Геологи обнаружили наиболее полную на сегодняшний день геологическую летопись, подтверждающую гипотезу «снежного кома Земли» в Стертское оледенение, в горной породе Порт-Аскайг, покрывающей Ирландию и Шотландию. Это ключевой период, когда земной шар был полностью покрыт толстым слоем льда, между 720 и 635 миллионами лет назад, и который, как считается, способствовал возникновению сложной многоклеточной жизни.
Великое Стертское оледенение, продолжавшееся около 60 миллионов лет, стало первым из двух ледниковых периодов, характеризующих криогенную эпоху Земли. Эти периоды получили прозвище «Земля-снежок», поскольку лед покрывал почти всю поверхность земного шара, простираясь до экватора. За миллиарды лет до этого периода на Земле был жаркий, влажный тропический климат, а жизнь состояла исключительно из одноклеточных организмов (цианобактерий).
Геологические данные свидетельствуют о том, что масштабы и продолжительность ледниковых периодов формировали континентальные ландшафты как никогда ранее. За ними следуют крупные послеледниковые эрозии, когда лед отступает после возвращения более теплых температур.
Исследования показали, что формация Порт-Аскайг, расположенная на шотландском архипелаге Гарвеллакс, может быть одной из геологических летописей стертского снежного покрова Земли. Она состоит из геологических пластов, в которых чередуются гляциогенные диамиктиты (тип горной породы, состоящий из отложений, содержащих частицы разного размера) и негляциогенные песчаники.
Однако последствия ледниковых процессов, связанных с таким обширным и продолжительным оледенением, как стертское, до сих пор плохо изучены. Проведя новый анализ формации Порт-Аскайг, исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL), Университета Милан-Бикокка (Италия) и Университета Биркбек в Лондоне подтвердили, что это уникальная структура, которая предоставляет надежные доказательства перехода к стертскому снежному покрову Земли.
«В большинстве районов мира не было возможности наблюдать этот удивительный переход, поскольку древние ледники скребли и размывали лежащие под ними породы. Но в Шотландии, чудесным образом, этот переход виден«, — объясняет Элиас Рюген, сотрудник Калифорнийского университета наук о Земле и ведущий автор нового исследования, опубликованного в , в пресс-релизе UCL.
Переход от тропической среды к «Земле-снежок»
Для проведения анализа исследователи собрали образцы песчаника из формации Порт-Аскайг (толщина 1,1 километра) и из формации Гарбх Эйлих, более древней формации, расположенной на 70 метров ниже. Команда проанализировала кристаллы циркона — чрезвычайно стойкие минералы, которые можно точно датировать благодаря содержанию урана — радиоактивного элемента, который распадается на свинец с регулярной скоростью. Для точной датировки пород были также проведены геохимические анализы.
Анализ показал, что породы сформировались между 720 и 662 миллионами лет назад. Полученные данные свидетельствуют о четком переходе от жаркой и влажной тропической среды к снежной Земле. В частности, карбонатная порода из формации Гарбх Эйлих имеет признаки формирования в тропических водах. Для сравнения, породы, сформировавшиеся в то же время в Северной Америке и Намибии, не демонстрируют таких же следов перехода, вероятно, из-за эрозии, вызванной динамикой ледников.
Ключевой период, способствовавший возникновению многоклеточной жизни?
Исследователи считают, что этот переход, вероятно, способствовал возникновению многоклеточной жизни. Первые окаменелости сложных организмов относятся к концу Стертского оледенения, когда ледяные шапки начали отступать. До этого периода на Земле существовали только одноклеточные организмы. Карбонатные породы в Гарбх Эйлих свидетельствуют о среде, в которой процветала цианобактериальная жизнь.
«Слои горных пород, обнажившиеся в Гарбеллахе, уникальны в мире. Под породами, отложившимися во время невообразимо холодного Стуртийского оледенения, лежат 70 метров более древних карбонатных пород, сформировавшихся в тропических водах. Эти слои свидетельствуют о тропической морской среде с процветающей цианобактериальной жизнью, которая постепенно охлаждалась, ознаменовав конец примерно миллиарда лет существования умеренного климата на Земле«, — объясняет Рюген.
Из-за своего альбедо (отражающей способности поверхности) ледяные шапки быстро отступили бы. Многоклеточная жизнь, возникшая после этого отступления, появилась так же быстро, учитывая геологическое время. Она очень похожа на формы жизни, возникшие около 500 миллионов лет назад, и является свидетельством удивительной эволюционной адаптации. Согласно одной из теорий, враждебная среда Земли Стертского оледенения способствовала появлению альтруизма (поведения, при котором особь увеличивает селективную ценность другой особи, уменьшая при этом свою собственную). Таким образом, одноклеточные организмы научились бы сотрудничать, чтобы сформировать многоклеточную жизнь, более способную выживать при изменениях окружающей среды.
«Отступление льда было бы катастрофой. Жизнь привыкла к десяткам миллионов лет глубокой заморозки. Как только планета потеплела, всему живому пришлось бы начать гонку вооружений, чтобы приспособиться. Выжившие стали предками всех животных«, — предполагает Грэм Шилдс из Калифорнийского университета, соавтор исследования.
Исследователи считают, что эти результаты могут стать весомым аргументом в пользу того, чтобы местонахождение Порт-Аскайг было классифицировано как маркер начала криогенного периода. Известный как Глобальный пограничный стратотипный разрез и точка (GSSP), он является геологическим маркером глобального значения. Он также известен как «золотая точка», поскольку для обозначения границы в скалу вбито золотое острие.