W ten sposób był w stanie całkowicie oprzeć się życiu na zamarzniętej ziemi

Gdyby ktoś mógł zobaczyć Ziemię z kosmosu około 630 milionów lat temu, znalazłby dużą białą kulę. Nie było widać mórz ani kontynentów, pokrytych półkilometrową warstwą lodu, która rozciągała się niemal równomiernie od bieguna do bieguna. Ze średnią temperaturą 50 stopni poniżej zera, ten globalny lód utrzymuje się od ponad dziesięciu milionów lat, dając początek zjawisku, które powtórzyło się co najmniej dwukrotnie w historii planety. Nie bez powodu geolodzy nazywają te wydarzenia „Ziemską Kulą Śnieżną”, a wydarzenie, które miało miejsce 630 milionów lat temu, było najnowszym znanym wydarzeniem.

Ale jak mógł oprzeć się życiu w takich warunkach? Odpowiedź do tej pory była tajemnicą dla naukowców.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Wuhan University of Geosciences w Chinach i właśnie opublikowane w Komunikacja natury Wprowadza jednak ideę, że to wielkie globalne zlodowacenie może nie obejmować całej powierzchni planety.

Dowody geochemiczne ze starożytnych skał wskazują w rzeczywistości, że duże połacie otwartego morza mogły stać się wolne od lodu i utrzymywać się na północ od Zwrotnika Raka, obszaru wcześniej uważanego za zbyt zimny, aby mogło istnieć życie w tym okresie. „Istniała strefa nadająca się do zamieszkania” – mówi Shuhai Xiao, geolog z Virginia State University i współautor nowego artykułu. Być może był „szerszy niż myślał”.

Uzasadnione wątpliwości

Inni uczeni nie są tak jednoznaczni. Rzeczywiście, symulacje klimatyczne mają poważne problemy z modelowaniem równika wolnego od lodu w okresach Snowball Earth. Przedstawienie możliwości odsłonięcia części oceanu „sprawia, że naprawdę trudno ją przełknąć”, mówi Paul Hoffman, geolog z Harvardu i pionier hipotezy Snowball Earth.

Od późnych lat sześćdziesiątych XX wieku modele klimatyczne wykazały, że „zamrożenie planety” jest możliwe dzięki prostej pętli sprzężenia zwrotnego. Kiedy temperatura spada, czapy polarne rozszerzają się, odbijając światło słoneczne i powodując więcej chłodzenia. Gdyby lód mógł rozciągać się do około 30 stopni lub 40 stopni szerokości, mniej więcej w miejscu, gdzie obecnie leży Afryka Północna, globalny klimat wszedłby w cykl zamarzania i dryfu, a lodowce pokryłyby całą planetę w ciągu kilkuset lat.

Dwie śnieżne kule

Zapis geologiczny wskazuje, że Ziemia przeszła przez co najmniej dwa takie okresy międzylodowcowe. Najnowsza znana jest jako epoka lodowcowa Marinwan, między 654 a 635 milionami lat temu. Wtedy życie ograniczało się do oceanów, a duże stworzenia jeszcze się nie rozwinęły, ale skamieliny wyraźnie pokazują, że mikroskopijne eukarionty, takie jak algi, żyły przed i po wydarzeniu. Takie organizmy, jak mówi Xiao, wymagają światła słonecznego i otwartej wody. Dlatego „musimy sobie wyobrazić jakieś sanktuarium, w którym te algi mogą przetrwać”.

Wcześniejsze badania wykazały już, że prądy sztormowe mogły płynąć otwarcie w płytkich morzach podczas tej ery lodowcowej, chociaż wiele dowodów pozostaje mglistych. Aby zbadać warunki panujące w tym okresie, Xiao i współpracownicy zbadali cienką warstwę ciemnego łupku znalezioną w Lesie Narodowym Shennongjia w południowych Chinach i datowaną na plejstocen Marinwan. Naukowcy są przekonani, że warstwa ta pochodzi z bogatego w minerały mułu oceanicznego, które osadzało się na średnich szerokościach geograficznych, prawdopodobnie między 30° a 40° szerokości geograficznej północnej.

Ale Xiao i jego zespół odkryli, że łupki nie tylko roiły się od skamieniałych alg, ale także związków azotu. Gruba warstwa lodu odizolowałaby oceany od atmosfery, zapobiegając przedostawaniu się tlenu do ich wód. Ale związki azotu znaleziono na poziomach podobnych do tych we współczesnych oceanach, co wskazuje na dobrze natlenione wody, w których azot i tlen mogą swobodnie oddziaływać.

Wyniki te wskazują, że obszar, z którego pochodzi łupek, mógł nie być pokryty lodem, a zatem jest bezpiecznym miejscem, w którym organizmy fotosyntetyzujące mogą się rozwijać. Jeśli to prawda, symulacje klimatyczne będą musiały zostać zmienione, aby dowiedzieć się, jak utrzymać otwarty ocean podczas tych długich okresów globalnego lodu.

Przeciwnicy tego pomysłu, tacy jak Hoffmann, nadal uważają, że bardziej prawdopodobne jest, że mikroskopijne skamieniałości glonów schroniły się w małych, płytkich basenach słodkiej wody, które powstały bezpośrednio nad lodowcami. Dziś baseny te pojawiają się w polarnych czapach lodowych i zapewniają schronienie drobnoustrojom przystosowanym do zimna. Według tego badacza wszystkie współczesne algi pochodzą od gatunków słodkowodnych, co wskazuje, że te, które żyły w morzach, zostały wytępione w okresach Snowball Earth i później musiały ponownie ewoluować, aby powrócić do oceanu. „Nie uważam przetrwania za problem – zrozumiał Hofmann – ani ten artykuł go nie rozwiązuje”.

Chociaż możliwe byłoby też rozwiązanie pośrednie, w którym każdy miałby po części rację. W rzeczywistości mógł istnieć okres, w którym nawet równik zamarzł, a organizmy zostały zepchnięte do stawów lodowych. Ale ta przerwa mogła nie trwać przez całą epokę lodowcową.

Geolodzy wiedzą, że ciemna warstwa pochodzi z epoki marinojskiej, ale nie jest jasne, kiedy dokładnie powstała podczas tej epoki lodowcowej. Być może skały świadczą o ostatnich dniach ery, czasie, gdy pokrywy lodowe zaczynały się już cofać, co do którego zgadzają się Xiao i jego koledzy.