一天15个小时45.3亿年前，太阳的一颗行星——忒亚星与地球相撞，被地球俘获成为卫星，就是我们的月球 。从此以后地球的自转轴稳定下来，但自转也因月球的潮汐作用越来越慢 。20亿年前，地球的一天——也即自转周期，大约15个小时，相应的 ， 一年有590天 。
太空中看地球和月球
月球的公转也在逐渐放缓，并且以每年3.8厘米的速度远离地球，现在月球离地球38.4万千米，20亿年前只有一半，再加上地球上主要都是海洋，当时潮汐作用一定更频繁而且强烈，涨潮时涨得更高，退潮时退得更远 。
原核生物向真核生物过渡20亿年前的地球还没有动物和植物，但也并非完全不毛之地 。地球上最原始的生命，早在元古宙之前的太古宙就在海洋中诞生了，距今已有38亿年，当时是一些厌氧的细菌，属于原核生物，即没有细胞核的生物 。
低等真核生物草履虫，细胞核清晰可见
早期生命进化非常缓慢，十几亿年都没什么变化 。过去有观点认为最早的真核生物（具有细胞核的生物，我们人类和动物、植物都是真核生物）出现于16亿年前，但一块21亿年前的化石上就有了类似于藻类的生物，这意味着真核生物的出现比我们之前认为的早得多 。
细胞的能量中心：线粒体
20亿年前，一种真核厌氧生物吞噬了一种变形菌 ， 但没有彻底将其消化吸收，被吞噬的细菌仍在主体细胞里存活和繁殖 ， 最终形成了内部共生关系 。被吞噬的细菌最终成为真核生物的一个细胞器，作为呼吸中心和产能中心 ， 这就是线粒体 。
大气的改造【地球有多少岁？地球有多少岁喽】今天金星和火星的大气中95%以上都是二氧化碳 ， 早期的地球也是这样的 。后来能进行光合作用的蓝细菌出现，消耗二氧化碳产生氧气 。这最初没有引起大气中氧浓度的上升，因为海洋中溶解了大量的二价铁，这些亚铁离子将氧气还原生成铁氧化合物，沉淀于海底，浅绿色（亚铁离子的颜色）海洋逐渐变得清澈 ， 光合作用得以在更深的水层中进行 。
大氧化之前形成的铁矿床
海洋中亚铁离子的耗尽用了十几亿年，到距今24亿年前左右，亚铁离子完全被氧化，氧气开始溶解于海水，并释放于大气 。大气中氧含量达到了4%（今天是21%），这称为大氧化事件 。氧气对当时的厌氧生物来说是有毒的，大量厌氧生物死亡 ， 只有极少数适应有氧环境活了下来，好氧生物开始繁盛 。
融化的雪球从地球诞生到20亿年前，太阳光强度比今天弱30%到20%，要不是温室效应，地球可能常年都是零下几十摄氏度，液态水冻结，生命将难以维持 。所幸当时地球的大气含有大量的二氧化碳和甲烷（如今二氧化碳只占0.03%，甲烷微乎其微），这些是非常强大的温室气体 ， 维持了地球的温暖环境和液态水，生命得以生存繁衍 。
然而，蓝细菌不断消耗二氧化碳产生氧气，大气中的氧气又缓慢地将甲烷氧化 。距今24亿年前，随着温室气体的减少，加上当时太阳光强度只有今天的85%，几万年间地球温度就下降到了-50℃，整个地球被冰封，地球进入第一个也是持续时间最长的冰期——休伦冰期 ， 从距今24亿年前持续到21亿年前，长达三亿年 。
北极冰川，休伦冰期整个地球都是这样
白雪皑皑的地球将更多太阳光反射回太空，形成了正反馈效应，地球变冷的趋势似乎不可逆转 。所幸地球内部依然活跃，火山释放的二氧化碳和甲烷终于有一天冲破了冰盖，这些温室气体几万年就将地球解冻 。
20亿年前，雪球地球已经解冻，地球处于间冰期，但从大氧化事件到6亿年前，地球一直处在一个相对较冷的状态，经历了多次从冰封到解冻的过程 。
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