前寒武纪大约占据了地球生命中88%的时间。从46亿年前尘埃和太空岩石聚集形成胚胎——地球,到6亿年前海洋中出现复杂生命,前寒武纪不仅跨越了地球的婴儿期、幼儿期和儿童期,而且见证了地球的成年。
前寒武纪是一个非正式的时间划分名称,包括冥古宙、太古宙和元古宙。它之所以被这样命名,是因为它出现在曾经被认为是“生命黎明”的寒武纪之前。如今我们已经知道,单细胞生命在很早以前就出现了,也许是在地球形成后的最初10亿年里,而且多细胞生命在前寒武纪结束前就已经把海底作为它们的家园了。
在巨大的时间鸿沟之下,我们对前寒武纪的了解相对较少。这一时期形成的地层大多已在不断循环的过程中消失无踪,那些留存下来的地层也几乎被侵蚀磨光。尽管如此,残存的信息还是能够告诉我们,地球经历了哪些基本步骤才成为复杂动物的宜居之所,这些动物至今仍遍布地球,等待着我们去揭开它们的神秘面纱。
前寒武纪始于冥古宙,当时无氧的地球正在遭受太阳辐射和小行星撞击。有一种假说,认为地球与另一颗原行星相撞,由此形成了月球。海洋反复地出现又消失,直到灼热的地表冷却到足以保留水分,海洋才终于得以稳定存在。有研究认为,在海洋永久存在后不久,第一个单细胞生命可能就在深海某处诞生了。
在太古宙,海洋又热又绿,像豌豆汤一样。大气虽然已经形成,但它是一团污浊难闻的有毒气体。单细胞生命在这一时期迅速增加,很快,神奇的光合作用开始了。单细胞生命从太阳光中吸收能量,并将氧气作为副产品释放出来。单细胞噬日生命逐渐改变了大气中各种气体的比例,在不知不觉中创造了一个适合复杂生命生存的星球。
第一块大陆形成于太古宙,板块构造则开始于元古宙。在几十亿年的时间里,超大陆旋回将地壳聚合又分开,创造出山脉后又破坏它们。越来越多的氧气取代了先前大量的二氧化碳,这导致了被称为“雪球地球”(Snowball Earth)的全球冰冻现象。这种恶劣的环境有可能在一定程度上催生了第一批复杂生命。在前寒武纪末期冰雪融化后不久,海底岩石中就出现了异乎寻常的软体生命。
地球在此时终于成为复杂生命的家园,生命在富饶的海洋中、在充满氧气的天空下繁衍生息,整个世界焕然一新。
冥古宙
46亿~40亿年前,大部分地表处于熔融状态,地表温度超过了200℃。地球还不断遭到小行星的撞击。
太古宙
40亿~25亿年前,第一个生命可能诞生于深海热液喷口周围。
雪球地球
6.35亿年前,即在元古宙(25亿~5.41亿年前)期间,全球冰雪引发了反照率效应(albedo effect)——冰雪反射太阳光,使得地球不断冷却。
埃迪卡拉纪
6.35亿~5.41亿年前,海洋中出现了复杂生命,其中大部分是软体的。