Ziemia śnieżka - nie taka znowu nieprzyjazna dla życia?
„Ziemia śnieżka” (czy śnieżna kula od ang. Snowball Earth) to hipoteza głosząca, że Ziemia pod koniec prekambru została całkowicie lub prawie całkowicie pokryta lądolodem w wyniku ówczesnego zlodowacenia. Poszczególne modele zakładają różny zasięg pokrywy lodowej, ale wszystkie zgadzają się, że było to zjawisko o charakterze globalnym. Ekstremalnie niskie temperatury, według tej hipotezy, uniemożliwiły trwanie życia na planecie, chociaż wielu naukowców twierdzi, że nie cała biosfera mogła ulec zamrożeniu.
Ponad 600 milionów lat temu nasza planeta była zamarznięta od bieguna do bieguna, pokryta półkilometrowej grubości warstwą lodu, którym pokryte były również wszystkie oceany. To, w jaki sposób życie morskie utrzymywało się w czasie panujących wówczas tak ekstremalnych warunków, od dawna stanowiło tajemnicę. Niemalże od początku postawienia takiej hipotezy naukowcy podejrzewali, że nie cała biosfera mogła ulec zamrożeniu. Według zwolenników takiej teorii na dnach oceanów mogły funkcjonować ekosystemy kominów geotermalnych będących konsekwencją procesów wulkanicznych. Źródła gorącej wody mogły zawierać wiele związków siarki oraz żelaza. Naukowcy badający obecne grzbiety śródoceaniczne dowiedli, że znajdują się tam liczne kominy hydrotermalne, w których okolicach rozwijają się bogate ekosystemy tętniące życiem. Związki siarki, żelaza i inne substancje mineralne są wykorzystywane przez wiele organizmów prokariotycznych, w tym bakterie i archeony.
Najnowsze badania, w których brał udział Shuhai Xiao, geobiolog z Virginia Polytechnic Institute and State Universityand, również sugerują, że globalne zlodowacenie nie było wszechogarniające. Geochemiczne dowody ze starożytnych skał sugerują, że strefy otwartego oceanu mogły rozciągać się na północ od zwrotnika Raka, czyli regionu, który wcześniej był uważany za zbyt zimny, by mogło w nim trwać życie. Wielu naukowców nie przejawia jednak aż tak wielkiego entuzjazmu do tej teorii. Ich symulacje klimatyczne dotyczące Ziemi śnieżki wykluczają istnienie wolnego od lodu nawet regionu równika.
Modele klimatyczne od lat 60-tych XX wieku pokazują, że głębokie zamrożenia planet mogą wynikać z prostej pętli sprzężenia zwrotnego. Kiedy temperatura spada, czapy lodowe na Ziemi rozszerzają się, odbijając światło słoneczne i powodując dalsze ochłodzenie. Jeśli lód zdoła się przesunąć na szerokość geograficzną 30-40°, czyli mniej więcej tam, gdzie dziś znajdują się Afryka Północna i kontynentalne Stany Zjednoczone, globalny klimat wchodzi w cykl zamrażania i w ciągu kilkuset lat lodowce pokrywają całą planetę.
Zapis geologiczny wskazuje, że Ziemia doświadczyła co najmniej dwóch takich okresów. Najnowszy z nich znany jest jako zlodowacenie marinońskie (ang. Marinoan glaciation), znane też pod nazwą zlodowacenie Varanger (ang. Varanger glaciation) i wystąpiło między 654 a 635 milionami lat temu. Życie tuż przez zlodowaceniem było ograniczone do oceanów, a duże stworzenia nie zdążyły jeszcze wyewoluować, ale skamieliny pokazują, że mikroskopijne eukarionty, takie jak algi, żyły przed i po tym epizodzie. Takie organizmy wymagają światła słonecznego i otwartej wody – stąd wnioski naukowców, że mogły przetrwać erę Ziemi śnieżki.
Wcześniejsze badania naukowe wykazały, że prądy napędzane przez burzę mogły swobodnie krążyć w płytkich morzach podczas tej ery, chociaż wiele dowodów pozostaje niejednoznacznych. Aby zbadać warunki panujące w tym okresie, Xiao i jego koledzy zbadali cienką warstwę ciemnych łupków znalezionych w Shennnongjia National Forest w południowych Chinach, która datowana jest na okres zlodowacenia marinońskiego. Naukowcy uważają, że łupki pochodzą z bogatego w minerały mułu oceanicznego, który został ułożony na średnich szerokościach geograficznych, być może między 30° a 40° na półkuli północnej. Badacze odkryli, że łupki nie tylko zawierały liczne skamieniałości alg, ale także związki azotu. Gruba pokrywa lodowa mogła odciąć oceany od atmosfery, uniemożliwiając dopływ tlenu do wód, ale wyniki wskazują, że związki azotu występowały na poziomie podobnym do tych, jakie występują we współczesnych oceanach, co sugeruje, że wody były wówczas natlenione. Badania pokazują, że obszar, z którego pochodzą łupki, mógł nie być pokryty lodem, a zamiast tego był miejscem, w którym mogły rozwijać się organizmy fotosyntetyzujące. Jeśli algi nie pływały w oceanach, wówczas odpowiedź na pytanie, skąd pochodzą te skamieniałości, może brzmieć, że zamieszkiwały małe, płytkie baseny słodkiej wody znajdujące się na lodowcach. Także obecnie w takich basenach w polarnych pokrywach lodowych zamieszkują liczne mikroby.
Wszystkie współczesne algi wywodzą się z gatunków słodkowodnych. W okresie Ziemi śnieżki wszelkie morza na planecie zamarzły, więc algi musiałyby ponownie wyewoluować, aby powrócić do oceanu. Naukowcy wysnuwają także inne hipotezy łączące zdania stron będących zwolennikami i przeciwnikami teorii otwartego oceanu. Mógł bowiem istnieć przedział czasu, w którym zamarzł nawet równik, a żywe organizmy zostały wepchnięte do basenów lodowcowych. Czas zamarzniętego równika mógł nie trwać przez cały okres zlodowacenia marinońskiego. Geolodzy w prawdzie wiedzą, że badana warstwa łupków pochodzi z okresu tego zlodowacenia, ale nie wiedzą dokładnie, kiedy powstała. Być może skały są świadkiem schyłku epoki, kiedy lądolody zaczęły się już cofać. Jest wciąż wiele pytań, na które nie znamy odpowiedzi i zagadnień, których jeszcze nie potrafimy wyjaśnić. Naukowcy nie mogą także przywiązywać się od jednego modelu klimatycznego.
Opracowano na podstawie:
Life may have survived far north of equator during ‘Snowball Earth’
