Pod koniec ostatniej globalnej epoki lodowcowej głęboko zamarznięta Ziemia osiągnęła wbudowany limit zmian klimatycznych i rozmroziła się, tworząc błotnistą planetę.
Wyniki badań przeprowadzonych pod kierunkiem Virginia Tech dostarczają pierwszych bezpośrednich dowodów geochemicznych na istnienie błotnistej planety – zwanej inaczej erą „oceanicznego świata pióropuszów” – kiedy wysoki poziom dwutlenku węgla zmusił zamarzniętą Ziemię do rozpoczęcia masowego, szybkiego okresu topnienia.
„Nasze wyniki mają ważne implikacje dla zrozumienia, jak zmienił się klimat Ziemi i chemia oceanów po ekstremalnych warunkach ostatniej globalnej epoki lodowcowej” – powiedział główny autor Tian Gan, były badacz ze stopniem doktora w Virginia Tech. Gan współpracował z geologiem Shuhai Xiao nad badaniem, które zostało opublikowane 5 listopada w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
Głęboko zamarznięta Ziemia
Ostatnia globalna epoka lodowcowa miała miejsce około 635–650 milionów lat temu, kiedy naukowcy uważają, że globalne temperatury spadły, a polarne czapy lodowe zaczęły pełzać wokół półkul. Rosnący lód odbijał więcej światła słonecznego od Ziemi, uruchamiając spiralę spadku temperatur.
„Jedna czwarta oceanu została zamarznięta z powodu wyjątkowo niskiego poziomu dwutlenku węgla” – powiedział Xiao, który niedawno został przyjęty do Narodowej Akademii Nauk.
Kiedy powierzchnia oceanu została uszczelniona, łańcuch reakcji ustał:
Obieg wody został zamknięty. Brak parowania i bardzo mała ilość deszczu lub śniegu. Bez wody nastąpiło ogromne spowolnienie procesu pochłaniania dwutlenku węgla zwanego wietrzeniem chemicznym, podczas którego skały ulegają erozji i rozpadowi. Bez wietrzenia i erozji dwutlenek węgla zaczął gromadzić się w atmosferze i zatrzymywać ciepło.
„To była tylko kwestia czasu, zanim poziom dwutlenku węgla będzie na tyle wysoki, że przełamie wzór lodu” – powiedział Xiao. „Kiedy to się skończyło, prawdopodobnie skończyło się katastrofalnie”.
Pióropuszowy świat
Nagle zaczęło robić się ciepło. Czapy lodowe zaczęły się cofać, a klimat Ziemi gwałtownie cofał się w kierunku wilgotnego i wilgotnego. W ciągu zaledwie 10 milionów lat średnia globalna temperatura wzrosła z minus 50 do 120 stopni Fahrenheita (minus 45 do 48 stopni Celsjusza).
Ale lód nie stopił się i nie zmieszał się jednocześnie z wodą morską. Wyniki badań ukazują zupełnie inny świat, niż możemy sobie wyobrazić: rozległe rzeki wody lodowcowej pędzące niczym odwrotne tsunami z lądu do morza, a następnie gromadzące się na powierzchni wyjątkowo słonej, wyjątkowo gęstej wody oceanicznej.
Naukowcy przetestowali tę wersję prehistorycznego świata, przyglądając się zestawowi skał węglanowych, które powstały pod koniec globalnej epoki lodowcowej.
Przeanalizowali pewną sygnaturę geochemiczną, czyli względną obfitość izotopów litu, zarejestrowaną w skałach węglanowych. Według teorii oceanów pióropuszowych geochemiczne sygnatury słodkiej wody będą silniejsze w skałach powstałych pod przybrzeżną wodą roztopową niż w skałach powstałych na morzu, pod głębokim, słonym morzem – i dokładnie to zaobserwowali naukowcy.
Odkrycia pozwalają lepiej skupić się na granicach zmian środowiskowych, powiedział Xiao, ale dają także naukowcom dodatkowy wgląd w granice biologii i odporność życia w ekstremalnych warunkach – gorąco, zimno i błoto.
Współpracownicy badania to:
Ben Gill, Virginia Tech, profesor nadzwyczajny geochemii osadów Morrison Nolan, były student, obecnie na Uniwersytecie Denison. Współpracownicy z Chińskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu Maryland w College Park, Uniwersytetu w Monachium w Niemczech, Uniwersytetu Karoliny Północnej w Chapel Hill, i Uniwersytet Nevady w Las Vegas