Ученые показали как «Земля-снежок» повлияла на развитие сложных форм жизни
Одним из самых драматичных климатических событий в истории нашей планеты является период, когда практически вся наша планета была покрыта льдом. Это так называемый период «Земли-снежка» около 640 миллионов лет назад. Новое исследование Вашингтонского университета сосредоточилось на том, как закончился этот период, и почему он предшествовал резкому развитию и биоразнообразию жизни на Земле, включая появление первых животных.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, посвящено древним породам, известным как «шапочные карбонаты», которые, как считается, образовались после таяния Земли-снежка. Эти породы сохранили сведения об атмосфере и океанах Земли около 640 миллионов лет назад.
«Шапочные карбонаты содержат информацию о ключевых свойствах земной атмосферы и океана, таких как изменение уровня углекислого газа в воздухе или кислотности океана», — говорит ведущий автор работы Трент Томас. — «Наша теория показывает, как эти свойства менялись во время и после периода Земли-снежка».
Шапочные карбонаты — это слоистые известняковые или доломитовые породы, которые имеют ярко выраженный химический состав и сегодня встречаются более чем в 50 местах мира, включая Долину Смерти в США, Намибию, Сибирь, Ирландию и Австралию. Считается, что эти породы образовались в результате таяния покрывавших Землю ледяных покровов, которое вызвало резкие изменения в химическом составе атмосферы и океана и сформировало этот уникальный тип осадочных пород на дне океана.
Эти породы называют «шапочными», потому что они формировались на поверхности ледников, оставшимися после Земли-снежка, и «карбонатами», потому что и известняк, и доломит являются углеродсодержащими породами. Понимание их образования помогает объяснить круговорот углерода в периоды резких изменений климата. Новое исследование, моделирующее изменения окружающей среды, также дает подсказки об эволюции жизни на Земле и о том, почему более сложные формы жизни последовали за Землей-снежком.
«Жизнь на Земле была простой — в виде микробов, водорослей или других крошечных водных организмов — на протяжении более 2 миллиардов лет, предшествовавших появлению Земли-снежка», — говорит соавтор работы Дэвид Кэтлинг. — «Миллиард лет, предшествовавший Земле-снежку, иногда называют "скучным миллиардом", потому что в это время мало что происходило. Земля покрылась льдом. И вскоре после этого в окаменелостях появляются животные».
Три этапа Земли-снежка
Авторы исследования смоделировали химию и геологию на трех этапах развития Земли-снежка. Во-первых, во время пика события толстый лед, покрывший планету, отражал солнечный свет, но некоторые участки открытой воды обеспечивали обмен между океаном и атмосферой. Тем временем холодная морская вода продолжала вступать в реакцию с океанским дном.
В конце концов углекислый газ накопился в атмосфере настолько, что стал задерживать достаточно солнечной энергии, чтобы повысить глобальную температуру и растопить лед. Это позволило осадкам пролиться на Землю, а пресной воде — попасть в океан и присоединиться к слою талой ледниковой воды, которая плавала над более плотной и соленой океанской водой. Этот слоистый океан замедлил океаническую циркуляцию. Позже циркуляция океана усилилась, и перемешивание между атмосферой, верхним слоем океана и глубоким океаном возобновилось.
«Мы показываем, как происходили важные изменения в окружающей среде по мере восстановления Земли после глобального оледенения, некоторые из которых повлияли на температуру, кислотность и циркуляцию океана. Теперь, когда мы знаем об этих изменениях, мы можем с большей уверенностью предположить, как они повлияли на жизнь на Земле», — говорит Томас.
Будущие исследования будут посвящены изучению того, как те очаги жизни, которые пережили период Земли-снежка и его последствия, эволюционировали в более сложные формы жизни, которые появились вскоре после этого.