Стуртійське заледеніння стало кліматичним лихом, що саме себе посилювало: крига відбиває більше сонячного випромінювання, аніж вода або земля, тому Земля ставала дедалі холоднішою, що, у свою чергу, зумовлювало подальше зростання льодовиків.
Під час льодовикових періодів Земля могла перетворитися на снігову кулю / © MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Приблизно 717 мільйонів років тому Земля стала крижаною пусткою, де океани були відрізані від сонячного світла. Нове дослідження продемонструвало, що температура води в океанах тоді досягала екстремальних −15°C.
Про це інформує Space.com.
Зледеніння на Землі
Близько 717 мільйонів років тому Земля пережила епоху глобального зледеніння. Крижаний покрив розповсюдився від полярних широт аж до екватора, а темні, вкриті льодом океани залишилися без сонячного світла, потрібного для фотосинтезу. В цей час планета стала майже незнайомою — своєрідною «сніговою кулею», де навіть морська вода була холоднішою за точку замерзання.
Вчені оприлюднили першу пряму оцінку температури океану того періоду — близько −15°C ± 7°C. Якщо ці дані підтвердяться, це буде найнижчий відомий показник температури морської води за всю історію планети.
Солоність води в океанах
Щоб залишатися в рідкому стані за таких умов, вода повинна була бути надзвичайно солоною. Дослідження засвідчило, що в деяких частинах океану під час стуртійського зледеніння, яке тривало близько 57 мільйонів років, солоність могла бути вчетверо вищою за сучасну.
«Ми маємо справу з дуже солоними розсолами. Подібне ми бачимо сьогодні в Антарктиді»», — роз’яснив геолог Росс Мітчелл з Інституту геології та геофізики Китайської академії наук.
Він зауважив, що давні розсоли були ще холоднішими, ніж приблизно −13°C у солоній воді під кригою антарктичного озера Віда.
Земля була під крижаним покровом
Стуртійське заледеніння стало кліматичною катастрофою, що сама себе посилювала: крига віддзеркалює більше сонячного випромінювання, аніж вода чи суша, тому планета ставала дедалі холоднішою, що сприяло подальшому накопиченню льодовиків. Зрештою майже вся Земля опинилася під крижаним покровом завтовшки до кілометра.
Ця епоха залишила унікальні геологічні сліди — іржаво-червоні залізисті породи, які формувалися там, де континентальні льодовики контактували з покритими кригою морями. Саме ці відкладення науковці використали як природний «термометр».
Вони утворюються у воді, збагаченій розчиненим залізом: кисень перетворює розчинні форми металу на тверді оксидні сполуки. Через це більшість таких порід дуже давні — вони виникли або до насичення атмосфери киснем близько 2,4 мільярда років тому, або під час глобального зледеніння, коли океани були відірвані від повітря льодовиковим покривом.
Залізо періоду «снігової кулі»
Найбільш розповсюджений ізотоп — залізо-56, тоді як легший ізотоп залізо-54 окиснюється швидше. Внаслідок цього розчинене залізо поступово збагачується важчим ізотопом. У давніх безкисневих океанах цей процес повторювався багато разів, тому стародавні залізисті породи мають особливо «важкий» ізотопний склад.
Залізо періоду «снігової кулі» виявилося ще важчим. Дослідники висловили припущення, що поясненням є температура: мінерали, які утворюються в холодній воді, мають важчий ізотопний склад. Спираючись на оцінку, що архейські океани мали приблизно 25°C, вони розрахували, що під час глобального зледеніння вода могла бути приблизно на 40°C холоднішою.
«Це дуже цікавий і новаторський спосіб отримати нові відомості з ізотопних даних заліза. Досить парадоксально, що для розуміння подій 700 мільйонів років тому доводиться використовувати ще старіші породи як еталон», — зауважив геохімік Енді Герд з Океанографічного інституту Вудс-Холла, який не брав участі в дослідженні.
Водночас він підкреслив, що результати слід сприймати насамперед як доказ дуже низьких температур океану, хоча точне значення могло відрізнятися від −15°C.
Також науковці вивчили ізотопи стронцію та барію і дійшли висновку, що солоність давньої морської води могла в кілька разів перевищувати сучасну. Геохімік Йохен Брокс з Австралійського національного університету зазначив, що ці результати узгоджуються з його власними оцінками давніх австралійських відкладень.
За словами вченого, ці породи сформувалися в настільки концентрованому розсолі, що він міг залишатися рідким приблизно до -7°C. Подібні висновки, отримані різними способами, роблять сценарій екстремального холоду значно більш переконливим.
«Було дуже цікаво отримати додаткове підтвердження того, що насправді тоді було дуже-дуже холодно», — підсумував він.
До слова, вчені з’ясували, що навіть віддалений Марс здатний впливати на клімат Землі та ініціювати льодовикові періоди. Професор Стівен Кейн за допомогою комп’ютерного моделювання встановив, що гравітація Червоної планети впливає на орбіту та нахил Землі, що є важливим у циклах Міланковича. Дослідження підтвердило, що ці гравітаційні коливання корелюють із геологічними даними в океанічних осадах. Зокрема, Марс бере участь у формуванні кліматичних циклів тривалістю 100 тисяч та 2,3 мільйона років, які визначають чергування періодів зледеніння та потепління протягом останніх мільйонів років.