無聊十億年

無聊十億年（Boring Billion），又稱「貧瘠十億年」（Barren Billion）^[1]、「地球枯燥時代」（Dullest Time on Earth）^[2]和「地球的中世紀」^[3]，是古生物學家馬丁·布拉西爾提出的對從18億年前古元古代的固結紀至8億年前新元古代的拉伸紀之間的地球歷史時期的形容稱呼，歷時跨越了大半個元古宙。這段時期的特點表現為環境、生物演化、岩石圈相比其它地質時代都異乎尋常的穩定^[3]。

這一時期的確切起止時間與持續時長在學界尚有不同觀點，開始時間可能從24億年前至18億年前，結束時間從8億年前至5億年前。雖然處於兩個全球性大冰期（休倫大冰期和成冰紀大冰期）和兩次大規模氧化事件（大氧化事件和新元古代氧化事件）之間，這段時期的氣候較為溫暖穩定，氧氣含量卻始終很低，但有毒的硫化物含量較高，而陸地的分布則主要由哥倫比亞超大陸的板塊構造分合所主導。雖然被稱為「無聊」，但其實這一時期地質構造、環境演變、真核生物演化的進度仍然是可觀的^[4][5]。

簡介

地球地質史上的大氣氧氣含量

在無聊十億年之前的地質時期，地球經歷了多次廣泛的冰河時期、真核生物出現、藍細菌進化導致氧氣釋放入大氣層、大氣層中出現攔截紫外線的臭氧層，大洋中鐵的氧化等等。^[6]無聊十億年之後，大氣層經歷了快速變化，大氣層氧氣含量上升到現代水準，寒武紀大爆發期間大多數現代主要動物的門出現，海洋中大型動物出現。^[6]

相反，在無聊十億年時期內部，氣候穩定、大氣層氧氣含量低、相對缺乏生物圈事件、大氣層與海洋的組成成分缺乏大變動。^[4][7][8] 這種穩定性可能是由於相對穩定的超大陸產生於17億年前一直持續到7.5億年前才瓦解。^[6]

在無聊十億年時期，綠色和紫色光合作用細菌看起來在缺氧與亞硫酸海洋中很繁育。^[6]這種海洋的生產力遠不如現代海洋，釋放着亞硫酸氣體包括有毒的硫化氫，營養成分非常有限（特別是鉬、鐵、氮、磷）。^[9][10] 在無聊十億年中，漸漸地真核生物從這種海洋的古菌祖先中進化出來。^[11]無聊十億年結束時，第一種陸生生物出現了。^[12] 無聊十億年以非常寒冷，原因不明，遍布整個地球的大冰河時期（雪球地球）為結束標誌。

板塊約束

地球的生物圈、大氣圈與水圈的演進，關聯於超大陸旋迴，即大陸地殼經歷周期性匯聚與分散。無聊十億年經歷了兩個超大陸演進：哥倫比亞超大陸 與羅迪尼亞超大陸。哥倫比亞超大陸形成於20億年至17億年前，保持准穩定直至13億年前。發生了幾次不成功的分裂。地質學與古地磁學證據支持哥倫比亞超大陸在11億年前至10億年前只經歷了小變化就形成了羅迪尼亞超大陸。古地理學重建支持該超大陸位於赤道及溫帶氣候區，幾乎沒有陸地在極區。^[13]18億年至8億年期間，一系列有限的陸殼破裂所以被動邊緣缺乏。^[14] 這種洋陸穩定的配置是環境穩定的基本約束。7.5億年前羅迪尼亞超大陸的破裂終結了無聊十億年。^[3]

一種用來解釋低度板塊變化的機制顯示，在地球演化的早期階段，軟流圈溫度太高以至於不能保持現代板塊構造；代替板塊在俯衝區的回收，板塊連接在一起直至7.5億年前地幔冷卻到啟動板塊俯衝。^[15]啟動之初，由於地殼很厚，板塊俯衝消減非常強烈。^[3]

宇宙活動

缺少冰河時期也可能與宇宙射線流強度有關。冰河時期一般宇宙射線流強度較低，引起太陽風波動。^[16]即，地球遭受較強宇宙射線可能引發冰河期的來臨。另一個可能原因是銀河系的恆星形成，20億年前至10億年前的冰河時期少與恆星形成減少相關。^[17]太陽系進入或離開銀河系的某條旋臂，意味着宇宙射線增多或減少。因為宇宙射線的來源——超新星通常在銀河系懸臂中產生。

缺少較長冰河期

與地球地質史的可觀察到的正常周期相比，無聊十億年缺少顯著較長的冰河期。

一些研究^[18][19]表明，這一時期較低濃度的大氣層氧氣含量，導致缺少臭氧層，再加上較低的太陽活動強度^[20]，即使沒有很高的溫室效應，仍然排除了缺乏冰河期的可能性。因此，缺少冰川記錄可能是數據不準確而不是那個地質時期真就如此。在西澳大利亞的金伯利地區發現了18億年前古冰川切槽。^[21]

參見

• 中元古代
• 元古宙