Гипотеза «Земля — снежок» предполагает, что наша была полностью покрыта льдом в части криогенового и эдиакарского периодов неопротерозойской эры, а также, возможно, в другие геологические эпохи.
Еще до того, как сложная жизнь вышла из океанов, Земля пережила ледниковые периоды. В двух отдельных случаях ледники тянулись далеко от полюсов, превращая планету в ледяную пустыню.
Вопрос о том, как далеко простирались ледники, является предметом споров. Некоторые ученые утверждают, что безудержное глубокое замораживание распространилось на все широты, полностью покрыв Землю толстым слоем льда вплоть до экватора.
Другие исследователи говорят, что экваториальные широты могли быть относительно свободными ото льда. Доказательства, спрятанные в летописи окаменелостей, также предполагают, что могли быть участки открытого океана, достаточно большими для того, чтобы кислород и свет проникали в воду и позволяли сложной жизни процветать.
В новом исследовании, проведенном учеными из Китая и Великобритании предполагается, что «Земля-снежок» не была полностью покрыта льдом — и, возможно, даже демонстрировала пригодные для жизни условия открытого океана далеко от экватора.
Не совсем ясно, что заставило Землю внезапно погрузиться в продолжительное похолодание около 700 миллионов лет назад.
На протяжении десятков миллионов лет наша планета была более или менее покрыта оболочкой изо льда. Кратковременная передышка от экстремального холода, когда вулканы извергали углекислый газ, вскоре сменилась вторым похолоданием около 650 миллионов лет назад, которое сейчас называют мариноанским оледенением.
Те далекие времена были бы трудными для сложной жизни, пытающейся выжить в холодных водах, отрезанных от атмосферы в разгар экстремального ледникового периода. Теоретически в жизни, лишенной кислорода, должны были преобладать простые анаэробы и глубокоживущие хемотрофы.
Однако окаменелости показали другое. Черные сланцы, погребенные в формации Нантуо в Южном Китае, сохраняют следы отложений, сброшенных мариноанскими ледниками. Внутри них находятся макроскопические следы удивительно сложных организмов, интерпретируемых как разновидность водорослей.
Анализируя химический состав сланца формации Нантуо, команда ученых, проводившая это последнее исследование, надеялась найти дополнительные доказательства, которые помогут определить, оставались ли участки поверхности свободными ото льда в этот важный период в истории Земли.
Изучение характера содержания железа в материале, например, предоставило данные об окислительно-восстановительных реакциях, которые описывали уровни кислорода на границе между отложениями и водой выше. Изучая смесь изотопов азота, ученые смогли лучше понять аэробный азотный цикл, происходящий у поверхности воды.
Помещая результаты в контекст, предоставленный многочисленными другими исследованиями, кажется, что по крайней мере часть поверхности планеты была чистой ото льда к концу мариноанского оледенения, обеспечивая теплый оазис для фотосинтезирующих организмов.
Важно отметить, что, судя по местонахождению пластов окаменелостей в Южном Китае более полумиллиарда лет назад, эти свободные ото льда участки открытой воды должны были появиться в средних широтах, далеко от экватора.
Хотя вполне возможно, что пруды с талой водой в ледниках могли обеспечить аналогичный доступ к кислороду и свету, исследователи утверждают, что маловероятно, что в таких озерах было бы достаточно органического вещества, чтобы поддерживать круговорот углерода и азота.
Возможно, что Земля была больше похожим на «слякоть», чем на полностью замороженный ледяной шар. Это означало бы, что более сложные формы жизни на Земле имели убежища от негостеприимной среды, что позволяло им быстрее восстанавливаться, когда планета прогревалась.
Исследование было опубликовано в Nature Communications.