Если бы кто-то мог увидеть Землю из космоса около 630 миллионов лет назад, он бы нашел большой белый шар. Не было видно ни морей, ни континентов, покрытых толстым слоем полукилометрового льда, протянувшегося почти равномерно от полюса к полюсу. При средней температуре 50 градусов ниже нуля те глобальные льды сохранялись более десяти миллионов лет, породив явление, которое повторялось как минимум дважды в истории планеты. Недаром геологи называют эти события «Землей-снежком», а событие, произошедшее 630 миллионов лет назад, было последним из известных.
Но как он мог сопротивляться жизни в таких условиях? Ответ до сих пор оставался загадкой для ученых.
Однако новое исследование, проведенное учеными из Уханьского университета геонаук в Китае и недавно опубликованное в Nature Communications, выдвигает идею о том, что это великое глобальное оледенение, возможно, не покрыло всю поверхность планеты.
Геохимические данные древних горных пород действительно предполагают, что обширные области открытого моря могли стать свободными ото льда и сохраниться к северу от Тропика Рака, региона, который ранее считался слишком холодным для поддержания жизни в этот период. «Здесь была обитаемая зона», — говорит Шухай Сяо, геобиолог из Университета штата Вирджиния и соавтор новой статьи. И это было, вероятно, «шире, чем мысли».
разумные сомнения
Другие ученые не так однозначны. Моделирование климата, на самом деле, имеет серьезные проблемы с моделированием свободного ото льда экватора в периоды Земли-снежка. Представление о возможности того, что часть океана была обнажена, «делает это действительно трудным для понимания», – говорит Пол Хоффман, геолог из Гарвардского университета и пионер гипотезы Земли-снежка.
С конца 1960-х годов климатические модели показали, что «планетарное замораживание» возможно из-за простой петли обратной связи. Когда температура падает, полярные шапки расширяются, отражая солнечный свет и вызывая большее охлаждение. Если льду удастся распространиться примерно до 30° или 40° широты, примерно там, где сегодня находится Северная Африка, глобальный климат войдет в безудержный цикл замерзания, и ледники в конечном итоге покроют всю планету через несколько сотен лет.
Две снежные земли
Геологическая летопись указывает на то, что Земля пережила как минимум два таких ледяных периода. Самый последний известен как Маринойский ледниковый период между 654 и 635 миллионами лет назад. Тогда жизнь была ограничена океанами, и крупные существа еще не эволюционировали, но окаменелости ясно показывают, что микроскопические эукариоты, такие как водоросли, жили как до, так и после этого события. По словам Сяо, таким организмам требуется солнечный свет и открытая вода. Поэтому «надо представить себе какое-то убежище, где эти водоросли смогут выжить».
Предыдущие исследования уже показали, что штормовые течения могли открыто течь на мелководье в ту холодную эпоху, хотя большая часть доказательств остается сомнительной. Чтобы изучить условия в этот период, Сяо и ее коллеги исследовали тонкий слой темного сланца, найденный в национальном лесу Шэньнунцзя на юге Китая, который восходит к мариноанскому ледниковому периоду. Исследователи полагают, что сланцевый слой образовался из богатой минералами океанской грязи, отложившейся в средних широтах, возможно, между 30° и 40° северной широты.
Но Сяо и его команда обнаружили, что сланец кишит не только ископаемыми водорослями, но и азотистыми соединениями. Толстый слой льда изолировал океаны от атмосферы, предотвращая попадание кислорода в их воды. Но соединения азота были обнаружены на уровне, близком к уровню современных океанов, что позволяет предположить, что воды были хорошо насыщены кислородом и в которых азот и кислород могли свободно взаимодействовать.
Эти результаты свидетельствуют о том, что область, из которой образовался сланец, могла не быть покрыта льдом и, следовательно, быть безопасным местом, в котором могли процветать фотосинтезирующие организмы. Если это правда, то моделирование климата нужно будет изменить, чтобы выяснить, как поддерживать открытый океан в течение этих длительных периодов глобального оледенения.
Противники этой идеи, такие как Хоффман, продолжают считать, что гораздо более вероятно, что микроскопические окаменелости водорослей нашли убежище в небольших неглубоких бассейнах с пресной водой, образовавшихся непосредственно на вершинах ледников. Сегодня эти бассейны появляются в полярных ледяных шапках и служат убежищем для адаптированных к холоду микробов. По словам этого исследователя, все современные водоросли произошли от пресноводных видов, что предполагает, что те, которые жили в морях, были уничтожены в периоды Земли-снежка и должны были позже эволюционировать снова, чтобы вернуться в океан. «Я не считаю выживание проблемой, — говорит Хофман, — и эта статья ее не решает».
Хотя возможно и промежуточное решение, в котором каждый отчасти прав. На самом деле, возможно, был период времени, когда даже экватор замерзал, а живые существа были вытеснены в ледниковые бассейны. Но этот интервал, возможно, не длился весь ледниковый период.
Геологи знают, что темный сланцевый слой происходит из мариноя, но неясно, когда именно он образовался в течение этого ледникового периода. Возможно, скалы свидетельствуют о последних днях эпохи, времени, когда ледяные щиты уже начали отступать, с чем согласны Сяо и его коллеги.
