地质记录中消失的10亿年，科学家探讨了152年，还是没有答案
1869 年 7 月 3 日，《芝加哥论坛报》头版的标题是“可怕的灾难”。这篇报道指的是一个事件，该事件涉及一个由自学成才的地质学家约翰·韦斯利·鲍威尔 (John Wesley Powell) 领导的混合探险队。他们的任务很简单，但并不容易——从怀俄明州的格林河岸下游行驶 1,609 公里，边走边记录他们的发现。
然而，已经有几个星期没有人收到他们的消息了，公众的焦虑情绪越来越高。一名自称是唯一幸存者的男子向媒体发表了讲话。他说，最后一次见到他们时，鲍威尔一直站在他的船上，挥舞着帽子欢快地告别……就在这时，整个探险队直接陷入了致命的急流，几个小时后，叙述者发现了一个漂浮在河中的孤独的地毯袋。它包含鲍威尔的笔记本。
在接下来的一周里，这个悲惨的消息广为流传。但鲍威尔自己的妻子并不相信——事实证明她是对的。这个人从未见过鲍威尔，更不用说陪同探险队了，他的整个故事完全是编造的。
与此同时，探险家们继续他们的旅程，完全没有意识到正在发生的离奇丑闻。不久之后，活着的、会呼吸的鲍威尔发现了一种非常不同的“现象”，这个发现将在接下来的一个半世纪里让地质学家感到困惑。
两个月前，鲍威尔的团队，包括疑似逃犯、美洲原住民侦察员、前编辑和前罪犯，以及四艘木制划艇装载了他们旅途所需的一切，包括一些精密的科学仪器。他们举起小小的美国国旗，冲进湍急的水中。
这次旅行将持续 10 个月，需要不小的勇气才能完成。几乎每天都会遇到漩涡急流、陡峭瀑布和威胁岩石，有一次，鲍威尔不得不从6米宽的红泥暴洪中冲刺。离开后仅几个小时，该团队就失去了一根桨，仅在两周多的时间里，他们的一艘船就被冲走了。总之，10名成员中只有6人会回到了家。
团队于 1869 年 8 月 13 日首次到达大峡谷。那时，他们只剩下一个月的口粮，一些湿透的苹果、腐烂的培根、发霉的面粉和一袋咖啡，还有许多未知的危险摆在面前。这些人像往常一样开玩笑，但鲍威尔回忆说“欢呼声是阴沉的，笑话是可怕的”。
即使在这些绝望的时期，团队也对连续不断的奇迹感到敬畏。四周耸立着宏伟的尖塔、雕刻华丽的扶壁和奇形怪状的尖顶，壮观的景色犹如巨人一般。在这一切中，鲍威尔对悬崖印象特别深刻，他后来将其描述为“众神的图书馆”，一个五颜六色的岩石层形成“一本大书”的石叶，他们可以在那里阅读，宇宙是如何被创造出来的。
至少，一开始看起来是这样。但随后鲍威尔在峡谷壁令人眼花缭乱的高度中发现了一些奇怪的东西。
站在悬崖底部向上看，他可以看到一块厚厚的坚硬结晶岩石，主要是花岗岩和片岩（受到强烈压力的板岩或页岩），排列成不寻常的垂直层。在这之上是一条 305 米的红色砂岩带，呈现出整齐的水平线。
但这里有一个问题，通过计算垂直结晶岩的层数，鲍威尔估计这部分应该有3,050 米厚。实际上，它仅测量了152 米。有数千米的岩石消失了。他将将此特征命名为“巨大的不整合”，并问自己，“这怎么可能？”。
今天地质学家知道，最年轻的坚硬结晶岩已有17亿年的历史，而砂岩层中最古老的则是在 5.5 亿年前形成的。这意味着地质记录存在超过10亿年的差距。直到今天，没有人知道中间的岩石发生了什么。
虽然大峡谷中丢失的岩石层特别明显，但这种现象无处不在。
伊利诺伊大学地质系名誉教授斯蒂芬·马沙克 (Stephen Marshak) 说：“这是很多人脚底下神秘的地质特征之一。” 他解释说，在任何大陆的中心，无论你是在美国、西伯利亚还是欧洲，如果你钻得足够深，你就会撞到与这个神秘的地质异常相关的两层岩石。
“所以这意味着在你脚下的任何地方，边界都存在。有时它靠近地表，你可以看到它，有时它在地表以下几公里处，但它总是在那里，除了在被完全剥离的山脉中，”马沙克说。“所以它很普遍，它告诉我们一个关于地球历史的非常非常重要的故事。”
正如Marshak所暗示的那样，找出在缺失的10亿年期间发生的事情并非易事。有两个原因。首先，它恰好发生了另一个莫名其妙的事件，那就是5.4亿年前地球上生命（多样性）的突然激增。
寒武纪大爆发指的是一个时代，海洋突然从散布着奇怪而陌生的生物，如三叉戟状的叶状动物和巨大的滚压椭圆形动物，它们突然无视对它们进行分类和所有进化的努力，而转变为了更加丰富多样的生命，今天许多主要的分类群，他们的发生都在短短的1300-2500万年间，如果说的更通俗些，这些进化快的像闪电一样。
这个问题在 1840 年代首次被发现，并被证明是对查尔斯·达尔文的挑战性。他称其为“莫名其妙”，并在《物种起源》中感叹“很难为寒武纪系统下没有大量富含化石的地层，提供任何充分的理由”。
第二，人们认为地球在失去的岁月里经历了剧烈的气候变化，可能变成了一个巨大的冰球，表面几乎完全冻结。目前人们对这个“雪球”是如何形成的，或者生命是如何生存下去的知之甚少。
如果我们知道在这个史前黑暗时代发生了什么，也许我们就能找到这些棘手的科学难题的答案。“这是地球历史上发生很多事情的一个时期，”科罗拉多大学博尔德分校地质科学系副教授丽贝卡·弗劳尔斯 (Rebecca Flowers) 说。“所有这些事件显然都以某种形式关联在一起，我认为在地球历史的这个关键时期，解开这些不同过程之间的关系，这是非常重要的，”
关于造成时间缺失的原因的一个想法，取决于今天地球冰川上发生的事情。以地球上第二大冰体格陵兰冰盖为例，它覆盖了该国约80%的表面，大约 170万平方公里。
就像河流一样，冰川也可以移动——但非常缓慢。当他们这样做时，他们逐渐冲刷掉他们所处的地壳。如果这种情况持续数万年甚至数百万年，最终这种侵蚀会磨损大量的岩石。因此，格陵兰充满了冰川历史的伤痕，例如深谷和壮观的峡湾。
但是，虽然格陵兰岛的某些部分被流动的冰所雕刻，但其他部分却受到坚硬冰冷的冰川的保护，它们根本没有移动，并且使下面的土地被安全地被保护起来，不受任何侵蚀。这些地区基本保持不变，形成了该国的高原。
早在地球还是一个巨大的雪球时，理论认为，同样的过程会应用于地球的整个表面。所以唯一的问题是，这个时代的冰都会侵蚀掉十亿年的岩石吗？
理论2：超大陆死亡
另一种可能性是罪魁祸首是罗迪尼亚超大陆,一块被遗忘的陆地，将南极洲东部、印度、西伯利亚、中国、南美洲的大片、北美洲和非洲的各种部分集中在一个地方。它在大约 10 亿年前首次聚集，然后逐渐解体，直到 7.5 亿年前。
“它基本上将世界上所有地壳合并成一个巨大的大陆，”伊利诺伊大学地质系博士生迈克尔德卢西亚说，他撰写了一篇关于该主题的论文。他解释说，来自地球中心的大部分热量通常是通过海底山脉（洋脊）释放的，这些山脉发生在构造板块的边界。
“当然，当天气变暖时，它们会膨胀，”德卢西亚说。“所以我们认为基本上是超大陆下方的扩张促进了这次隆起事件，导致了大约 6 到 8 公里的垂直隆起。”
这不仅加速了罗迪尼亚的分裂，而且可能抹去了之前十亿年发生的一切的记录——同样，土地更高，因此更容易被侵蚀。
根据这个理论，罗迪尼亚在 2 亿年里看起来就像一个巨大的丘陵高原——没有任何生命，仍然局限于周围的广阔海洋。这最终被侵蚀成几乎没有。“我们在当前所有大陆都看到了这种侵蚀事件，”德卢西亚说。
但这并不是故事的结局。所涉及的大量侵蚀会改变大气和海洋的化学成分，导致重大的气候变化。这将与今天发生的情况相反，当雨水冲刷掉超大陆的表面时，这会释放出钙离子，然后冲入海洋中形成碳酸钙（白垩的主要成分）。从本质上讲，侵蚀将二氧化碳困在海洋中，将其锁定在大气之外并使地球冷却。 在这种情况下，地球会在十亿年消失之后变成一个雪球，而不是之前。
“这甚至可能刮掉更多的沉积物，”同样参与这项研究的马沙克说，“这增强并放大了巨大不整合面。” 最后，破碎的罗迪尼亚下面的旧岩石层会暴露出来，准备好直接与新的沉积岩结合起来，一旦气候再次稳定下来，新的沉积岩就会沉积下来。
然而，这还不是结束。辩论仍在继续，所有专家都强调需要更多数据。幸运的是，这很可能即将到来。，一股古怪的新理论以及能够测试它们的技术的出现，已经改变了这个领域。
一个游戏规则的改变者是一种称为热年代学的技术，它涉及通过测量岩石自形成以来的温度变化来推断岩石的历史。
使用热年代学，你看的不是岩石形成的时间，而是大体上它被推到地球表面的时间——这可以告诉你很多关于我们星球深处发生的事情。这项技术基本上为我们提供了一个窗口来提取丢失时间的记录，谁知道他们可能会透露什么秘密……
