Изменяющаяся орбита нашей планеты помогла жизни пережить стадию «Земли — снежного кома». А богатые железом слои горных пород, отложившиеся во время самого экстремального ледникового периода Земли, могут объяснить присутствие кислорода в океанах.
Хотя идея льда на экваторе может быть для нас экзотической, а сама идея - невообразимой, есть убедительные доказательства того, что большая часть суши и океанов Земли когда-то была покрыта льдом и снегом. Этот период в истории планеты называют «Землей — снежным комом» . К концу докембрия Земля была полностью или почти полностью покрыта ледяными покровами. Различные модели предполагают разную протяженность ледникового щита, но все указывает на то, что это было глобальным явлением.
Скалы гор Флиндерс в Южной Австралии содержат множество подсказок об этом великом ледниковом периоде. До того, как тектонические силы подняли эти горы со дна океана на ту высоту, которую они сейчас занимают, водяной лед, по-видимому, переносил туда огромные валуны на большие расстояния. Тот факт, что эти валуны были расположены всего в нескольких градусах от экватора, может означать только одно: в какой-то момент истории Земли лед также занимал такие низкие широты. Анализ этих горных пород также показал, что эти снежные условия на Земле начались около 700 миллионов лет назад и продолжались почти 60 миллионов лет, закончившись незадолго до самого большого взрыва новых форм жизни в истории планеты.
Но вот уже почти столетие специалистов мучит один вопрос: как ранняя жизнь на Земле дожила до этого момента? Океаны того времени с их массивными ледяными щитами, отрезавшими воду от атмосферы, в наши дни должны иметь очень мало кислорода для их (живых) обитателей.
Совсем недавно международная исследовательская группа стала больше интересоваться слоями осадочных пород, богатых железом и кремнеземом, отложившихся в океане во время фазы «Снежного кома», обнаруженных в горных хребтах Флиндерс.
«Из всех пород, типичных для этой эпохи, они единственные, в которых хранится много информации о том, что на самом деле происходило в них», - объясняет Росс Митчелл, геолог Китайской академии наук в Пекине, автор исследования, результаты которого были опубликованы в Nature Communications.
Эти слои горных пород были сформированы так же, как морской лед эффективно препятствовал обмену кислорода между атмосферой и океаном, позволяя железу из подводных вулканических извержений накапливаться в морской воде. Однако периодически появляющиеся слои кремнезема свидетельствуют о том, что приток кислорода также должен быть вовлечен в этот процесс. Такие слои не образуются, когда океан полностью отрезан от кислорода льдом.
Чтобы исследовать, как кислород мог попасть в океан во время стадии «Земли - снежного кома», ученые измерили степень намагниченности слоев горной породы после того, как они подверглись воздействию магнитного поля. Они обнаружили, что цикличность небольших изменений орбиты Земли (известных как циклы Миланковича) согласуется со временем, которое требуется для возникновения изменчивости в этих чередующихся слоях горных пород.
Циклы Миланковича относятся к периодическим изменениям формы орбиты Земли, включая наклон ее оси вращения. Изменяется эксцентриситет орбиты, среди прочего из-за взаимодействия с гравитационными полями Юпитера и Сатурна. Эти циклы продолжаются десятки тысяч лет. Изменения орбиты в конечном итоге влияют на положение Земли по отношению к Солнцу и количество солнечной радиации, достигающей его поверхности, что, в свою очередь, влияет на климат Земли. Одна из возможных интерпретаций последнего открытия заключается в том, что именно циклы Миланковича заставили ледяной покров сдвигаться и сокращаться в соответствии с изменениями количества солнечной радиации, достигающей Земли. Это могло бы объяснить, почему некоторые породы, например, найденные в горах Флиндерс, имеют чередующуюся слоистую структуру со слоями, типичными для осадочных пород и ледниковых отложений.
Согласно выводам обсуждаемых исследований, слои горных пород должны были откладываться во время сотен отдельных эпизодов процессов и отступления ледников в течение четырех миллионов лет. Отступление льда привело к образованию свободных ото льда участков, что позволило кислороду смешиваться с океанами и, следовательно, возможно, позволило жизни выжить на древней ледяной Земле.
Подробнее:
