Палеонтологический календарь. 0 серия. Земля-снежок. Ярослав Попов

палеокалендарь, палеонтологический календарь, гренландия, австралия, оледенение, ледники, криогений, земля-снежок

Похожие видео

Описание

«Палеонтологический календарь» - новая серия видеороликов на канале Дарвиновского музея. В вводной серии палеонтолог Ярослав Попов расскажет о периоде самого значительного оледенения Земли, когда на заре развития жизни вся поверхность нашей планеты полностью покрылась льдом. Как получилось, что наша планета превратилась в Землю-снежок, как оттаяла, и к чему это привело? Съемка: Дмитрий Ольшанский. Монтаж: Полина Гегельская.

Текстовая версия

Учёными давно установлен факт: жизнь на планете Земля существует минимум 3,5 млрд лет.

За эти годы какие только события не происходили живыми существами: они приспосабливались к различным экологическим нишам, они адаптировались к изменениям климата и пережили несколько катастроф.

Одна из самых страшных катастроф случилась 650 млн лет назад. Вся Земля покрылась льдом и превратилась в огромный снежок. Это могло бы погубить навсегда жизнь на нашей планете.

Но этого не случилось. Больше того, есть версия, что эта катастрофа привела к дальнейшей эволюции. Не будь Земли-снежка, никогда на свете не появились бы мы.

Как такое могло случиться? Как обледенение могло стимулировать эволюцию? Сегодня мы постараемся разобраться в этом непростом вопросе. Откуда вообще взялась концепция "Земля-снежок"? Нам, конечно, прекрасно известно, что климат на Земле периодически меняется. Как минимум, мы весьма неплохо знаем о том, что сравнительно недавно, всего лишь 10 тыс.

лет назад, был последний ледниковый период. То есть, сама по себе идея ледниковых периодов известна достаточно хорошо.

Но как можно было сделать вывод о том, что происходили оледенения 600 млн лет назад? И каким образом можно было доказать, что ледник покрыл всю поверхность нашей планеты? Догадаться было не так сложно. Надо было всего лишь найти подходящий камень.

Для палеонтолога это вообще нормальное дело - делать какие бы то ни было открытия, изучив тот или иной камень. А если этих камней много, то это вообще шикарно. На сей раз подобным камнем, а точнее даже группой камней, своеобразной горной породой являлись так называемые тиллиты - это ископаемые морены.

Предполагаю, что вам не стало намного легче. Дело в том, что ледник обладает колоссальной энергией, и он способен совершать невероятную геологическую работу. В том числе, когда огромная масса льда ползёт из одного места в другое, она способна захватывать часть горных пород, которые находятся у её основания.

Не только захватывать, но и переносить подчас на очень большие расстояния. Таким образом, если мы обнаружим необычную горную породу, которая характерна для местонахождения, находящегося на расстоянии пары сотен, а то и тысяч километров от этого места, то логично предположить, что какая-то невероятная сила должна была эту породу притащить.

А если речь идёт о гигантских валунах размером с автобус, то здесь вариантов очень мало. Скорее всего, это был ледник. Подобные огромные камни действительно удалось найти в самых разных местах, на которых раньше стоял ледник.

Дарвиновский музей

Эти камни получили своеобразное название - эрратические валуны. Но это не всё. Кроме того, когда ледник ползёт, он царапает саму породу, по которой он перемещается.

И эти характерные царапины тоже можно обнаружить.

Ну и конечно же, он несёт множество более мелких обломков, всевозможную пыль, грязь, и когда ледник тает, всё это оседает на дно. Формируется целая гряда из камней, пыли, грязи, из перемешанных обломков, которая получила название морены. Через миллион лет эта морена может оказаться глубоко под землей, и она уже станет тиллитом.

Ну хорошо, мы выяснили, как можно обнаружить следы ледника. Но что же удалось обнаружить? Удалось обнаружить следующее. Дуглас Моусон, один из австралийских геологов, в породах возрастом более 600 млн лет посреди Австралии обнаружил те самые тиллиты.

То есть он доказал, что более 600 млн лет назад посреди Австралии стояла масса льда. Ну конечно же это привело к мысли о том, что ледник распространялся очень далеко и возможно даже доходил до экватора.

Но Дуглас Моусон не знал о движении континентов. Точнее, он, конечно, слышал об этой гипотезе, но её не придерживался.

А если исходить из тектоники литосферных плит, то можно сделать самый логичный вывод, что Австралия более 600 млн лет назад могла просто-напросто располагаться где-то в районе полюсов и таким образом, могла быть полностью покрыта ледником, в этом не было бы ничего удивительного. И действительно, когда в дальнейшем стали делать возможные палеотектонические реконструкции, оказалось, что Австралия располагалась совсем не там, где сейчас. Но существенно позже, уже в 1964 году Брайан Харланд смог найти тиллиты того же возраста на Шпицбергене и в Гренландии.

И это явилось наилучшим доказательством того, что более 600 млн лет назад ледник мог доходить практически до экватора. Ну тут у всех вообще встал большой вопрос: при чём здесь Гренландия, Шпицберген и экватор? Дело в том, что опять же палеотектонические реконструкции доказывают, что в то время именно эти земли располагались в тропических широтах, практически на самом экваторе.

Ну, хорошо, обнаружили отложение древних ледниковых пород около экватора.

Это, конечно же, может доказать нам, что практически вся планета была покрыта льдом. Но как такое в принципе могло случиться? Из-за чего вообще происходят таких крупные колебания климата? На самом деле, причин для этого очень много, какой-то единой и общеполагающей до сих пор не установлено.

Ну, например, есть так называемые циклы Миланковича. Это небольшие изменения положения земной оси, изменение её орбиты, расширение так называемого эксцентриситета, это всевозможные другие небольшие колебания. Все эти астрономические процессы могут приводить к тому, что в отдельные периоды на Землю поступает меньшее количество солнечной энергии, чем в другие.

Научно-популярное

И действительно, это неплохо коррелируется с изменениями погоды в рамках десятков и сотен тысяч лет. Но, судя по геологическим данным, Земля-снежок могла существовать более 20 млн лет.

Конечно же для столь длительного замораживания планеты каких-то космических факторов, по всей видимости, было недостаточно.

Какие ещё факторы могли сыграть роль? Оказывается, около 700 млн лет назад существовал один из первых суперконтинентов, так называемая Родиния.

Название вам не зря показалось знакомым, действительно, оно произошло от русского слова "Родина".

Но, что немаловажно, этот суперконтинент располагался недалеко от экватора, и возможно, что именно это сыграло пагубную роль в формировании Земли-снежка.

Для существенных климатических преобразований играют большую роль парниковые газы, в том числе углекислый газ, СО2. Сейчас, как известно, все экологи кричат, что у нас идёт колоссальное повышение углекислого газа в атмосфере, что может привести к парниковому эффекту.

Логично предположить, что обратный процесс, пониженное содержание СО2 может привести к замораживанию планеты. Что же могло более 700 млн лет назад привести к исчезновению углекислого газа? Учёные думают, что во всем виновата эрозия, так называют изменение горных пород под действием самых разных химических и физических факторов.

То есть постепенно, оказываясь на солнце, вступая в различные химические реакции, горные породы изменяются. И в том числе, один из основных факторов эрозии может привести к тому, что горные породы будут потихонечку поглощать углекислый газ. Они могут изменяться, будет формироваться так называемый SiO2 (силициум о2) - это то, из чего состоит самый обычный песок.

А углекислый газ в это время будет потихонечку уходить из атмосферы. Особенно активно такие процессы изменения горных пород происходят в тёплом тропическом климате.

В наше время он тоже происходит, но эрозия, которая происходит на экваторе, она не столь существенна. А если предположить, что самый крупный континент как раз располагался у экватора, то потихонечку он мог, как огромная губка, буквально высасывать из атмосферы углекислый газ; затем сточными водами породы, насыщенные СО2, будут сноситься в океан, где и будут захораниваться.

Кроме того, частично при процессе эрозии освобождается кальций, который растворяется в воде, и начинает вода уже поглощать углекислый газ, образуя CaCO3, то есть известняк. Таким образом, и вода и суша постоянно конденсирует в себе углекислый газ.

Дарвинский музей

А атмосфера потихонечку теряет парниковые газы и охлаждается. Всё это могло привести к потрясающему эффекту, если растянуть это на миллионы лет. Ну, и наконец, есть третий фактор.

Ещё в 1950-е годы специалист по климатологии Михаил Иванович Будыко доказал, что если льды покроют полностью нашу планету до 30 широты, запустится обратная цепная реакция: Земля начнёт отражать слишком много солнечной энергии и слишком мало поглощать, и дальше лёд уже невозможно будет остановить, и вся Земля действительно может навсегда покрыться льдом. Причём, он считал, что именно навсегда. Но нам известно, что Земля оттаяла.

Как же, если Земля-снежок существовала, она смогла потом вернуться к нормальному стабильному состоянию? Я думаю, пора разобраться с этим фактом и начать уже согреваться и оттаивать.

На протяжении многих лет исследований учёные никак не могли найти тот самый фактор, который мог бы привести к отстаиванию полностью заледеневшей планеты. Действительно, рассчитывать на энергию Солнца при условии, что вся земля стала одной огромной отражательной поверхностью, явно не приходится. Нужно было найти какой-то иной фактор.

Но какой? И тут на помощь учёным снова приходят вулканы. Если кто-то подумал, что я говорю о каком-нибудь супер-пупер вулкане, который взорвался и своим взрывом растопил всю Землю, то вы эти мысли бросьте. Я говорю вовсе не о лаве, которая могла бы растопить лёд, а о вулканических газах.

Как известно, среди вулканических газов есть множество тех, которые принято называть парниковыми. То есть, те самые газы, которые могут способствовать постепенному растапливанию льда. Конечно, во время одного извержения не может появиться столько газов, чтобы растопить полностью заледеневшую планету.

Но судя по геологическим данным, Земля-снежок существовала около 50 млн лет.

И конечно же, на протяжении всего этого времени вулканы постоянно выбрасывали в атмосферу парниковый газ, и в какой-то момент их количество стало слишком велико. Возможно, газов было в сотни раз больше, чем в нашей нынешней атмосфере. Как только настал критический момент, лёд начал таять.

Судя по некоторым оценкам, время оттаивания было незначительным. Возможно, за несколько тысячелетий полностью заледеневшая Земля пришла в обычное, нормальное и стабильное состояние.

Хорошая версия, красивая, но можно ли это как то доказать? В 1998 году Пол Хофман нашёл доказательство: он обнаружил ещё один камень, который подтвердил гипотезу Земли-снежка. И это были венчающие карбонаты. Ну, почему они венчающие, потому что они находились поверх ледниковых отложений.

А почему карбонаты, надеюсь объяснять не надо. Потому что в них было много как раз-таки двуокиси углерода.

Музей дарвина

О чём они собственно говорят? И как они соотносятся с оттаивающей Землёй-снежком? А тут всё тот же самый механизм действует всё той же эрозии, про которую я говорил. То есть, если у нас атмосфера перенасыщена углекислым газом, то в какой то момент, когда Земля потихонечку начинает оттаивать, образуется всё больше влаги в атмосфере, начинаются дожди, и из-за того, что много углекислого газа, дожди кислотные.

Земля оттаивает и начинают ускоряться химические реакции, температура повышается, и эти кислотные дожди начинают взаимодействовать с породами. Породы начинают меняться, постепенно часть углекислого газа уходит в породы. Начинает вымываться кальций, кальций уходит в океан, и там кальций снова соединяется с углекислым газом, и образуются известняки.

Известняки падают на дно, и формируются довольно мощные породы тех самых венчающих карбонатов. Опять же, красиво, и подтверждает гипотезу.

Но вот тут и начинаются первые проблемы. Когда стали детально изучать венчающие карбонаты, оказалось, что структуры у них различные, сформировались они в разных условиях. И больше того, оказывается, сформировались они не синхронно.

То есть, может быть какие-то из них действительно сформировались так, как это описал Хофман, но явно не все. Более того, некоторые исследователи провели определенные реконструкции и выяснили, что если Земля однажды заледенеет полностью, то она уже никогда не сможет оттаять. Так что, у Земли-снежка есть как сторонники, так и противники.

Самое удивительное, что больше всего противников оказалась среди палеонтологов. Казалось бы, чем Земля-снежок не угодила палеонтологам? Очень просто.

Если произошло настолько глобальное оледенение, то оно должно было очень сильно повлиять на жизнь.

И вообще, могла ли выжить жизнь если Земля промёрзла? Возможно, если бы она промёрзла вся, то не смогла бы. Но есть некоторые доказательства того, что океаны всё-таки подо льдом оставались жидкими. Во-первых, логично предположить, что если часть воды уйдет в лёд, то солёность океана повысится, и понадобятся значительно более низкие температуры, чтобы вода замёрзла окончательно, и вряд ли когда-либо настолько низкие температуры были на нашей планете.

Кроме того, есть объективные доказательства - некоторые горные породы, которые содержат в себе следы волновой ряби или следы качения по дну. Есть породы, сформированы на дне океанов. То есть, определенно жидкая вода существовала.

А если жидкая вода существовала, то в ней могла существовать жизнь, как минимум, на морском дне, вокруг каких-нибудь гидротермальных подводных построек, таких, как современные чёрные курильщики. Курильщики, по всей видимости, существовали всегда.

Это подводные такие вулканы, которые выделяют чёрный дым, множество различных веществ, вокруг них формируется уникальное сообщество, независимое практически от всего окружающего мира.

Естественнонаучный музей

Кроме того, могли некоторые организмы выживать во льдах.

Сейчас мы уже достаточно неплохо знаем жизнь Северного и Южного полюсов, достаточно неплохо мы изучили микроорганизмы, которые могут обитать в самых разных условиях.

И мы знаем, что жизнь может существовать как на льду (буквально малюсенькая частица пыли), так и буквально внутри льда. Бактерии выживают в достаточно экстремальных условиях.

Кроме того, судя по некоторым озёрам, например, таким как озеро Восток (Антарктида), мы знаем, что подо льдом могут существовать организмы, в воде. Причём, фотосинтезирующие организмы.

То есть, организмы, живущие за счёт энергии солнечного света. Для этого лёд должен быть не слишком толстым, чтобы свет мог проникать, Не слишком толстым, значит не более 100 м.

Конечно же, если вся Земля была покрыта льдом, то местами лёд мог достигать километров. Но, судя по некоторым оценкам, на экваторе толщина была лишь 10 м. Значит подо льдом могли существовать животны Значит жизнь смогла бы пробиться даже в таких экстремальных условиях.

Кроме того, некоторые организмы могли просто впасть в анабиоз, замерзнуть и застыть, чтобы потом, когда Земля оттает, ожить вновь. Есть тому доказательства. Например, в 2018 году нашли червей, которые оттаяли и вернулись к жизни через 30 тыс.

лет! А что уж говорить о каких-нибудь бактериях? Они бы спокойно оттаяли и стали бы жить и через миллионы лет.

Наверное.

Но, как бы там ни было, безусловно, жизнь должна была среагировать на такое глобальное событие.

Она должна была измениться навсегда.

Причём большая часть организмов должна была исчезнуть, и за миллионы лет должны были появиться совсем другие, уникальные организмы, приспособленные к повышенной солёности, к низким температурам. И что же мы видим на самом деле? А мы видим, что на самом деле жизнь не изменилась вообще. То есть никак.

На протяжении всего времени существования Земли-снежка не произошло никаких изменений фауны. Как такое возможно? Неужели никто не вымер? Однажды учёным удалось обнаружить сообщества фотосинтезирующих одноклеточных, которое вымерло, и что характерно, как раз примерно в подходящее время.

Возможно, что это те самые организмы, которые не пережили глобальное оледенение. Но когда стали проводить более точные датировки, оказалось, что вымерли они примерно за 16 млн лет до начала этого самого оледенения. И здесь неудача! Таким образом, на данный момент существует множество доказательств Теории Земля-снежок и множество фактов, которые её опровергают.

Земля-снежок до сих пор окутана аурой тайн, в которых ещё предстоит разобраться. Безусловно лишь одно, что после криогения - периода, который характеризуется вот этими ледниковыми отложениями, наступил эдиакарский период, в котором появилось уникальное сообщество многоклеточных организмов. Практически всё мелководье заполнилось жизнью.

Логично было бы связать это с окончанием ледникового периода.

Странно, только закончился ледниковый период, и до этого практически голая земля, на который только одноклеточные существовали, заменилась совсем другой планетой.

Планетой, на которой уже можно было что-то посмотреть, что-то пощупать.

Планетой с крупными существами. Получается, что безусловно ледниковый был, и он как-то повлиял на эволюцию нашей планеты.

Возможно, если бы не было Земли-снежка, то до сих пор весь наш мир был бы очень скучным и грустным, и здесь можно было повстречать лишь одноклеточные формы. Так это или нет? Разобраться достаточно сложно. Кстати, есть ещё один момент, когда Земля практически полностью заледенела.

Было это примерно 2 млрд 100 млн лет назад во время так называемого гуронского оледенения. Тогда тоже жизнь серьёзно изменилась. До этого существовали только организмы, приспособленные к бескислородной атмосфере, а после этого атмосфера начала насыщаться кислородом, и появились аэробные организмы, способные дышать.

Дополнительные материалы

Хештеги:
Поделиться или сохранить к себе:
Моя Мотивация