在凯诺兰超级大陆形成之前,年轻的地球海洋和大气层富含甲烷,为厌氧细菌创造了良好的生存环境。好氧细菌则在海底的岩石缝隙里“默默”累积,逐渐建立起自己的生物圈。当超级大陆板块相互碰撞挤压时,部分海底隆起,形成浅海,好氧细菌被“撵”出深海,漂浮在新形成的浅海里,在微弱阳光的照射下开始进行光合作用,吸收二氧化碳,吐出氧气,氧气逐渐取代厌氧细菌赖以为生的二氧化碳、甲烷和氮气,最终占据地球大气的主导地位。当凯诺兰超级大陆在3亿年后分裂时,更多的浅海和海岸线形成,导致更多的氧气进入大气层。氧气的形成耗费了数亿年的光景。一旦氧气开始以水蒸气的形式在地球上循环,地球生命便开始走向更为复杂的形式。

11亿年前,生命在海洋中激增

24亿年前,地球氧气为什么突然激增,这其中有什么原因?

罗迪尼亚超级大陆由当时几乎所有的古老陆块漂移拼合而成,主要分布在赤道。这是一个巨大的、荒漠般的大陆,贫瘠的土地上大雨如注。早在地球陆地生命出现之前,罗迪尼亚超级大陆已经存在,那时臭氧层尚未形成,强烈的紫外线使得生命只能在深度合适的浅海中繁衍。

陆地比海洋反射更多的阳光,地球从太阳吸收的热量比今天少得多。无休无止的热带暴雨冲蚀岩石,让岩石表面的矿物质暴露出来,与大气中的二氧化碳反应,导致大气中的温室气体水平剧降。这一时期持续了数百万年,最终地球表面从两极到赤道全部结冰,只有海底残留少量液态水,地球变成为一个“雪球地球”。

“雪球地球”中断了生物的演化。直到火山活动重新开始,火山喷出的温室气体进入大气层,地球最终解冻。火山活动同时也为海洋带来了养分——随着冰雪融化,巨量的包含磷、铁和钙等的矿物质沉积物被输送到海洋中,生命因此开始激增。