Океаны покрытой льдом "Земли-снежка" жили бурной жизнью

oosnowballearth.jpg

В эпоху криогения, когда лед покрывал всю (или почти) всю поверхность Земли, вода в скрытых под толщей льда океанах неожиданно бурно циркулировала - возможно, благодаря этому первые формы жизни получали важные питательные вещества, сообщает Discovery News.

Уже давно ученые выдвинули гипотезу "Земли-снежка", опираясь на геологические данные. Как минимум дважды в течение Неопротерозойской эры (прежде всего во время криогения, 850-630 миллионов лет назад) льды доходили до экватора. Ледовые покровы, конечно, не были сплошными - кое-где, особенно вокруг вулканов, были прогалины, но большая часть планеты была скрыта под километровой толщей льда.

При этом именно на "Земле-снежке" жизнь начала свое движение к будущему взрывообразному росту разнообразия видов (т.н. "кембрийский взрыв"). Но до недавнего времени никто не пытался представить, как вода и питательные вещества циркулировали в закрытых льдом океанах - колыбели первых форм жизни.

Прошлые исследования давали такую картину: океанические воды были застойными, так как лед изолировал их от ветра - поэтому условия для развития жизни там были не самыми удачными. Но в этих работах не учитывалось геотермальное тепло (тепло из верхних слоев земной коры), которое также могло перемешивать морские воды.

Океаны криогения Для компьютерного моделирования "Земли-снежка", группа геологов из Гарварда разработала трехмерную модель океанов и континентов Неопротерозойской эры. К удивлению ученых, океаны оказались вовсе не застойными прудами. "Этот вывод противоречит интуиции. Мы предполагали - и, думаю, так решили бы почти все - что, если лед не дает ветрам "взбалтывать" океаны, вода в них будет стоячей", - рассказывает участник исследования Дэниэл Шрэг (Daniel Schrag).

Однако геотермальное тепло поднимало воду со дна океанов, включая процессы конвекции (как в котлах с кипящей водой). И температура воды, и соленость была всюду примерно одинаковой, независимо от глубины - это уникальное свойство этого периода геологической истории Земли.

"Сейчас океан куда более стратифицирован: наверху теплая, полная жизни вода, а у дна - холодная и светонепроницаемая. Она сопротивляется смешиванию, хотя ветры и приливы-отливы делают эту работу. В подледных океанах плотность воды была примерно одинаковой, и поэтому для ее перемешивания нужно было куда меньше энергии", - рассказывает Шрэг.

Перемешивание океанов Кроме того, мощные течения, скорее всего, опоясывали экватор, а у берегов существовал сильный апвеллинг (поднятие глубинных вод на поверхность). В результате в экваториальных водах образовывались завихрения, которые, в свою очередь, создавали струйные потоки - в чем-то похожие процессы идут в атмосфере Юпитера. Благодаря такой циркуляции скорость таяния льда у берегов континентов была, возможно, в 10 раз большей, чем считалось ранее.

"Земля-снежок - это вообще другая планета. Многие критики этой гипотезы исходят из физических и геологических закономерностей, присущих современной Земле. Когда планета столько времени покрыта льдом, то даже самые базовые законы меняются, в том числе процесс циркуляции воды в океане" - утверждает Шрэг.

В итоге формы жизни, обитавшие подо льдом, регулярно снабжались питательными веществами. "В подледном океане выжить было нелегко - это вовсе не цветущая экосистема. Полученная нами модель заставляет крепко задуматься о том, как питательные вещества перемешивались в воде, как смешивался углерод и кислород", - говорит ученый.

По мнению Шрэга, следующим шагом должен быть поиск древних пород, состояние которых дало бы доказательство их гипотезе.

Артём Космарский nauka21vek.ru