Проверка климатической гипотезы «Земля-снежок» с помощью изотопно-кислородной (Δ17О) систематики гидротермальных пород
Revealing the climate of snowball Earth from Δ17О systematics of hydrothermal rocks. Daniel Herwartz, Andreas Pack, Dmitri Krylov, Yilin Xiao, Karlis Muehlenbachs, Sukanya Sengupta, Tommaso Di Rocco. PNAS. 2015. Vol. 112. No 17. P. 5337–5341.
Гипотеза «Земля-снежок» (snowball Earth) существует с 1990-х годов. Суть ее сводится к тому, что в течение криогенийского и эдиакарского периодов неопротерозойской эры вся поверхность Земли была покрыта льдом и снегом, а весь мировой океан замерзал. Гипотеза была создана чтобы объяснить отложения ледниковых осадков в тропических широтах в криогении (850–630 млн лет назад) и другие загадочные черты геологической летописи этого периода неопротерозоя. Существуют свидетельства, подтверждающие данную гипотезу, например палеомагнитные данные или соотношения изотопов 12С/13С в морской воде. Однако причины возникновения криогенийского оледенения не совсем понятны. Возможно, произошло изменение орбиты Земли или наклона земной оси. Может быть, подобное похолодание связано с существованием в то время единого материка, который принято называть Родиния. Сосредоточение огромных материковых масс в районе экватора могло стать причиной того, что поверхность материка отражала больше солнечного света, чем океан, и поэтому похолодание охватило экваториальные области тоже. Эту теорию, однако, доказать нелегко. Никаких крупных живых существ на Земле в то время еще не было, и ученые не могут исследовать окаменелые останки, которые позволили бы судить о климате той эпохи. Авторы изучили изотопный состав кислорода, содержащегося в скальных породах и таким образом получили новые сведения о климате Земли в период древнейшего ледникового периода. Классический изотопно-кислородный палеотермометр (18О/16О в морских карбонатных отложениях) не подходит для периода неопротерозойского оледенения. Поэтому предлагается новый метод реконструкции значения 18О/16О в протерозойских метеорных водах древних ледников – на основе тройного соотношения изотопов кислорода (17О/16О и 18О/16О). Так для неопалеозойской эпохи глобального оледенения (0,6-0,7 млрд лет назад) значения δ18О для древних метеорных вод, выпадавших в низких палеоширотах (≤ 35°N) составляет –21 ±3‰, что говорит о холодном климате на планете. Однако для палеопротерозойской эпохи глобального оледенения (2,3-2,4 млрд лет) это значение существенно ниже и не превышает –43 ±3‰. Сейчас такие низкие значения 18О/16О отмечаются лишь в Центральной Антарктике, где длительная дистилляция на фоне низких температур конденсации приводит к экстремальному обеднению метеорных вод изотопом18О. Результаты исследования в целом подтверждают гипотезу «Земля-снежок», однако максимум оледенения при этом смещается почти на 1,5 млрд лет вглубь геологической истории, то есть Земля была полностью покрыта льдом 2,4 млрд лет назад. Основываясь на результатах анализа, авторы утверждают, что климат палеопротерозойской эры в тропических и субтропических широтах соответствовал климату современной Антарктики, средняя температура атмосферы Земли составляла примерно –40 °С, а во время пика оледенения могла быть еще ниже. Авторы отмечают, что в это время на Земле могли существовать регионы не только с твердой, но и с жидкой водой, в которых могла быть жизнь, получившая толчок к развитию после активизации вулканов.
В.В. Стрекопытов