Новая модель разрешила парадокс Стертского оледенения неопротерозоя

Ученые обнаружили, что во время Стертского оледенения в неопротерозое, Земля переживала не сплошное оледенение в течении 56 миллионов лет, а циклические смены глобальных холодов и теплых периодов. Эта новая модель, предложенная в исследовании, объясняет ключевые несоответствия, существовавшие ранее в гипотезах «Земля-снежок» и «Земля-каша», в частности – выживание жизни и нестыковки в углеродно-кислородных циклах.

Ранее считалось, что в эпоху Стертского оледенения неопротерозоя планета переживала либо полное оледенение по модели «Земля-снежок», когда лед покрывал всю поверхность примерно в течении 56 миллионов лет, либо частичное оледенение по модели «Земля-каша», при котором в тропиках оставались участки тонкого льда или даже открытая вода.

Однако обе классические модели сталкивались с серьезными противоречиями. Если при глобальном оледенении силикатное выветривание практически останавливается, то вулканический CO₂ должен накапливаться до тех пор, пока не достигнет порога таяния ледников. Авторы исследования указывают, что временной масштаб этого цикла составляет около 4 миллионов лет, что согласуется с более поздним Мариноанским оледенением, но не с 56-миллионнолетней длительностью Стертского периода.

Кроме того, за столь долгую изоляцию океанов и атмосферы кислород должен был полностью истощиться, однако геологические и биологические свидетельства показывают, что некоторые формы жизни все же сохранялись.

Как пишут авторы работы: «Эти несоответствия между предсказанной эволюцией pCO2 (парциальное давление углекислого газа) и наблюдаемой длительностью оледенения, а также между предсказанной эволюцией pO2 и наблюдаемыми изотопными и биологическими записями побуждают искать альтернативные решения проблемы неопротерозойского оледенения».

Чтобы построить более точную модель, исследователи применили связанную модель, имитирующую климат Земли, а также углеродный и кислородный циклы. Особое внимание они уделили Франклиновской провинции на Канадском Арктическом архипелаге. Этот массив базальтовых пород, сформировавшийся примерно 717 миллионов лет назад, почти совпадает по времени с началом Стертского оледенения. Усиленное выветривание свежих базальтов этой провинции могло активно вытягивать CO₂ из атмосферы, инициируя глобальное похолодание.

Модель показала, что выветривание Франклиновской провинции запустило многократные «предельные циклы» оледенений. Когда наступала глобальная ледниковая эпоха, выветривание приостанавливалось, из-за чего вулканический CO₂ накапливался и в итоге вызывал потепление и таяние льдов. Но после таяния обнажались все новые породы той же базальтовой провинции, и процесс выветривания возобновлялся с новой силой, снова истощая CO₂ и возвращая планету в ледниковое состояние.

Такой механизм позволял повторять циклы оледенений на протяжении всех 56 миллионов лет, что также объясняло, почему кислород не был полностью израсходован и жизнь могла сохраняться в убежищах. Процесс продолжался до тех пор, пока весь доступный базальт Франклиновской провинции не был исчерпан.

В итоге новая модель, несмотря на свою относительную простоту и некоторые допущения, предлагает убедительное объяснение давних противоречий между гипотезами «Земля-снежок» и «Земля-каша». Циклический механизм, основанный на истощении выветриванием базальтов, позволяет согласовать длительность Стертского оледенения с выживанием биоты и может быть также полезен для понимания аналогичных климатических катастроф на экзопланетах земного типа.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях