Dovezi ale „Pământului bulgăre de zăpadă” găsite în roci antice

Pe gheață –

Un afloriment din Scoția are material din momentul în care Pământul a inghețat adânc.

Pământul a trecut prin multe faze geologice, dar a avut o perioadă uimitoare de stază: planeta noastră a experimentat un mediu tropical în care algele și organismele unicelulare au înflorit timp de aproape 2 miliarde de ani. Apoi lucrurile s-au schimbat drastic pe măsură ce planeta a fost cufundată într-un îngheț adânc.

Anterior nu era clar când Pământul a devenit un congelator gigante. Acum, cercetătorii de la University College London au găsit dovezi într-un afloriment de roci din Scoția, cunoscut sub numele de Formația Port Askaig, care arată dovezi ale tranziției de la un Pământ tropical la unul înghețat în urmă cu 717 milioane de ani. Aceasta marchează începutul glaciației Sturtian și ar fi prima dintre cele două „Pământ bulgăre de zăpadă” evenimente în timpul cărora o mare parte din suprafața planetei a fost acoperită de gheață. Se crede că viața multicelulară a început să apară după dezghețarea Pământului.

Găsit în insulele scoțiene cunoscute sub numele de Garvellachs, acest afloriment din Formația Port Askaig este unic, deoarece oferă prima dovadă concludentă a momentului în care un Pământ tropical a înghețat – straturi subiacente care sunt o linie temporală de la o epocă mai caldă la una rece. Alte roci care s-au format în aceeași perioadă de timp în alte părți ale lumii nu au această dovadă de tranziție, deoarece ghețarii antici cel mai probabil au răzuit-o.

„Portul Askaig păstrează o înregistrare relativ completă a „glaciației Sturtian” la nivel mondial, au spus cercetătorii într-un studiu publicat recent în Journal of the Geological Society.

În era mea bulgăre de zăpadă

Sub rocile care s-au format în timpul glaciației Sturtian se află un strat adânc de roci carbonatice cunoscut sub numele de Formația Garb Eileach. Acestea au fost datate în perioada caldă, tropicală Tonian, care a început acum 1 miliard de ani și a durat până în urmă cu 717 milioane de ani, când frigul a luat stăpânire. Cele mai tinere roci din această formațiune sunt dovezi ale tranziției către primul „Pământ bulgăre de zăpadă”.

De ce a suportat Pământul un frig atât de mare pentru început? O scădere bruscă a radiației solare a dus probabil la o iarnă deosebit de lungă care a declanșat un efect de bulgăre de zăpadă (dacă veți scuza jocul de cuvinte). Cu mai puține radiații, se formează mai multă gheață și mai multă gheață face planeta mai reflectorizant, ceea ce înseamnă că trimite mai multă lumină solară înapoi în spațiu și face ca planeta să continue să se răcească, permițând și mai multă gheață să se formeze.

Pentru a afla când a început acest frig global, echipa de cercetare a colectat 11 mostre de gresie din Insulele Garvellach pentru a analiza zirconii din gresie. Zirconii sunt folositori în special în datarea formațiunilor de stâncă, deoarece sunt adesea la fel de vechi ca roca în care se află, ceea ce face din ele cele mai vechi minerale de pe Pământ. Ele rezistă, de asemenea, să fie degradate chimic. Ceea ce este deosebit de important despre zirconi este faptul că acestea conțin uraniu, care se descompune în plumb pe perioade lungi. Cantitatea de uraniu care s-a schimbat în plumb ne poate spune timpul care a trecut de la formarea zirconului.

Doar o fază

Folosind atât ablația cu laser (un tip de imagistică cu laser care dezvăluie modul în care elementele și izotopii sunt distribuiti într-o probă), cât și spectrometria de masă cu plasmă, cercetătorii au determinat raportul uraniu-plumb. Timpul necesar pentru ca uraniul să devină plumb a fost în conformitate cu estimările lor, care s-au bazat pe studii anterioare care estimaseră, dar nu confirmaseră, momentul declanșării glaciației Sturtian.

Un alt lucru pe care zirconii aflorimentului l-au spus cercetătorilor este că glaciația Sturtiană a durat în jur de 58 de milioane de ani. A fost urmată îndeaproape de glaciația Marinoană, despre care se crede că a durat încă 16 milioane de ani, iar ambele faze ale „Pământului bulgăre de zăpadă” alcătuiesc ceea ce este cunoscut sub numele de perioada criogenică. Rocile care conțin acești zirconi au fost probabil depuse de un ghețar în mișcare în timp ce supercontinentul Rodinia (care a precedat mai faimoasa Pangeea) se destrămase.

Formația Port Askaig este acum, așa cum spun oamenii de știință în același timp studiu„una dintre cele mai groase (până la 1,1 km) și cele mai complete înregistrări ale glaciației criogenice.”

Deoarece ghețarii nu au îndepărtat această formațiune, se păstrează și o înregistrare a momentului în care Pământul a început să se încălzească din nou. Cristalele de zircon care s-au format în timpul glaciației Sturtian dispar treptat în rocile mai tinere până când sunt înlocuite cu zirconi formați după ce gheața a început să se topească. Deci nu numai că există dovezi ale începutului înghețului profund, ci și dovezi ale dezghețului care a început cu aproximativ 635 de milioane de ani în urmă.

Pe măsură ce gheața s-a topit, viață multicelulară complexă a început să izbucnească în scenă în perioada ediacarană. Ar putea fi mai multe motive pentru aceasta. Ipotezele sugerează că temperatura apei de mare a crescut, un aflux de lumină solară a declanșat fotosinteza și a existat o disponibilitate mai mare de nutrienți decât înainte.

Oamenii de știință implicați în studiul Port Askaig cred că orice viață care a supraviețuit perioadei criogeniene s-a confruntat cu o provocare imensă odată ce gheața a început să se topească. Aceste organisme fuseseră obișnuite cu frigul perpetuu de milioane de ani, iar acum se confruntau cu lupta de a se adapta cât mai curând posibil – sau de a pieri.

Dar cei care au supraviețuit? Au ajuns să fie strămoșii tuturor animalelor care au existat vreodată și asta ne include și pe noi.

Jurnalul Societății Geologice, 2024. DOI: 10.1144/jgs2024-02