地球宜居还有多久？研究显示：地球富氧时间剩10.8亿年

1880年，地质学家克拉伦斯·达顿第一次见到科罗拉多大峡谷时，被眼前那些色彩斑斓的岩壁深深吸引。

大峡谷的岩壁由一层层不同的岩石组成，每一层都代表着地球历史上一段独特的时期。而在峡谷最深处的一些较低岩层，看上去似乎是倾斜的。

达顿知道，这些岩层是由非常古老的沉积物构成的。最初，它们以水平的方式沉积下来，大多形成于河流或浅海之中。

随着时间流逝，沉积物逐渐硬化成岩，之后地质作用又将其中一些岩层向上推挤，使其呈现出倾角。

再往后，这些倾斜岩层的顶部被侵蚀削平。

再之后，新的沉积物层几乎水平地覆盖在这些被削平的倾斜岩层之上。达顿明白，这一过程的每一步都需要时间，因为水平岩层通常不会直接压在倾斜岩层之上，除非两者之间存在明显的年龄差距。在对大峡谷的实地考察中，达顿亲眼见到了地质学家所称的"不整合面"。

所谓不整合面，本质上就是地质记录中的一段空白。它表明沉积过程并不是连续发生的，不同岩层之间存在着年龄差异。

有时，这种年龄差可以达到数百万年甚至更长。1882年，达顿将大峡谷中这一处特殊的间断命名为"大不整合面"。

然而在当时，人们还未意识到这一间断究竟有多惊人。

如今，借助放射性同位素测年法，人们知道大不整合面之上的岩石形成于寒武纪，距今大约五亿年。但在某些地方，大不整合面之下的岩石却比其上方岩石老出约十二亿年。

这是一段极其漫长的空白，要知道，地球本身也不过约有四十五亿年的历史。

因此，在大峡谷的这处地点，地球整个历史中约有百分之二十五都消失不见了。

那些岩层已经不复存在，而这种现象并非只出现在大峡谷。从西伯利亚到南极洲，中间众多地区都能观察到这一间断。

科学家至今仍在探寻大不整合面究竟因何形成，目前已有若干推测。地球历史中这一段缺失的篇章，或许与一块正在裂解的超大陆、失控扩张的冰川有关，甚至可能与生命本身的分化演化紧密相连。

沉积岩层是通过"沉积作用"形成的。当被侵蚀下来的地质物质被风、水甚至冰搬运并铺陈下来，便会不断堆积，形成一层层沉积物，日后再固结成岩石。

而当某一层岩石与其上下的岩层有明显区别时，这一层就被称为"岩层"。如果许多岩层能够被连续观察到，就意味着这段地质时期的记录得以完整保留。

反之，一旦岩层出现断层，就说明地球曾在此处"失去了记忆"。

要理解这段失踪的时间意味着什么，还得回到大峡谷之下的那道界线。大不整合面之上的寒武纪岩层，本应与其下方的地层紧密相连，但事实却是，中间足足少了超过十亿年的沉积记录。

这段跨度几乎相当于地球现有富氧时间的整整一倍——按照2021年发表在《自然·地球科学》上的研究估算，大气氧含量能维持在现代水平百分之一以上的平均剩余时间，也不过约十点八亿年，误差约为正负一点四亿年。

换句话说，大不整合面所"抹去"的岩层年龄，甚至比地球未来还能供复杂生命呼吸的时间还要长。关于大不整合面究竟因何而来，学界目前主要有两种假说。

第一种观点认为，这段消失的岩石记录，与新元古代那场几乎席卷全球的"雪球地球"有关。当时地球冰封，海平面骤降，大陆表面暴露在风化和侵蚀之下，大量岩层被剥蚀殆尽。也有研究者提出，早在雪球来临之前，一块巨大超大陆的裂解就已启动了大规模的地壳抬升与剥蚀过程。

而2019年发表的另一项研究提出了相反的观点：是雪球地球的冰川，通过磨蚀地表，才造就了大不整合面。这一观点认为，当时的冰川侵蚀掉了大量位于外层的大陆地壳，将其倾泻入海。

被侵蚀物质的骤增，也使得更多的地壳被携带到地幔中去俯冲循环，其中一部分再次熔融为新的岩浆，重新回到地表。

支撑这一观点的证据同样来自锆石晶体中的同位素，只不过这次是铪同位素。某些铪同位素更容易在地表形成，而不是在地幔深处形成，这种差异会以同位素信号的形式被保留下来，从而能揭示这些同位素究竟来自哪里。

此外，锆石本身也可用于放射性测年。

因此，研究人员通过比较锆石中不同铪同位素的比例，并结合锆石本身的年代测定，得出结论：地壳被大量侵蚀和循环回收的过程，很可能发生在雪球地球开始之后。

这是因为他们在锆石中发现了大量带有地表特征的铪同位素，而这些锆石正是在雪球地球启动之后才形成的。

如果这一结论成立，那么这场剧烈的侵蚀以及随之而来的地壳回收过程，就不可能是雪球地球的成因。相反，是冰川将超过十亿年时间跨度的岩层剥离殆尽，才形成了大不整合面。

当然，这也只是假说。

未来的研究，或许才能真正回答：到底是雪球先出现，还是大不整合面先出现。

但无论真相如何，如此大量物质的消失，可能对地球上的生命有着极为重要的意义。复杂生命在元古宙末期的埃迪卡拉纪迅速多样化，而进入寒武纪之后，生命更是迎来了大爆发。科学家们一直在思考，这一切是否与雪球地球和大不整合面有关。

一些研究者提出，当如此多的地壳物质被摧毁时，海洋的化学环境可能因此发生了根本性的变化。风化作用可能将大量地质物质从陆地搬运到海中。

研究人员据此推测，那时的海洋中充满了钙、钾、铁、磷以及其他关键元素。

这些新加入的化学成分，或许彻底改变了地球上的生命进程，为生命的蓬勃发展提供了必需的化学基石。有一种假说甚至认为，正是这些新物质促进了"生物矿化作用"，也就是生物利用矿物质来构建外壳与骨骼的过程。

有了钙、磷等元素在海水中的富集，生物才得以为自己"打造"出坚硬的外壳与骨骼，这一步跃迁，也构成了寒武纪生命大爆发能够以化石形式被后人看到的关键前提。

因此，或许当年达顿在大峡谷深处第一次注视那道大不整合面时，他所看到的，实际上正是让他自身存在成为可能的那场地质与生命剧变所留下的印记。

生命之所以能演化出复杂结构，或许恰恰得益于那段"消失的十亿年"所卷走的岩层与释放的元素；而人类得以站在峡谷边缘凝望这道空白，本身就是那场剧变遥远的回声。

如果把目光从过去转向未来，另一段以"十亿年"为单位的倒计时正在缓慢逼近。

但这其实并不是地球宜居期真正的终点，而更像是地球残骸最后的落幕。

地球的宜居性根本等不到太阳变成红巨星，随着太阳在看似稳定的主序星阶段缓慢变亮——大约每十亿年光度增加百分之十——地球将在更早的时刻失去适合复杂生命生存的环境。

综合多项研究估算，大约十亿年后，地表就会因太阳辐射增强而热到不宜居，海洋加速蒸发，碳循环失衡，植物赖以生存的二氧化碳浓度也可能被压至临界。

而2021年那项发表于《自然·地球科学》的研究更进一步，把生物地球化学循环与气候模型耦合起来，进行了大量随机模拟。

结果给出了一个更为具体的数字：地球大气氧含量能维持在现代水平百分之一以上的平均剩余时间，只有约十点八亿年，误差约正负一点四亿年。换句话说，让复杂生命自由呼吸的窗口，比过去人们凭直觉想象的要短得多。

大不整合面吞掉了地球过去十二亿年的岩层记录，而未来大约十点八亿年之后，富氧大气也可能悄然退场。

曾经让生命拔节生长的地质剧变，与最终为宜居期画上句号的恒星演化，在同一颗星球上首尾相接，构成了一场跨越数十亿年的漫长对照。