科羅拉多大峽谷是一個巨大的地質寶庫，斷裂的地層就是一頁頁歷史，講訴著遠古時期地球滄海桑田的故事。然而詭異的是，在這些巨大的斷層中，卻缺少了大約10億年的地層——在寒武紀5.25億年歷史的塔皮斯砂岩下方，緊接著就是古元古代的毗濕奴片岩。這就相當於地球是一本45頁的書，中間卻少了10頁，這中間缺少的岩層到哪兒去了？

這就是著名的大不整合面（Great Unconformity）——所謂不整合面是指地質記錄中的一段空檔，在地球上很多地方都存在，然而大峽谷中的不整合面卻是相當巨大的。在12月31日的《美國國家科學院院刊》上，伯克利地質年代學中心博士後布倫欣·凱勒領導的一個國際團隊發表了一項研究，可能已經找到了「偷走」地球地殼的罪魁禍首。

大不整合面在全球各地都有發現，研究人員認為，可能有厚達3-5公里，佔大陸三分之一的地殼都消失得無影無蹤。這些失蹤的地殼都到哪裡去了呢？

研究人員猜想，這巨量的物質可能已被雪球地球時期全球性的冰川侵蝕，由此產生的沉積物被傾倒在冰雪覆蓋的海洋中，然後通過構造板塊俯衝被吸入了地幔。換言之，這些沉積下來本該成為地球地質歷史的物質，卻被地幔給偷走了！

雪球地球（Snowball Earth）是一個假說，該假說認為，在新元古代地球上曾發生過一次嚴重的冰河期，幾乎所有的海洋都被凍結，全球大部分地區都被冰雪覆蓋，冰層厚達兩公里，只在冰層下有少量因地熱而融化的液態水——可以參考的是，目前南極的冰蓋平均厚度約2.9公里。

為了驗證這一想法，研究人員在古代鋯石中找到了新線索。這些鋯石是礦物質結晶時在岩石中形成的，鎖定了當時的地球化學條件。鋯石含有各种放射性同位素，比如鈾、鉿等，通過分析這些同位素的情況，科學家們可以測定鋯石形成的時間，了解地殼地幔發生的情況。

凱勒的團隊從鋯石中的氧和鉿同位素髮現，在雪球地球時期，地殼經歷了低溫熱液變化，這意味著這些鋯石位於地殼頂部，由於與水冰的接觸而被剃掉，進入海洋並俯衝到地幔里，而不是從更深處來到地面。這一證據表明，當時地球發生了巨大的侵蝕事件，雖然在整個地球範圍內並不均勻，但研究人員估計，當時可能平均有3到5公里的沉積層被冰川掃入了海底，循環到地幔中。

這真是一個不幸的事件，如果我們能以上帝視角觀察地球45億年的歷史，我們就會發現，地球表面的岩石風化、火山噴發不斷產生岩石顆粒，在大氣、水流的作用下，它們被到處搬運並最終層積下來，形成一層層的岩石。然而，到了大約7億年前的時候，整個地球卻幾乎被冰雪完全封凍，看起來就像現在的土星衛星土衛二。

但在這一段時期，地球並未停止活動，海平面也比現在低780多米，其內部產生的熱量不斷融化冰蓋底部的冰塊，冰蓋也在重力作用下不斷流動，最終將3-5公里厚，體積達10億立方公里的地表層積岩擦掉，倒進海洋中隨著板塊俯衝回到地幔。

這一推斷的證據還包括，地球上很少發現有六七億年前的隕石坑，說明以前的地表確實是在那個時候被擦掉了；另外，在雪球地球後期，一種尚無定論的機制融化了地球上的冰蓋，地球重新變得溫暖，由此發生了寒武紀生命大爆發。

「徐德文O戴維科學」入選2018年第3季度「全國科普自媒體（今日頭條）熱度榜」，謝謝讀者朋友們的支持。該榜單由中國科學技術協會科學技術普及部和人民網輿情數據中心聯合今日頭條發布。

推薦閱讀：

相关文章