Вся земля покрылась льдом

Почему Земля не превратилась в ледяной шарик

Представьте мир без жидкой воды — один лишь лёд вокруг. Определённо, это не то место, где большинство известных нам форм жизни хотели бы жить. И всё же наша планета прошла через несколько таких периодов, когда вся поверхность Земли покрывалась льдом. Последний раз это случилось около 635 миллионов лет назад, когда сложная жизнь только начинала развиваться. До сих пор неясно, покрыл ли тогда лёд всю планету, или какой-то механизм смог остановить оледенение на полпути.

«Изучение Земли в период глобальных оледенений поможет нам узнать, как далеко всё должно зайти, чтобы известная нам жизнь не смогла выжить», — сказало Линда Соль, геолог из Колумбийского университета.

Соль и её коллеги берут глобальные климатические модели — те, которые используются для предсказания будущих изменений климата — и модифицируют их для изучения прошлого нашей планеты.

Осуществив симуляцию Криогенного периода (850-635 миллионов лет назад), группа исследователей определила, что средняя температура планеты в то время упала до минус 12 градусов Цельсия, и, несмотря на это, Земля не замёрзла целиком. Модели предсказывают, что даже при такой низкой температуре льдом покрылось не больше половины мирового океана. Таким образом, Земля смогла пережить это похолодание и не превратиться в «ледяной шарик» в этот важный для развития жизни период.

Учёные определили, что во время Криогенного периода произошло как минимум два сильных оледенения — 640 и 710 миллионов лет назад. На экваторе были обнаружены следы древних ледников, что означает, что почти вся планета была покрыта льдом во время этих оледенений, каждое из которых длилось 10 миллионов лет. Лёд отражает от 55 до 80 процентов солнечного света, что охлаждает планету ещё сильнее (для примера: океаны отражают 12%, а земля 10% поступающего солнечного света). Дополнительную роль в охлаждении нашей планеты сыграло то, что Солнце в те времена светило на 6% слабее.

Ранние модели показывали, что как только лёд достигнет тропических широт, его высокое альбедо приведёт к ещё большему падению температур, в результате чего все океаны окажутся покрыты километровым слоем льда. Это привело бы к вечной зиме на Земле.

Однако, как мы знаем, Земля смогла каким-то образом справиться с похолоданием, и учёные долго не могли найти этому объяснение. Одно из объяснений основано на том, что вулканическая активность вызвала парниковый эффект, который разогрел нашу планету. Тем не менее нет геологических подтверждений наличию большого количества CO2 в атмосфере Криогенного периода.

Другая проблема теории замёрзшей Земли заключается в отсутствии массового вымирания в Криогенном периоде. Если бы океаны действительно покрылись льдом километровой толщины, их экосистема подверглась бы сильному удару. Однако ничего такого обнаружено не было.

«Предположение, что когда-то Земля была целиком покрыта льдами, остаётся спорным», — сказал Ричард Пелтье, физик из университета Торонто.

В настоящее время разрабатывается альтернативная теория, названная «слякотная Земля». Согласно ей, Земля была покрыта льдами, но в районе экватора оставались открытые воды. Учёные больше склоняются к этой новой теории, поскольку она соответствует их наблюдениям.

Компьютерное моделирование также показало, что существенную роль в регуляции климата на Земле играли океанские течения — они не дали Земле полностью замёрзнуть. Соль и её коллеги теперь изучают другие аспекты, которые регулировали климат нашей планеты в прошлом. Например, во время Криогенного периода день длился всего 21,9 часа, что влияло на атмосферную динамику.

Результаты данного исследования могут вызвать пересмотр границ зоны обитаемости вокруг других звёзд. Планеты с океаном на поверхности, такие как Земля, могут обладать естественным механизмом защиты от глобального замерзания, а это значит, что жидкая вода во Вселенной встречается гораздо чаще, чем мы думали ранее.

Источник

«Земля-снежок»: новые предположения о том, как наша планета превратилась в ледяную пустыню

Ученые выдвигали множество различных версий причин глобального оледенения Земли, но вывести единую причину произошедшего им так и не удалось. Однако ученые уверены, что временные заморозки в какой-то момент достигли критической отметки, и это произошло в результате сильного уменьшения количества солнечного света, поступающего на Землю, или же снижения уровня содержания углекислого газа в атмосфере. Этих факторов достаточно для того, чтобы лед начал распространяться по всей планете.

Недавно ученые из Массачусетского технологического института посчитали нужным оспорить некоторые положения этой гипотезы. По их словам, Земля превратилась в «снежок» не столько в результате сильного снижения количества солнечного света, сколько по причине скорости и интенсивности этого процесса. Иначе говоря, притоку солнечной радиации к планете не обязательно падать до критической отметки, чтобы Земля полностью покрылась льдом: ученые считают, что все дело в скорости, с которой Земля перестала получать среднее количество солнечной радиации за короткий период геологического времени.

Свои утверждения ученые подкрепили математической моделью земного климата. При создании модели учитывались все необходимые факторы: количество поступающей солнечной радиации, температура поверхности, концентрация углекислого газа в атмосфере, а также влияние погодных условий на содержание CO2. Настроив эти параметры определенным образом, ученые смогли смоделировать климатическую ситуацию «Земли-снежка».

Предположения ученых оправдали себя: менее вероятно, что планета полностью покрылась льдом в результате критического снижения количества поступающего солнечного света. Скорее, оледенение более вероятно могло произойти при условии достаточно быстрого падения уровня поступающей солнечной радиации. В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the Royal Society A, говорится, что быстрое и резкое снижение притока солнечной радиации могло произойти как результат вулканических извержений или биологических процессов, создающих огромные тучи, блокирующие солнечный свет.

Ученые также обратились и к данным исследований экзопланет, чья среда может напоминать земную. Выяснилось, что такие экзопланеты могут так же, как и Земля периодически подвергаться глобальному оледенению при условиях резкой смены климата. Ученые отметили, что эти выводы вносят новые коррективы в научное понимание потенциальных условий возникновения жизни на экзопланетах.

Источник

Теория гигантского ледникового периода, известная как «Земля-снежок», подверглась пересмотру.

28-05-2009, 10:38 | Наука и техника / Теории и гипотезы | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (5 764)

Палеонтологи считают, что массовая гибель жизни на планете 700 млн лет назад стала не следствием, а причиной глобального похолодания.

«Земля-снежок»

По мнению палеонтологов, в криогенийский и эдикарский периоды протерозойской эры (примерно 726−635 лет назад) наша планета переживала очередную катастрофу. Тогда Земля полностью покрылась льдом. Эту теорию ученые назвали «Земля-снежок». Как говорят палеонтологи, слои, датированные этим временем, содержат крайне мало ископаемых остатков. Это значит, что произошло массовое вымирание видов. Многие исследования этого периода строились на изучении ископаемых микроорганизмов.

Ученые считают, что во время глобального оледенения практически все достаточно сложно организованные (имеющие ядро и оболочку) водоросли, к сожалению, исчезли. Например, архитархи. И эволюция спустилась на ступень ниже. А когда ледник растаял, появились безъядерные водоросли, и, главное, повсюду стали распространяться бактерии.

Новые свидетели эпохи

До настоящего времени у палеонтологов не возникало сомнений в том, что вымирание видов и перестройка сообществ микроорганизмов связаны с похолоданием климата и наступлением глобального ледникового периода. Но ученые из Калифорнийского университета (University of California), Университета штата Юта (Utah State University) и Университета Квебека в Монреале (University of Quebec at Montreal) под руководством доктора Робин Нади (Robin M. Nady) подвергли эту гипотезу большому сомнению.

Им удалось обнаружить в толще Чуар в Гран-Каньоне (Аризона, США) ископаемые остатки, перевернувшие традиционное представление о событиях той эпохи. Эти остатки говорят о том, что глобальное вымирание видов произошло за 16 млн лет до оледенения. Более того, ученые попытались разобраться в причинах этого вымирания.

Причины гибели

В толще пород у подножия Большого Каньона (Аризона, США) доктор Нади обнаружила множество разных ископаемых остатков протерозойских организмов, а также обширные залежи органического углерода. Действительно, добавляет доктор Нади, это место хорошо известно благодаря своим запасам углерода, и им давно очень интересуются нефтяные и газовые компании. По мнению ученых, накопление углерода связано с ростом продуктивности сообществ водорослей, в основном цианобактерий. Но такой безудержный рост негативно сказался на морских экосистемах. Органическое вещество просто не успевало разлагаться в толще воды, а все новые и новые растения продолжали появляться. Постепенно они закрыли всю поверхность воды, перекрыв доступ кислорода. Аэробные обитатели – примитивные животные, а их к тому моменту было уже достаточно много, и водоросли просто задохнулись от нехватки кислорода.

Исчезли и высокоорганизованные водоросли акритархи. Соответственно, вымирание стало не следствием похолодания, а его причиной. Резкое сокращение численности аэробных организмов привело к огромному сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу. А идущих параллельно процессов связывания углекислого газа силикатами никто не отменял. С течением времени атмосфера все больше освобождалась от углекислоты, охлаждалась, и в итоге Земля полностью покрылась льдом. Что и приводит к тому периоду, который палеонтологи называют «Земля-снежок».

Разморозка

Напомним, что, согласно теории «Земля-снежок» (Snowball Earth), примерно 726−635 млн лет назад наша планета действительно очень напоминала снежок. Температура упала настолько, что на экваторе мороз достигал – 50°С. Такая низкая температура еще поддерживалась и льдом – солнечные лучи просто отражалось от него. К тому же облаков практически не было – водяной пар при такой температуре не образовывался в достаточной концентрации. Однако силикаты оказались покрыты большим слоем льда, что затормозило связывание углекислоты. Но вулканы продолжали извергаться, и за миллионы лет извержений накопилось достаточное количество парниковых газов — метана и углекислого газа, удерживающих тепло, отраженное от поверхности Земли.

Благодаря этому температура воздуха стала немного повышаться. Постепенно части материков начали освобождаться ото льда. И тогда, чрезвычайно быстро по геологическим меркам — примерно за 1000 лет, лед растаял. К этому времени под слоем льда образовалась новая экосистема, которая и обеспечила дальнейший приток углекислого газа в атмосферу Земли и не дала ей замерзнуть.

Работу палеонтологов можно найти в журнале Nature Geoscience.

Источник

До зарождения жизни Земля была ледяным шаром?

Считается, что ранняя Земля была раскаленной: в частности, температура воды в океанах достигала 85 градусов по Цельсию. Однако анализ южноафриканских пород, сформированных в архейский период, 3,5 миллиарда лет тому назад, показал, что в те отдаленные времена наша планета, напротив, могла быть покрыта льдом, благодаря чему и зародилась жизнь…

Архейские холода

Теория «Земля-снежок» («Snowball Earth») предполагает, что более 700 миллионов лет назад наша планета была гигантским снежным комом: от полюсов до экватора ее покрывала корка льда. Этот великий ледниковый период продолжался десятки миллионов лет.

Однако стоило данной теории появиться, как вскоре ее отклонили как невозможную. Тем не менее в последнее время стало появляться все больше доказательств в ее пользу…

Мартен де Вит из Университета имени Нельсона Манделы в Порт-Элизабет (Южная Африка) и его коллеги занимались изучением пород пояса Гринстоун, сформировавшегося на широте от 20 до 30 градусов. Измерение баланса кислородных изотопов внутри этих пород показало, что океаны в период их формирования были скованы льдом.

Это расходится с результатами предыдущих исследований, согласно которым температура в архейский период была гораздо выше. Ученые из Университета Манделы предположили, что их предшественникам попадались другие породы, подвергавшиеся воздействию гидротермальных источников (так называют горячие ключи, бьющие со дна океана).

Де Вит и его коллега Гаральд Фёрнс из Бергенского университета, в свою очередь, взяли для исследования океанические осадочные породы, на которые гидротермальные источники не воздействовали. Им удалось обнаружить доказательства формирования гипса, что возможно лишь в глубоководных местах и там, где есть холодная вода.

Чтобы не ошибиться с выводами, эксперты также исследовали более молодые породы, формировавшиеся на меньшей океанской глубине и выше уровня моря. В них были найдены мелкие ленточные алевролиты с отдельными вкраплениями гальки. По мнению специалистов, это напоминает донные отложения, образующиеся, как правило, в мелководных частях океана, скованных льдом.

Лед и молекулы жизни

Научное сообщество, разумеется, не могло принять заключения команды Де Вита безоговорочно. Ряд исследователей заявили, что такой минерал, как гипс, может расти и при температуре воды около 80 градусов. Между тем, Де Вит убежден, что при таких высоких температурах гипс возникает только на мелководных участках, где происходит испарение воды, а те гипсовые кристаллы, которые изучала его группа, сформировались на глубине 2-4 километров.

Кстати, незадолго до исследования Де Вита другая научная группа, исследовавшая изотопы кислорода в поясе Гринстоуна, пришла к выводу, что вода в архейскую эру была не горячей и не ледяной, а относительно прохладной, как в современных тропических океанах…

А как же с зарождением жизни? Мы принимаем за истину, что она появилась из воды, но что это была за вода? Дело в том, что некоторые исследования показывают: живые организмы могли начать развиваться и в замерзшей воде: основные органические соединения сохраняют устойчивую структуру даже при очень низких температурах.

Более того: некоторым органическим молекулам, являющимся ключевыми для зарождения жизни, холод и вовсе может идти на пользу, заставляя их становиться более концентрированными.

Лабораторные исследования подтверждают эту гипотезу: они показали, что «ледяные условия» усиливают синтез некоторых важных молекул и замедляют процесс распада неустойчивых молекул, который нередко начинается сразу после их образования.

Что общего между пустыней Намиб и Северным Ледовитым океаном?

Вот еще одно «неоспоримое» доказательство «ледяной» гипотезы. В июле прошлого года команда геологов под руководством Пола Хоффмана изучила каменные породы на территории пустыни Намиб, обнаруженные в 90-х годах прошлого столетия. Когда-то они лежали не посреди горячей песчаной пустыни, а на океанском дне.

Оказалось, что эти камни схожи по составу с теми, что образуются на дне Северного Ледовитого океана. Следовательно, Великий Ледниковый период был все же достаточно масштабным и затронул практически все районы планеты.

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Источник