Где-то 600–700 млн лет тому назад на Земле приключилось нечто трудно представимое: она замёрзла и притом капитально. Суша, находившаяся в то время целиком в приэкваториальных и тропических областях, несёт на себе чёткие отпечатки присутствия массивных ледников. Представляется достаточно очевидным, что на полюсах нашей планеты в то время тоже вряд ли было слишком жарко.
На этом базируется гипотеза глобального протерозойского суперобледенения, известная как «Snowball Earth» – «Земля-Снежок».
Когда такая гипотеза была высказана впервые, на неё обрушилась жесточайшая критика. Возражения сводились к двум основным тезисам: Земля не могла попасть в такое состояние и не могла из такого стояния выйти. Поясним: оледенения на Земле бывали часто, но только не оледенения планетарных масштабов. У нашей мудрой планеты есть эффективные системы обратной связи, препятствующие событиям такого рода. Действительно, при падении температуры океана растворимость газов нём растёт, так что углерод органического происхождения должен был эффективно связываться в углекислый газ и через взаимодействие океан - атмосфера насыщать последнюю, вплоть до резкого усиления парникового эффекта. Этот эффект ещё до окончания сковывания планеты льдами резко выровнял бы температуру, не допустив глобального оледенения.
Наконец, если бы вдруг это и случилось, отмечали противники гипотезы, разморозка была бы крайне затруднена, а тотальная гибель жизни неизбежна. Без открытой ото льдов воды в атмосфере почти не было бы облаков, а высокая отражающая способность льда вела бы к потере Землёй энергии, полученной с солнечным светом. Какой механизм мог бы нагреть её, когда даже вулканическая деятельность под ледниковым щитом затруднительна (как в сегодняшней Антарктиде), а значит, осложнено и вторичное насыщение углекислым газом? К тому же, если температура на экваторе была близка к антарктической, на полюсах теоретически мог выпасть сухой лёд, дополнительно выводивший углекислый газ из атмосферы.
Геолог Хуэй Мин Бао (Huiming Bao) из Университета штата Луизиана (США) был одним из противников гипотезы «Земля-Снежок». Но исследования образцов горных пород упомянутого периода привели учёного к мнению о правоте этой красивой снежно-ледяной гипотезы. Однако важно было ответить на второй вопрос: как и когда полностью замёрзшая Земля могла оттаять, если ледяное покрытие и отсутствие облаков, напротив, должны были охладить её до крайнего предела?
Чтобы решить эту головоломку, учёные исследовали образцы сульфата бария – барита, образовавшегося в ту далёкую эпоху. Как выяснилось после изотопного анализа баритов из Южного Китая, именно в этих минералах, близких по своему генезису к периоду глобального оледенения, был обнаружен сильный дефицит кислорода-17 и избыток кислорода-18 в сравнении с нормальными земными концентрациями этих изотопов. Сперва столь странное изотопное состояние кислорода приписали эффекту сильнейшей эрозии, характерной для периода, последовавшего вслед за отступлением ледников. Однако оледенений на Земле было много, а вот слоёв горных пород, обеднённых изотопом кислород-17, пока замечено не было.
Как полагает в связи этим сам г-н Бао, это значит, что время резкого обеднения баритов 17O может быть маркером длительности периода, когда формирующиеся бариты были лишены доступа к такому кислороду. Хотя он считает преждевременным называть точные причины изотопного обеднения, учёный полагает, что уже сейчас можно использовать его для датирования периода «глобального оттаивания». Согласно его расчётам, такие аномально обеднённые кислородом-17 бариты характерны для периода длящегося не более 0,00–0,99 млн лет.
 |
Микрофотографии баритов, обедненных кислородом-17. Huiming Bao et al, препринт 5 февраля , 2013, doi: 10.1073/pnas.1213154110 |
Авторы исследования увязывают процесс восстановления нормального содержания изотопа кислорода-17 с восстановлением нормального состава атмосферы. По их мнению, чтобы выйти из климатического нокаута и «растаять», Земле требовалось иметь атмосферу, содержащую в 350 раз больше углекислого газа, чем сегодня. Они полагают, что такая концентрация сопровождалась малым количеством кислорода в атмосфере или же его почти полным отсутствием.
После того как вулканы доставили в атмосферу избыточное количество углекислого газа, который на замёрзшей Земле некому (нечему) было потребить, началось сверхинтенсивное глобальное потепление с положительной обратной связью. В период потепления и восстановления нормального состояния планеты, рассуждают авторы работы, содержание кислорода-17 должно было быть минимальным.
Иными словами, нормальное положение дел восстановилось по геологическим меркам быстро — менее чем через миллион лет. Чрезвычайно быстро, если учесть катастрофический характер оледенения и связанный с ним процесс массового вымирания организмов. Строго говоря, раскрученный в 1980-х годах сценарий ядерной зимы не столь жесток, как описываемое американскими учеными событие, якобы случившееся в эпоху Земли-Снежка.
«Что бы ни произошло на Земле, она восстановится и восстановится весьма быстро, — подчёркивает Хуэй Мин Бао. — Планета выжила, и жизнь продолжилась даже после этого убийственного события. Единственное, что изменилось, — набор жителей.
Другими словами, что бы люди ни делали на Земле, Жизнь устоит. Вот только останутся ли на Планете Ноmo Sapiens?»
Отчёт об исследовании ученых опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, там же можно ознакомиться и с его полным текстом.
P.S. Как следует из приведенного материала профессору Хуэй Мин Бао пока еще не вполне ясна природа выявленного в его лаборатории 17O изотопного обеднения баритов. Это связано, прежде всего, со сложностью механизмов, вызвавших этот нетривиальный эффект, реализовавшийся в минеральном веществе в удаленное от нас протерозойское время. Для более надежной интерпретации полученных результатов, по-видимому, необходимо проведение дополнительных комплексных исследований с привлечением в качестве объектов также и других кислород-содержащих минералов (карбонатов, сульфатов, оксидов и пр.).
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
Подготовлено по материалам: Phys.Org и PNAS ;
http://dp.led-helios.ru/science/1388-deficit-kisloroda-17-ykazal-na-skorost-razmorajivaniia-zemli-snejka.html
