仅凭米兰科维奇循环本身不足以解释冰河时代的周期。还有许多其他因素参与其中——尤其是大陆的分布,特别是极地陆地的存在——但这些因素的具体情况我们了解得并不完善。然而,有人提出,如果你把北美洲、欧亚大陆和格陵兰岛向北拖拽仅三百英里,我们就会陷入永久且无法逃脱的冰河时代。看来,我们能拥有任何好天气都是非常幸运的。更不为人所知的是冰河时代内部相对温暖的周期,即所谓的间冰期。想到整个人类有意义的历史——农业的发展、城镇的创建、数学、写作和科学等等的兴起——都发生在一个非典型的晴朗天气时期,这有点令人不安。之前的间冰期最短只持续了八千年。我们自己的间冰期已经度过了它的一万周年纪念日。
事实是,我们仍然处于一个冰河时代;只是它有所缩小——尽管比许多人意识到的要小。在最后一次冰川作用的高峰期,大约两万年前,地球陆地表面的约30%被冰覆盖。现在仍有10%被冰覆盖——另外14%处于永久冻土状态。地球上四分之三的淡水甚至现在仍被锁在冰中,而且我们在两极都有冰盖——这种情况在地球历史上可能是独一无二的。世界上大部分地区冬季下雪,甚至像新西兰这样的温带地区也有永久性冰川,这似乎很自然,但事实上,这对地球来说是一种极不寻常的情况。
在其历史的大部分时间里,直到相当近的时期,地球的普遍模式是炎热,没有任何地方有永久性冰。当前的冰河时代——实际上是冰河纪元——始于大约四千万年前,其范围从极其严酷到还算不错。冰河时代往往会抹去早期冰河时代的证据,所以你追溯得越远,画面就越模糊,但似乎在过去大约250万年里,我们至少经历了十七次严重的冰川期——这一时期恰逢非洲直立人(Homo erectus)以及随后的现代人类的崛起。对于当前纪元的两个常被引用的罪魁祸首是喜马拉雅山脉的隆起和巴拿马地峡的形成,前者扰乱了气流,后者扰乱了洋流。印度,曾经是一个岛屿,在过去四千五百万年里向亚洲大陆推进了两千公里,不仅抬升了喜马拉雅山脉,还抬升了其后广阔的青藏高原。假说认为,更高的地貌不仅更冷,而且以一种使其向北流向北美的方式改变了风向,使得北美更容易受到长期寒冷的影响。然后,大约五百万年前开始,巴拿马从海中升起,封闭了北美和南美之间的缺口,扰乱了太平洋和大西洋之间暖流的流动,并改变了至少半个世界的降水模式。一个后果是非洲的干旱化,这导致猿类从树上爬下来,在正在形成的稀树草原上寻找新的生活方式。
无论如何,随着海洋和大陆像现在这样排列,冰似乎将成为我们未来的一个长期组成部分。根据约翰·麦克菲的说法,预计还会有大约五十次冰川期,每次持续约十万年,然后我们才能指望一次真正漫长的解冻期。
五千万年前,地球没有规律性的冰河时代,但当我们确实经历冰河时代时,它们往往规模巨大。大约22亿年前发生了一次大规模的冰冻,随后是一段大约十亿年的温暖期。然后又出现了一次比第一次更大的冰河时代——如此之大,以至于一些科学家现在将它发生的时代称为成冰纪(Cryogenian),或超级冰河时代。这种情况更通俗地被称为雪球地球。
然而,“雪球”一词几乎无法捕捉到当时条件的致命性。理论认为,由于太阳辐射下降约6%以及温室气体产生(或保留)的减少,地球基本上失去了保持热量的能力。它变成了一个全面的南极洲。气温骤降高达华氏80度。整个行星表面可能都冻结成固体,高纬度地区的海洋冰厚达半英里,即使在热带地区也有几十码厚。
这一切都存在一个严重的问题,即地质证据表明到处都有冰,包括赤道附近,而生物证据同样坚定地表明某个地方必定有开阔水域。首先,蓝细菌经历了这次事件并存活了下来,而它们需要进行光合作用。为此它们需要阳光,但如果你曾试图透过冰层看东西,你会知道冰很快就会变得不透明,仅几码厚就会完全阻挡光线。对此提出了两种可能性。一种是确实有一小部分海水保持裸露(也许是由于某个热点处的局部变暖);另一种是也许冰的形成方式使其保持半透明——这种情况在自然界中确实偶尔发生。
如果地球确实完全冰封过,那么就存在一个非常困难的问题:它如何再次变暖?一个冰封的行星应该反射如此多的热量,以至于它会永远保持冰冻状态。看来救援可能来自我们熔融的内部。再一次,我们可能要感谢构造运动让我们得以存在。这个想法是,我们是被火山拯救的,火山冲破了被掩埋的地表,泵出大量的热量和气体,融化了积雪并重新形成了大气。有趣的是,这个极度寒冷时期的结束标志着寒武纪大爆发——生命史上的春天事件。事实上,它可能并非那么平静。随着地球变暖,它可能经历了有史以来最狂野的天气,飓风强大到足以掀起摩天大楼高的海浪,降雨强度难以形容。
在所有这一切过程中,附着在深海热液喷口的管虫、蛤蜊和其他生命形式无疑像什么都没发生一样继续生存,但地球上所有其他生命可能已经接近彻底灭绝了。这一切都发生在很久以前,现阶段我们只是不知道。
与成冰纪的爆发相比,近代冰河时代似乎规模相当小,但当然,以今天地球上能找到的任何东西的标准来看,它们都极其宏伟。覆盖欧洲和北美大部分地区的威斯康星冰盖,在某些地方厚达两英里,并以每年约四百英尺的速度向前推进。那景象一定蔚为壮观。即使在其前缘,冰盖也可能接近半英里厚。想象一下站在两千英尺高的冰墙脚下。在这边缘之后,在数百万平方英里的区域内,除了更多的冰,什么也没有,只有少数最高的山峰穿透而出。整个大陆在如此多的冰的重压下下沉,即使现在,冰川退却一万两千年后,仍在缓慢恢复原位。冰盖不仅留下了漂砾和长长的砾石冰碛线,而且在它们缓慢移动的过程中倾倒了整个地块——长岛、科德角和南塔基特等等。难怪阿加西之前的地质学家难以理解它们改造地貌的巨大能力。
如果冰盖再次开始形成,我们的武器库中没有任何东西可以偏转它们。1964年,在阿拉斯加的威廉王子湾,北美最大的冰原之一遭遇了该大陆有史以来最强的地震。它达到了里氏9.2级。沿着断裂带,地面上升了多达二十英尺。地震如此猛烈,事实上,它使得德克萨斯州的水池里的水都晃了出来。而这次空前的爆发对威廉王子湾的冰川产生了什么影响呢?完全没有。它们只是吸收了它,并继续移动。
很长一段时间以来,人们认为我们是逐渐地、经过数十万年进入和退出冰河时代的,但我们现在知道情况并非如此。得益于格陵兰的冰芯,我们拥有了超过十万年的详细气候记录,而从中发现的情况并不令人安心。它表明,在其近代历史的大部分时间里,地球远非文明所知的稳定和宁静之地,而是在温暖期和严寒期之间剧烈摇摆。
在上一次大冰川期的末期,大约一万两千年前,地球开始变暖,而且相当迅速,但随后突然又陷入了大约一千年的严寒,这一事件在科学上被称为新仙女木期(Younger Dryas)。(这个名字来源于北极植物仙女木(dryas),它是冰盖退去后最早重新定居陆地的植物之一。还有一个旧仙女木期(Older Dryas),但没那么剧烈。)在这一千年严寒结束时,平均气温再次跃升,二十年内上升了多达七度,这听起来并不特别 dramatic,但相当于仅在二十年内将斯堪的纳维亚的气候换成了地中海气候。局部地区的变化甚至更为剧烈。格陵兰冰芯显示那里的温度在十年内变化高达十五度,极大地改变了降雨模式和生长条件。这在一个人口稀少的星球上必定已经足够令人不安了。今天,其后果将是几乎无法想象的。
最令人担忧的是,我们完全不知道——完全不知道——是什么自然现象能够如此迅速地撼动地球的温度计。正如伊丽莎白·科尔伯特在《纽约客》上所观察到的那样:“没有任何已知的外力,甚至没有任何被假设过的外力,似乎能够像这些冰芯所显示的那样,如此猛烈、如此频繁地来回拉扯温度。”她补充道,似乎存在“某种巨大而可怕的反馈回路”,可能涉及海洋和海洋环流正常模式的破坏,但所有这些都远未被理解。