Представьте, что Земля полностью покрыта льдом. Хотя трудно представить, что все современные океаны и массивы суши покрыты ледниками, такая покрытая льдом версия планеты не была чем-то невероятным миллионы лет назад.
Длившаяся примерно от 1000 до 540 миллионов лет назад, драматическая глава является важной частью 4,5-миллиардной истории Земли. Известный как неопротерозойская эра, период сильного оледенения был временем, когда многоклеточные организмы начали диверсифицироваться и распространяться по планете.
Многие исследователи утверждают, что лед мог покрыть всю поверхность планеты, простираясь от полюсов до жарких тропиков экватора - гипотеза, известная как «Земля-снежок».
Как вообще мог существовать глобальный лед - даже в самых теплых районах Земли?
Исследователи из Университета Рочестера проливают новый свет на этот вопрос. Анализируя минеральные данные, оставленные ледниками до начала неопротерозойской эры, Скотт МакЛеннан, научный сотрудник с докторской степенью в лаборатории Маурисио Ибаньеса-Мехиа, доцента кафедры наук о Земле и окружающей среде, представляет первое геологическое свидетельство того, что Земля до Земли-снежка мог быть прохладный климат.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, содержит важную информацию об периоде истории планеты, который проложил путь для развития сложной жизни на Земле.
"Это увлекательный период, поскольку эти драматические изменения окружающей среды произошли как раз тогда, когда на Земле начали появляться и развиваться первые настоящие животные", - говорит Ибанез-Мехия.
ЧТО ВЫЗВАЛ SNOWBALL EARTH?
Критическим аспектом понимания периода планетарного оледенения является определение того, каким был климат до Земли-снежка. Компьютерные модели показывают, что прохладный глобальный климат был необходим, чтобы инициировать состояние Земли-снежного кома, но такое состояние не было подтверждено геологическими данными. Вместо этого геологические данные ранее предполагали, что Земля имела теплый и свободный ото льда климат непосредственно перед неопротерозойским оледенением.
Хотя ученые не знают точных механизмов, которые могли вызвать Snowball Earth, они подозревают, что какими бы они ни были, эти механизмы включали значительное снижение концентрации углекислого газа в атмосфере. Существует несколько сценариев, при которых содержание углекислого газа в атмосфере могло уменьшиться. К ним относятся увеличение биомассы в океанах, которые могли поглощать углекислый газ из атмосферы и превращать его в органическое вещество, или усиление выветривания континентальной коры, которая также поглощает углекислый газ.
Однако для того, чтобы определить, осуществимы ли эти сценарии, крайне важно узнать больше о климате Земли до начала массовых оледенений.
«Если бы Земля была очень горячей, это означало бы, что океан хранит много тепла, от которого нужно избавиться, чтобы создать Землю-снежок», - говорит МакЛеннан.
ОТКРЫТИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОДСКАЗОК В СКАЛАХ
Ученые могут определить климат Земли в определенные моменты времени, изучая горные породы, которые откладывались в разное время на протяжении всей истории Земли. Макленнан и его коллеги использовали методы датирования циркона для очень точной датировки ледниковых пород, найденных в современной Вирджинии. Палеомагнитные данные, которые позволяют исследователям определить, где располагались континенты тысячи и даже миллионы лет назад, установили, что Вирджиния находилась в центре суперконтинента в тропиках во время отложения ледниковых пород. Позже суперконтинент распался на более мелкие части.
Исследователи обнаружили, что ледниковые породы на самом деле отложились за 30 миллионов лет до появления первой Земли-снежка. Наблюдение было неожиданным, потому что они ожидали, что ледниковые породы связаны с событием «Земля-снежок». Вместо этого открытие указывает на то, что ледники существовали в тропиках вблизи экватора - хотя и на потенциально больших высотах - даже до Земли-снежка..
«Планета всегда становится холоднее вдали от тропиков и ближе к полюсам, потому что Земля получает большую часть поступающего солнечного света на экваторе», - говорит Макленнан. «Если в тропиках есть ледники, остальная часть планеты тоже должна была быть очень холодной. Это означает, что наше предыдущее представление о жарком и влажном мире до Земли-снежка, вероятно, неверно».
Поэтому потенциальный спусковой механизм массивного глобального похолодания, возможно, не был таким экстремальным, как полагают некоторые исследователи; планета не сразу перешла из теплого состояния в замороженное состояние, а вместо этого, похоже, испытала более постепенное охлаждение до состояния Земли-снежка.
ВЫЖИВАНИЕ ЖИЗНИ В НЕОПРОТЕРОЗОЙСКУЮ ЭПОХУ
Это исследование поднимает интересные вопросы о том, какой на самом деле была Земля 800-700 миллионов лет назад, до событий Земли-снежка, в то время, когда происходили интересные биологические инновации, когда многоклеточные организмы начинали диверсифицироваться.
«Было много вопросов о том, как много- и одноклеточные формы жизни выживут на Землях-снежках, особенно если произойдет быстрый переход от горячего тепличного мира», - говорит Макленнан. «Наши оценки климата до «Снежного кома» подразумевают, что планета, вероятно, была холоднее, чем современный мир, а это означает, что на высоких широтах и высотах могло быть достаточно холодных условий, где организмы могли адаптироваться к этим холодным условиям».