История нашей планеты хранит множество драматических событий, однако немногие из них могут сравниться по масштабу с эпохами так называемой «Земли-снежка». В эти периоды значительная часть поверхности планеты, а возможно и почти весь земной шар, была покрыта льдом. Новое исследование указывает на неожиданную связь между одним из таких глобальных оледенений и существованием древнего суперконтинента, который объединил большую часть суши Земли сотни миллионов лет назад.
Работа помогает лучше понять, почему климат нашей планеты иногда переходил в экстремальные состояния и какие процессы могли запускать глобальные изменения, способные влиять на всю биосферу.
Что такое «Земля-снежок»
Термин «Земля-снежок» используется для описания гипотезы, согласно которой в определённые периоды прошлого планета переживала чрезвычайно сильные оледенения.
В отличие от ледниковых эпох последних миллионов лет, когда ледники занимали лишь часть континентов, в эпохи «Земли-снежка» лед мог распространяться вплоть до экваториальных широт. Некоторые модели предполагают, что океаны были почти полностью покрыты льдом, а открытая вода сохранялась лишь в отдельных регионах.
Подобные события относятся к самым масштабным климатическим кризисам в истории Земли. Они кардинально меняли условия существования живых организмов и оказывали влияние на дальнейшую эволюцию биосферы.
Загадка древних глобальных оледенений
Учёные давно знают о существовании нескольких сверхмощных оледенений в далёком прошлом.
Геологические свидетельства показывают, что около 700 миллионов лет назад Земля пережила по меньшей мере два чрезвычайно суровых ледниковых периода. Эти события произошли задолго до появления животных в современном понимании и относятся к неопротерозойской эре.
Однако до сих пор остаётся предметом дискуссий вопрос о том, какие именно механизмы смогли настолько сильно охладить планету.
Климатическая система Земли чрезвычайно устойчива. Чтобы вызвать глобальное замерзание, необходимы процессы планетарного масштаба.
Роль древних суперконтинентов
На протяжении геологической истории континенты неоднократно объединялись в огромные суперконтиненты, а затем вновь распадались.
Самым известным примером является Пангея, существовавшая около 300 миллионов лет назад. Однако до неё на Земле существовали и другие гигантские массивы суши.
Одним из них был суперконтинент Родиния. По современным оценкам, он начал формироваться более миллиарда лет назад и объединял большую часть существовавших тогда континентов.
Именно его эволюция, согласно новому исследованию, могла сыграть важную роль в подготовке условий для глобального оледенения.
Почему расположение континентов влияет на климат
На первый взгляд может показаться, что положение материков не способно существенно изменить климат всей планеты. Однако геологические процессы оказывают огромное влияние на атмосферу и круговорот углерода.
Континенты участвуют в химическом выветривании горных пород. Во время этого процесса из атмосферы постепенно удаляется углекислый газ — один из важнейших парниковых газов.
Чем активнее происходит выветривание, тем меньше углекислого газа остаётся в атмосфере и тем слабее становится парниковый эффект.
Если этот процесс продолжается достаточно долго, температура планеты начинает снижаться.
Как суперконтинент мог охладить Землю
Исследователи предполагают, что положение Родинии создало условия для особенно интенсивного химического выветривания.
Значительная часть суши располагалась в регионах, где высокая температура и большое количество осадков ускоряли разрушение горных пород. Это способствовало активному связыванию атмосферного углекислого газа.
На протяжении миллионов лет концентрация этого газа могла постепенно снижаться.
Поскольку углекислый газ играет важную роль в удержании тепла, ослабление парникового эффекта сделало климат всё более холодным.
В определённый момент система могла пересечь критический порог, после чего началось стремительное расширение ледников.
Опасная обратная связь льда
Одной из причин, по которой глобальные оледенения развиваются столь стремительно, является эффект отражения солнечного света.
Лёд и снег отражают значительно больше солнечной энергии, чем океаны или суша.
Когда площадь ледяного покрова увеличивается, планета начинает поглощать меньше тепла. Это приводит к дальнейшему охлаждению и образованию ещё большего количества льда.
Возникает своеобразная цепная реакция.
Если подобный процесс становится достаточно масштабным, климатическая система может быстро перейти в состояние глобального оледенения.
Несмотря на экстремальные условия, эпохи «Земли-снежка» в конечном итоге завершились.
Главную роль в этом сыграл вулканизм.
Даже когда поверхность планеты покрыта льдом, вулканы продолжают выбрасывать в атмосферу углекислый газ. При этом химическое выветривание практически прекращается, поскольку значительная часть суши оказывается скрыта под ледниками.
В результате углекислый газ начинает постепенно накапливаться.
Через миллионы лет его концентрация может достичь уровня, достаточного для запуска мощного парникового эффекта. После этого начинается быстрое потепление и таяние льдов.
Геологические следы древних катастроф
Свидетельства существования глобальных оледенений сохранились в породах по всему миру.
Геологи находят отложения, характерные для ледниковой деятельности, в районах, которые в прошлом находились недалеко от экватора. Это одно из самых сильных доказательств того, что ледяной покров распространялся гораздо дальше полярных регионов.
Кроме того, после ледниковых эпох часто встречаются особые карбонатные породы, которые могли образоваться в условиях резкого потепления и высокого содержания углекислого газа в атмосфере.
Такие находки помогают восстанавливать картину климатических событий, происходивших сотни миллионов лет назад.
Как глобальное оледенение повлияло на жизнь
Периоды «Земли-снежка» представляли серьёзное испытание для живых организмов.
Большая часть привычных экосистем должна была исчезнуть или радикально измениться. Однако жизнь сумела пережить эти кризисы.
Учёные предполагают, что некоторые организмы сохранялись в небольших участках открытой воды, возле гидротермальных источников или под толщей льда.
Интересно, что после завершения неопротерозойских оледенений в истории жизни начались важные изменения. В последующие десятки миллионов лет появились и стали активно развиваться первые сложные многоклеточные организмы.
Хотя связь между этими событиями остаётся предметом исследований, многие специалисты считают, что климатические потрясения могли сыграть роль в дальнейшей эволюции биосферы.
Почему исследование важно сегодня
Изучение древних климатических катастроф помогает лучше понять механизмы работы климатической системы Земли.
Хотя современные изменения климата происходят по совершенно иным причинам, фундаментальные процессы взаимодействия атмосферы, океанов, льда и суши остаются теми же.
Исследования показывают, насколько чувствительной может быть планета к изменениям концентрации парниковых газов и насколько важную роль играют геологические процессы в долгосрочной эволюции климата.
Кроме того, понимание древних оледенений помогает учёным оценивать климатическую историю других планет и потенциально обитаемых миров за пределами Солнечной системы.
Земля как динамичная планета
Современная Земля кажется относительно стабильным миром, однако геологическая история показывает совершенно другую картину.
Континенты непрерывно перемещаются, океаны открываются и закрываются, атмосфера меняет свой состав, а климат может переходить от почти глобального оледенения к эпохам экстремального потепления.
Новое исследование добавляет ещё один важный элемент в понимание этой сложной системы. Оно показывает, что образование и расположение древних суперконтинентов могли напрямую влиять на климат всей планеты и, возможно, сыграли ключевую роль в возникновении одного из самых суровых ледниковых периодов в истории Земли.
Чем больше учёные узнают о событиях миллиардолетней давности, тем яснее становится, что история нашей планеты представляет собой последовательность тесно связанных геологических, климатических и биологических процессов. Именно их взаимодействие сформировало тот мир, который существует сегодня.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
Интересная теория выдвинутая ученными. Главное, чтобы со временем нашлось больше фактов ее подтверждающие.