无聊十亿年

无聊十亿年（Boring Billion），又称“贫瘠十亿年”（Barren Billion）、“地球枯燥时代”（Dullest Time on Earth）和“地球的中世纪”，是古生物学家马丁·布拉西尔提出的对从18亿年前古元古代的固结纪至8亿年前新元古代的拉伸纪之间的地球历史时期的形容称呼，历时跨越了大半个元古宙。这段时期的特点表现为环境、生物演化、岩石圈相比其它地质时代都异乎寻常的稳定。 这一时期的确切起止时间与持续时长在学界尚有不同观点，开始时间可能从24亿年前至18亿年前，结束时间从8亿年前至5亿年前。虽然处于两个全球性大冰期（休伦大冰期和成冰纪大冰期）和两次大规模氧化事件（大氧化事件和新元古代氧化事件）之间，这段时期的气候较为温暖稳定，氧气含量却始终很低，但有毒的硫化物含量较高，而陆地的分布则主要由哥伦比亚超大陆的板块构造分合所主导。虽然被称为“无聊”，但其实这一时期地质构造、环境演变、真核生物演化的进度仍然是可观的。 在无聊十亿年之前的地质时期，地球经历了多次广泛的冰河时期、真核生物出现、蓝细菌进化导致氧气释放入大气层、大气层中出现拦截紫外线的臭氧层，大洋中铁的氧化等等。无聊十亿年之后，大气层经历了快速变化，大气层氧气含量上升到现代水準，寒武纪大爆发期间大多数现代主要动物的门出现，海洋中大型动物出现。 相反，在无聊十亿年时期内部，气候稳定、大气层氧气含量低、相对缺乏生物圈事件、大气层与海洋的组成成分缺乏大变动。 这种稳定性可能是由于相对稳定的超大陆产生于17亿年前一直持续到7.5亿年前才瓦解。 在无聊十亿年时期，绿色和紫色光合作用细菌看起来在缺氧与亚硫酸海洋中很繁育。这种海洋的生产力远不如现代海洋，释放着亚硫酸气体包括有毒的硫化氢，营养成分非常有限（特别是钼、铁、氮、磷）。 在无聊十亿年中，渐渐地真核生物从这种海洋的古菌祖先中进化出来。无聊十亿年结束时，第一种陆生生物出现了。 无聊十亿年以非常寒冷，原因不明，遍布整个地球的大冰河时期（雪球地球）为结束标志。 地球的生物圈、大气圈与水圈的演进，关联于超大陆旋回，即大陆地壳经历周期性汇聚与分散。无聊十亿年经历了两个超大陆演进：哥伦比亚超大陆 与罗迪尼亚超大陆。哥伦比亚超大陆形成于20亿年至17亿年前，保持准稳定直至13亿年前。发生了几次不成功的分裂。地质学与古地磁学证据支持哥伦比亚超大陆在11亿年前至10亿年前只经历了小变化就形成了罗迪尼亚超大陆。古地理学重建支持该超大陆位于赤道及温带气候区，几乎没有陆地在极区。18亿年至8亿年期间，一系列有限的陆壳破裂所以被动边缘缺乏。 这种洋陆稳定的配置是环境稳定的基本约束。7.5亿年前罗迪尼亚超大陆的破裂终结了无聊十亿年。 一种用来解释低度板块变化的機制顯示，在地球演化的早期阶段，软流圈温度太高以至于不能保持现代板块构造；代替板块在俯冲区的回收，板块连接在一起直至7.5亿年前地幔冷却到启动板块俯冲。启动之初，由于地壳很厚，板块俯冲消减非常强烈。 缺少冰河时期也可能与宇宙射线流强度有关。冰河时期一般宇宙射线流强度较低，引起太阳风波动。即，地球遭受较强宇宙射线可能引发冰河期的来临。另一个可能原因是银河系的恒星形成，20亿年前至10亿年前的冰河时期少与恒星形成减少相关。太阳系进入或离开银河系的某条旋臂，意味着宇宙射线增多或减少。因为宇宙射线的来源——超新星通常在银河系悬臂中产生。 与地球地质史的可观察到的正常周期相比，无聊十亿年缺少显著较长的冰河期。 一些研究表明，这一时期较低浓度的大气层氧气含量，导致缺少臭氧层，再加上较低的太阳活动强度，即使没有很高的温室效应，仍然排除了缺乏冰河期的可能性。因此，缺少冰川记录可能是数据不准确而不是那个地质时期真就如此。在西澳大利亚的金伯利地区发现了18亿年前古冰川切槽。 中元古代 元古宙 Young, Grant M. Precambrian supercontinents, glaciations, atmospheric oxygenation, metazoan evolution and an impact that may have changed the second half of Earth history. Geoscience Frontiers. 2013-05-01, 4 (3): 247–261. doi:10.1016/j.gsf.2012.07.003.  Buick, Roger; Des Marais, David J.; Knoll, Andrew H. Stable isotopic compositions of carbonates from the Mesoproterozoic Bangemall group, northwestern Australia. Chemical Geology. 1995-06-20, 123 (1–4): 153–171. Bibcode:1995ChGeo.123..153B. doi:10.1016/0009-2541(95)00049-R.  Cawood, Peter A.; Hawkesworth, Chris J. Earth's middle age. Geology. 2014-06-01, 42 (6): 503–506 [2019-08-01]. Bibcode:2014Geo....42..503C. ISSN 0091-7613. doi:10.1130/G35402.1. （原始内容存档于2020-04-18） （英语）.  Roberts, Nick M. W. The boring billion? – Lid tectonics, continental growth and environmental change associated with the Columbia supercontinent. Geoscience Frontiers. Thematic Section: Antarctica – A window to the far off land. 2013-11-01, 4 (6): 681–691. doi:10.1016/j.gsf.2013.05.004.  New fascination with Earth's 'Boring Billion'. Science News. [2016-03-01]. （原始内容存档于2021-01-21）.  Lenton, Tim; Watson, Andrew. Revolutions that made the Earth. 2011: 242–261. ISBN 9780199587049. doi:10.1093/acprof:oso/9780199587049.003.0013.  Holland, Heinrich D. The oxygenation of the atmosphere and oceans. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2006-06-29, 361 (1470): 903–915. ISSN 0962-8436. PMC 1578726 . PMID 16754606. doi:10.1098/rstb.2006.1838 （英语）.  Lyons, Timothy W.; Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J. The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere. Nature. 2014, 506 (7488): 307–315. Bibcode:2014Natur.506..307L. PMID 24553238. doi:10.1038/nature13068.  Anbar, A. D.; Knoll, A. H. Proterozoic Ocean Chemistry and Evolution: A Bioinorganic Bridge?. Science. 2002-08-16, 297 (5584): 1137–1142. Bibcode:2002Sci...297.1137A. CiteSeerX 10.1.1.615.3041 . ISSN 0036-8075. PMID 12183619. doi:10.1126/science.1069651 （英语）.  Fennel, Katja; Follows, Mick; Falkowski, Paul G. The co-evolution of the nitrogen, carbon and oxygen cycles in the Proterozoic ocean. American Journal of Science. 2005-06-01, 305 (6–8): 526–545. Bibcode:2005AmJS..305..526F. ISSN 0002-9599. doi:10.2475/ajs.305.6-8.526 （英语）.  Martin, William; Müller, Miklós. The hydrogen hypothesis for the first eukaryote. Nature. 1998-03-05, 392 (6671): 37–41. Bibcode:1998Natur.392...37M. ISSN 0028-0836. PMID 9510246. doi:10.1038/32096 （英语）.  Horodyski, R. J.; Knauth, L. P. Life on land in the precambrian. Science. 1994-01-28, 263 (5146): 494–498. Bibcode:1994Sci...263..494H. ISSN 0036-8075. PMID 17754880. doi:10.1126/science.263.5146.494.  Evans, D. A. D. Reconstructing pre-Pangean supercontinents. Geological Society of America Bulletin. 2013, 125 (11–12): 1735–1751. Bibcode:2013GSAB..125.1735E. doi:10.1130/b30950.1.  Bradley, Dwight C. Passive margins through earth history. Earth-Science Reviews. 2008-12-01, 91 (1–4): 1–26 [2019-08-01]. Bibcode:2008ESRv...91....1B. doi:10.1016/j.earscirev.2008.08.001. （原始内容存档于2020-02-02）.  When Slime Ruled: Evolutionary Pause Tied to Earth's Stuck Plates. LiveScience.com. 2014 [2016-02-29]. （原始内容存档于2020-11-12）.  Veizer, Ján. Celestial Climate Driver: A Perspective from Four Billion Years of the Carbon Cycle. Geoscience Canada. 2005-03-01, 32 (1) [2019-08-01]. ISSN 1911-4850. （原始内容存档于2020-11-14）.  Shaviv, Nir J. The spiral structure of the Milky Way, cosmic rays, and ice age epochs on Earth. New Astronomy. 2003-01-01, 8 (1): 39–77. Bibcode:2003NewA....8...39S. arXiv:astro-ph/0209252 . doi:10.1016/S1384-1076(02)00193-8.  Planavsky, Noah J.; Reinhard, Christopher T.; Wang, Xiangli; Thomson, Danielle; McGoldrick, Peter; Rainbird, Robert H.; Johnson, Thomas; Fischer, Woodward W.; Lyons, Timothy W. Low Mid-Proterozoic atmospheric oxygen levels and the delayed rise of animals (PDF). Science. 2014-10-31, 346 (6209): 635–638 [2019-08-01]. Bibcode:2014Sci...346..635P. ISSN 0036-8075. PMID 25359975. S2CID 37395258. doi:10.1126/science.1258410. （原始内容存档 (PDF)于2023-04-21） （英语）.  Eyles, Nick. Glacio-epochs and the supercontinent cycle after ∼ 3.0 Ga: Tectonic boundary conditions for glaciation. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2008-02-13, 258 (1–2): 89–129. doi:10.1016/j.palaeo.2007.09.021.  Kasting, James F.; Ono, Shuhei. Palaeoclimates: the first two billion years. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2006-06-29, 361 (1470): 917–929. ISSN 0962-8436. PMC 1868609 . PMID 16754607. doi:10.1098/rstb.2006.1839 （英语）.  Williams, G. E. Subglacial meltwater channels and glaciofluvial deposits in the Kimberley Basin, Western Australia: 1.8 Ga low-latitude glaciation coeval with continental assembly. Journal of the Geological Society. 2005, 162 (1): 111–124. doi:10.1144/0016-764903-157.