和造山運(yùn)動(dòng)正在發(fā)生，哥倫比亞超大陸即將形成，這就是20億年前的地球。

20億年前的地球，看似一片荒蕪，實(shí)則生機(jī)勃勃，生命賴以生存的海洋廣袤無(wú)垠，氧氣越來(lái)越豐富，太陽(yáng)光線越來(lái)越溫暖，原始生命生生不息，更復(fù)雜的生物正在某處孕育，一切都在向好的方向發(fā)展。

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