Около 466 миллионов лет назад, задолго до эпохи динозавров, Земля замерла. Моря начали покрываться льдом на полюсах Земли, а новый диапазон температур вокруг планеты подготовил почву для бума эволюции новых видов. Причина этого ледникового периода до сих пор оставалась загадкой: новое исследование в журнале Science Advances утверждает, что ледниковый период был вызван глобальным похолоданием, вызванным дополнительной пылью в атмосфере в результате столкновения гигантского астероида в космосе.
Всегда много пыли из космоса летит на Землю, небольшие частицы астероидов и комет, но обычно эта пыль составляет лишь малую часть другой пыли в нашей атмосфере, такой как вулканический пепел, пыль из пустынь и морская соль. Но когда 466 миллионов лет назад развалился астероид шириной 93 мили между Марсом и Юпитером, он создал гораздо больше пыли, чем обычно. «Обычно Земля получает около 40 000 тонн внеземного материала каждый год», - говорит Филипп Хек, куратор Полевого музея, доцент Чикагского университета и один из авторов статьи. «Представьте, что вы умножаете это на тысячу или десять тысяч». Чтобы контекстуализировать, что в обычный год на Землю падает межпланетная пыль на тысячу полуприцепов. Через пару миллионов лет после столкновения это будет больше похоже на десять миллионов полуфиналов.
«Наша гипотеза состоит в том, что большое количество внеземной пыли на протяжении как минимум двух миллионов лет играло важную роль в изменении климата на Земле, способствуя похолоданию», - говорит Хек.
«Наши результаты впервые показывают, что такая пыль временами сильно охлаждала Землю», - говорит Биргер Шмитц из шведского Лундского университета, ведущий автор исследования и научный сотрудник Полевого музея.«Наши исследования могут дать более подробное эмпирическое понимание того, как это работает, и это, в свою очередь, может быть использовано для оценки реалистичности модельных симуляций».
Чтобы выяснить это, исследователи искали следы космической пыли в скалах возрастом 466 миллионов лет и сравнивали их с крошечными микрометеоритами из Антарктиды в качестве эталона. «Мы изучали внеземную материю, метеориты и микрометеориты в осадочной летописи Земли, то есть камни, которые когда-то были морским дном», - говорит Хек. «А затем мы извлекли внеземную материю, чтобы узнать, что это такое и откуда взялось».
Извлечение внеземной материи - крошечных метеоритов и частиц пыли из космоса - включает в себя взятие древней породы и обработку ее кислотой, которая разъедает камень и оставляет космический материал. Затем команда проанализировала химический состав оставшейся пыли. Команда также проанализировала породы с древнего морского дна и искала элементы, которые редко встречаются в земных породах, и изотопы - различные формы атомов - которые показывают признаки происхождения из космоса. Например, атомы гелия обычно имеют два протона, два нейтрона и два электрона, но в некоторых из них, вылетевших из Солнца в космос, отсутствует нейтрон. Присутствие этих особых изотопов гелия, а также редких металлов, часто встречающихся в астероидах, доказывает, что пыль возникла из космоса.
Другие ученые уже установили, что примерно в это время наша планета переживала ледниковый период. Количество воды в земных океанах влияет на то, как формируются породы на морском дне, а породы того времени имеют признаки более мелких океанов - намек на то, что часть земной воды была захвачена ледниками и морским льдом. Шмитц и его коллеги первыми показали, что этот ледниковый период синхронизируется с дополнительной пылью в атмосфере. «Время кажется идеальным», - говорит он. Дополнительная пыль в атмосфере помогает объяснить ледниковый период - отфильтровывая солнечный свет, пыль вызвала бы глобальное похолодание.
Поскольку пыль опустилась на Землю в течение как минимум двух миллионов лет, охлаждение было достаточно постепенным, чтобы жизнь могла адаптироваться и даже извлечь выгоду из изменений. Возник взрыв новых видов, поскольку существа приспособились к выживанию в регионах с разными температурами.
Хек отмечает, что, хотя этот период глобального похолодания оказался полезным для жизни на Земле, быстрое изменение климата может быть катастрофическим. «В глобальном похолодании, которое мы изучали, мы говорим о временных масштабах в миллионы лет. Оно сильно отличается от изменения климата, вызванного метеоритом 65 миллионов лет назад, который убил динозавров, и отличается от глобального охлаждение было легким толчком. Стало меньше стресса."
Заманчиво думать, что сегодняшнее глобальное потепление можно решить, воспроизведя пыльный дождь, вызвавший глобальное похолодание 466 миллионов лет назад. Но Хек говорит, что он будет осторожен: «Геоинженерные предложения следует оценивать очень критически и очень осторожно, потому что, если что-то пойдет не так, все может стать еще хуже, чем раньше».
Хотя Хек не уверен, что мы нашли решение проблемы изменения климата, он говорит, что нам стоит подумать в этом направлении.
«Мы переживаем глобальное потепление, это неоспоримо», - говорит Хек. «И нам нужно подумать о том, как мы можем предотвратить катастрофические последствия или свести их к минимуму. Любая разумная идея должна быть изучена».