20亿年前的地球是什么样的，我们的祖先在做什么？
地质学家把地球的历史分成几个单元，从最大到最小:周代纪世。当时，地球经历了显生宙、太古代、元古代和显生宙四个时期。25亿年前是元古代的开始，我们今天要讲的5亿年历史是在第一代元古代-元古代，涉及成铁期、层状侵入期、造山期三个时期。
加蓬出土的21亿年前的化石，扫描多细胞结构。
与太阳和月亮不同，在元古代早期，太阳的半径大约是今天的90%，太阳光的强度只有今天的85%。理论上，当时地球接收到的光和热不如今天，会使温度下降到-50℃左右，足以把整个地球冻僵。如果是这样，地球将会变成一片没有生命的不毛之地，就像今天的火星一样。
但有证据表明，当时的地球是液态水的海洋，细菌和蓝藻繁盛。拯救这些原始生命的，就是今天大家都在说的温室效应。当时地球的大气中富含甲烷和二氧化碳，它们的存在为地球穿上了一件为生命保暖的“外衣”。
日落景观
月球诞生于45亿年前的一次撞击中。自诞生以来，它一直以3.8厘米/年的速度远离地球，其引起的潮汐摩擦也减缓了地球的自转。25亿年前，月球距离地球约654.38+0.8万公里，只有现在的一半左右。相应的，地球自转一次比今天快。
因此，25亿年前的地球上，太阳看起来比今天更小更暗。但是，月亮看起来大了一倍，潮汐也比今天凶猛得多。当时一天只有12小时，一年却有714天。
从太空看地球和月球
氧化的海洋和大气早期的地球处于缺氧环境。大气主要由惰性氮气组成，富含还原性气体，如甲烷和二氧化碳。海洋中富含低价亚铁离子，将海水染成了浅绿色。早期生命靠呼吸高价铁和硫为生。
蓝藻早在35亿年前就出现了，是地球上最早的产氧生物。蓝藻利用太阳能将水和二氧化碳合成有机营养物质，并将氧气作为废气释放出来。蓝藻产生的氧气用了十亿年才彻底改变了地球的缺氧环境。
25亿-23亿年前，地球进入铁器时代，这是一个深红色的时代，在此期间，海洋中的亚铁离子被氧化成铁离子。铁盐的溶解度低于亚铁盐，所以从海水中沉淀出来，形成大面积的赤红铁矿。从此，淡绿色的海洋变得无色透明，直到今天。
铁矿形成时期形成的铁矿
24亿年前，全球海洋中的亚铁离子已经被氧气耗尽，氧气开始在大气和海洋中积累，早期生命赖以孕育和生存的还原性环境遭到破坏。氧气的强氧化会破坏细胞的生物膜结构和遗传物质核酸，导致大量厌氧古菌和细菌的灭绝。
这种由氧气积聚引起的大灾难，被称为地质史上的大氧化事件，也被称为氧气危机或氧气灾难，是地球历史上第一次也可能是最严重的一次灭绝事件。只是因为当时的生物结构过于简单，留下的化石不多，我们很难量化当时的生物损失。
蓝藻:改造大气的先锋
氧气给生命带来了危机和机遇。有氧代谢的生产力效率远高于无氧代谢，氧气充满了大气和海洋，不像高价的铁和硫局限在某个地方。因此，氧气充满了大气层，为生物向更高更复杂的方向进化奠定了基础，占据了地球表面的每一个角落。只有掌握了氧气的生物才有未来。
冻土中氧气的积累破坏了温室效应，这在早期阳光微弱的情况下尤其致命。氧气可以将高效的温室气体甲烷转化为低效的二氧化碳，而不幸的是，二氧化碳恰好是光合作用的原料。蓝藻不断吸入二氧化碳，释放更多氧气。
结果大氧化事件后，大气中甲烷和二氧化碳的浓度下降了几十到上百倍，地球温度下降了70℃，整个地球都被冻住了。冰雪覆盖的地球将更多的阳光反射回太空，形成了“冰室效应”，使地球变得更冷，地球进入了历史上第一个也是最糟糕的冰川期——休伦冰期，持续了3亿年。
冰河时期的“雪球地球”
原始生命在休伦冰河时期遭受重创。低温使生物酶失活，抑制各种维持生命的生化反应，更严重的是冰晶会破坏细胞结构，导致机体死亡。
冰比水轻，拯救了地球上的生命。与其他物质不同，温度越低，密度越高。水在4℃时密度最大，冰漂浮在水面上。冰层起到保暖的作用。无论大气温度多低，都保持在水下4℃左右，才能维持基本的生命活动，从而保存生命之火。
20.5亿年前，地球告别地层入侵，进入造山期。地壳发生大规模造山运动，火山活动恢复。火山向空气中排放大量甲烷和二氧化碳，导致温室效应使地球快速解冻。于是休伦冰期结束，同时生命开始了从原核生物向真核生物的过渡。
温室效应:瑞士阿尔卑斯山的亚历克冰川正在退缩。
生物变革:进化的重大突破，真核生物的诞生:蓝藻开创了大氧化时代，好氧菌享受了成功。他们是大氧化事件的赢家。然而，笑到最后的却是大氧化的受害者——古菌。25亿年前，古细菌是地球上的主要生命形式。大部分在大氧化事件中被氧气杀死，少数幸存者被驱逐到海底火山口等极端缺氧环境。
但也有少部分古菌不愿意坐以待毙。他们发展了一种DNA保护机制，产生了核膜和染色体结构，从而进化成了最早的真核生物。今天主宰地球的动物、植物、真菌和人类都是真核生物，它们都是这一小群古菌的后代。蓝藻和好氧菌还是一样的。可见，没有生存压力，就没有进化动力。
2654.38亿年前，原始真核生物吞食了一只变形杆菌。因为某些原因，被吞食的细菌没有被消化，与吞食者形成了内部共生关系。这种好氧细菌进化成了真核细胞的有氧呼吸中枢和生产力机器——线粒体。自此，真核生物不仅适应了氧气，还征服了氧气。
显微镜下，绿藻的细胞核清晰可见。
有性生殖的出现:原始生命通过无性生殖进行繁殖，将遗传物质复制成两部分，然后再分裂成两部分。无性繁殖的生物是不朽的，不可改变的。所以在大氧化事件和休伦冰期中受到重创，只有少数物种通过基因突变存活下来。
有性生殖伴随着真核生物的诞生。按照这种繁殖方式，每一代都经过了基因重组，每个后代都不一样，一个人总能适应新的环境。因此，有性生殖生物在不断变化的环境中生存的机会大大增加了。
有性生殖缩短了个体的长度，但只有通过这种方式繁殖后代才能活得更久。从长远来看，有性生殖是生命延续的唯一机会。正因为如此，我们今天看到的大多数生物都是有性生殖的。
男性骄傲如孔雀:有性生殖导致两性异形。
向多细胞结构进化的尝试:2008年在加蓬出土的化石中发现了多细胞结构，可以追溯到265438+亿年前，表明真核生物在诞生之初就开始从单细胞结构向多细胞结构进化。然而，直到6亿年前，后生动物(即多细胞生物)的化石都非常罕见，这证明了这一进化尝试很快胎死腹中。
多细胞结构面临一个问题，就是体内不与环境直接接触的细胞很难获得氧气。因此，在缺氧环境下进化后生动物的尝试注定要失败。最著名的一次失败尝试是5.85亿年前的埃迪卡拉生物群，它试图用扁平的身体占领浅海，全军覆没。
埃迪卡拉生物群
直到5.4亿年前，大气中的氧气含量才达到15%，已经是富氧时代，后生动物繁盛。这是寒武纪的生物大爆发，地球进入了多彩的显生宙。
在地质结构的转折点，我们知道地球内部是热的，不时喷发的火山和地震就是明证。但地球本身并不产生热量，其热量来自太阳系形成之初，最终会散发到太空中。作为一个孵化器，地球是很有条件的，40多亿年了，地心都没有冷过。
在地球早期，地核比现在更热更活跃。当时岩浆经历了极端的温度变化，可以形成一种非常暗的岩石，熔点为1600℃——科玛特岩。这种岩石密度很大，一旦形成就会沉入地下，这是地质构造的垂直运动。地球早期有两种运动形式:水平结构和垂直结构。
科马蒂岩石:今天的岩石看起来再也不会一样了。
25亿年前，随着地球的逐渐冷却，科玛特不复存在，地质垂直结构消失。从此地球只有水平结构，岩浆冷却形成的岩石堆积在地壳上，形成了大陆。
地球的冷却和垂直构造运动的消失稳定了地壳，为生物的蓬勃发展提供了相对稳定的环境。想想看，如果地面在慢慢下降，岩浆随时会冒出来，那该有多可怕。
然而，地球变冷带来的问题将在未来严重困扰人类。比如埋在地下的有机碳难以见天日，导致地球碳循环失衡，大气中的二氧化碳会被抽干。再比如，液核凝固，导致地球磁场消失，大气层会被剥离，致命的宇宙射线可以直接到达地面。
极光是由于地球磁场的存在
元古代开始的5亿年是地球、大气和生命的一个重大转折点。由此往前推654.38+0.5亿年，是太古代缺氧时代，古细菌和原核生物(细菌和蓝藻)时代；之后是654.38+0.5亿年，是缺氧的元古代，原真核生物时代。
在这期间，我们的单细胞祖先经历了许多挫折，终于得到了一个细胞核，成为了真核生物。这期间，我们的祖先坚持有氧、有性、多细胞三大进化方向，持续了1.5亿年。到了5.4亿年前，地球进入富氧显生宙时代，后生动物(动物、植物、真菌)时代到来，终于有了今天，有了这个五彩缤纷的世界。
寒武纪生物大爆发