Земля стала "снежным шаром": миллионы лет назад планета была неузнаваемым миром

Около 717 млн лет назад Земля превратилась в ледяную пустыню, где океаны были изолированы от солнечного света. Новое исследование показало, что температура воды в океанах тогда достигала рекордных -15°C.

Об этом сообщает Space.com.

Оледенение на Земле

Примерно 717 млн лет назад Земля пережила период глобального оледенения. Ледовый покров распространился от полярных широт до самого экватора, а темные подледниковые океаны оказались без солнечного света, необходимого для фотосинтеза. В это время планета стала почти неузнаваемой — своеобразным «снежным шаром», где даже морская вода была холоднее точки замерзания.

Ученые опубликовали первую прямую оценку температуры океана того периода — примерно -15°C ± 7°C. Если эти данные подтвердятся, это станет самым низким известным показателем температуры морской воды за всю историю планеты.

Соленость воды в океанах

Чтобы оставаться жидкой при таких условиях, вода должна была быть чрезвычайно соленой. Исследование показало, что в отдельных участках океана во время стуртийского оледенения, которое длилось около 57 млн лет, соленость могла превышать современную в четыре раза.

«Мы имеем дело с очень солеными рассолами. Именно такое мы наблюдаем сегодня в Антарктиде», — пояснил геолог Росс Митчелл из Института геологии и геофизики Китайской академии наук.

Он отметил, что древние рассолы были еще холоднее, чем примерно -13°C в соленой воде подо льдом антарктического озера Вида.

Земля была под ледяным щитом

Стуртийское оледенение стало самоусиливающейся климатической катастрофой: лед отражает больше солнечного света, чем вода или суша, поэтому планета все сильнее охлаждалась, что вызывало дальнейшее нарастание ледников. В конце концов почти вся Земля оказалась под ледяным щитом толщиной до километра.

Этот период оставил необычные геологические следы — ржаво-красные железистые породы, которые образовывались там, где континентальные ледники контактировали с покрытыми льдом морями. Именно эти отложения исследователи использовали как природный «термометр».

Они формируются в воде, насыщенной растворенным железом: кислород превращает растворимые формы металла в твердые оксидные соединения. Поэтому большинство таких пород очень древние — они возникли либо до насыщения атмосферы кислородом около 2,4 млрд лет назад, либо во время глобального оледенения, когда океаны были изолированы от воздуха ледовым покровом.

Железо периода «снежного шара»

Самый распространенный изотоп — железо-56, тогда как более легкий изотоп железо-54 окисляется быстрее. Вследствие этого растворенное железо постепенно обогащается более тяжелым изотопом. В древних бескислородных океанах этот процесс повторялся многократно, поэтому древние железистые породы имеют особенно «тяжелый» изотопный состав.

Железо периода «снежного шара» оказалось еще тяжелее. Исследователи предположили, что объяснением является температура: минералы, которые формируются в холодной воде, имеют более тяжелый изотопный состав. Опираясь на оценку, что архейские океаны имели примерно 25°C, они подсчитали, что во время глобального оледенения вода могла быть примерно на 40°C холоднее.

«Это очень интересный и новаторский способ получить новую информацию из изотопных данных железа. Довольно парадоксально, что для понимания событий 700-миллионной давности приходится использовать еще более старые породы в качестве эталона», — отметил геохимик Энди Херд из Океанографического института Вудс-Холла, который не участвовал в исследовании.

В то же время он отметил, что результаты следует воспринимать прежде всего как доказательство очень низких температур океана, хотя точное значение могло отличаться от -15°C.

Также ученые исследовали изотопы стронция и бария и пришли к выводу, что соленость древней морской воды могла в несколько раз превышать современную. Геохимик Йохен Брокс из Австралийского национального университета отметил, что эти результаты согласуются с его собственными оценками древних австралийских отложений.

По словам ученого, эти породы сформировались в настолько концентрированном рассоле, что он мог оставаться жидким примерно до -7°C. Подобные выводы, полученные различными методами, делают сценарий экстремального холода значительно более убедительным.

«Было очень интересно получить дополнительное подтверждение того, что на самом деле тогда было очень-очень холодно», — подытожил он.

К слову, ученые обнаружили, что даже отдаленный Марс способен влиять на климат Земли и запуск ледниковых периодов. Профессор Стивен Кейн с помощью компьютерного моделирования выяснил, что гравитация Красной планеты влияет на орбиту и наклон Земли, что является ключевым в циклах Миланковича. Исследование подтвердило, что эти гравитационные колебания коррелируют с геологическими данными в океанических осадках. В частности, Марс участвует в формировании климатических циклов продолжительностью 100 тыс. и 2,3 млн лет, которые определяют чередование периодов оледенения и потепления в течение последних миллионов лет.