Блог

Nov 17, 2023

Жизнь, возможно, сохранилась далеко к северу от экватора во время «Земли-снежка»

Более 600 миллионов лет назад планета была заморожена от полюса до полюса.

Более 600 миллионов лет назад планета была заморожена от полюса до полюса, покрыта ледяными щитами толщиной в полкилометра, которые затемнили каждый океан. Как морская жизнь сохранялась на Земле-снежке, как называют этот негостеприимный период, долгое время оставалось загадкой.

Новое исследование подтверждает идею о том, что глобальное оледенение не было всеобъемлющим. Геохимические данные древних пород позволяют предположить, что зоны открытого океана могли присутствовать к северу от Тропика Рака, региона, который ранее считался слишком холодным для существования жизни в этот период. «Существует обитаемая зона», — говорит Шухай Сяо, геобиолог из Политехнического института и государственного университета Вирджинии и соавтор новой работы. И оно «возможно, шире, чем считалось ранее».

Однако другие учёные пока в этом не убеждены. При моделировании климата возникают проблемы с созданием даже свободного ото льда экватора в периоды Земли-снежка. Возможность того, что за пределами тропиков существовал открытый океан, «делает эту вещь действительно трудной для восприятия», — говорит Пол Хоффман, геолог из Гарвардского университета, который первым выдвинул гипотезу Земли-снежка.

Климатические модели с 1960-х годов показали, как глубокие заморозки на планете могут возникнуть в результате простой петли обратной связи. Когда температура падает, ледяные шапки Земли расширяются, отражая солнечный свет и вызывая дальнейшее похолодание. Если льду удастся проползти примерно до 30–40° широты — примерно там, где сегодня находятся Северная Африка и континентальная часть США, — глобальный климат вступит в цикл безудержного замерзания, и ледники в конечном итоге покроют всю планету в течение нескольких сотен лет.

Геологические данные показывают, что Земля пережила как минимум два таких периода. Самый последний из них известен как Маринойский ледниковый период, произошедший между 654 и 635 миллионами лет назад. Жизнь была ограничена океанами, и крупным существам еще предстояло эволюционировать, но окаменелости показывают, что микроскопические эукариоты, такие как водоросли, жили до и после этого эпизода. По словам Сяо, таким организмам необходим солнечный свет и открытая вода. «Вы должны представить себе какое-то убежище, где эти водоросли смогут выжить».

Предыдущие исследования показали, что штормовые течения, возможно, открыто циркулировали в мелководных морях в то время, хотя большая часть доказательств остается неоднозначной. Чтобы изучить условия в этот период, Сяо и его коллеги исследовали тонкий слой темного сланца, обнаруженный в Национальном лесу Шэньнунцзя на юге Китая и датируемый Маринойским периодом. Исследователи полагают, что сланец произошел из богатой минералами океанской грязи, отложившейся в средних широтах, возможно, между 30° и 40° северной широты.

Сяо и его коллеги обнаружили, что сланец не только полон различных окаменелостей водорослей, но и соединений азота. Толстый ледяной щит отрезал бы океаны от атмосферы, не позволяя кислороду проникать в их воды. Но соединения азота были обнаружены на уровнях, аналогичных уровням в современных океанах, что позволяет предположить, что это насыщенные кислородом воды, в которых азот и кислород могли свободно взаимодействовать.

Результаты показывают, что область, откуда взялся сланец, возможно, не была покрыта льдом, а вместо этого была местом обитания фотосинтезирующих организмов, сообщает команда сегодня в журнале Nature Communications. Если это правда, то разработчикам климатических моделей придется скорректировать свои симуляции и найти способы поддерживать открытый океан в течение длительного периода времени, говорит Сяо.

«Результаты согласуются с многочисленными доказательствами других исследований, которые указывают на благоприятные условия на аналогичных широтах во время ледникового периода», — говорит Кэрол Делер, геолог из Университета штата Юта, не принимавшая участия в работе.

Но Хоффман по-прежнему считает, что более вероятно, что окаменелости произошли от микроскопических водорослей, которые прятались в крошечных неглубоких лужах пресной воды на вершинах ледников. Сегодня такие бассейны появляются на полярных ледниковых покровах и служат убежищем для микробов, адаптированных к холоду.

По словам Хоффмана, все современные водоросли произошли от пресноводных видов, предполагая, что те, что обитали в морях, были уничтожены во время периода Земли-снежка и впоследствии должны были повторно эволюционировать, чтобы вернуться в океан. «Я не считаю выживание проблемой», добавляет он, «и эта статья не решает ее».