Οι παγετώνες μπορεί να έχουν καλύψει ολόκληρο τον πλανήτη—δύο φορές
Αυτή η ιστορία δημοσιεύτηκε αρχικά από Περιοδικό Knowable.
Η Γη έχει υποστεί πολλές αλλαγές στα 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια ιστορίας της, με μερικές ταραχώδεις ανατροπές στην πορεία. Ένα ιδιαίτερα δραματικό επεισόδιο φαίνεται να συνέβη μεταξύ 700 και 600 εκατομμυρίων ετών πριν, όταν οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο πάγος έπνιξε ολόκληρο τον πλανήτη, από τους πόλους έως τον ισημερινό - δύο φορές διαδοχικά.
Βασιζόμενοι σε στοιχεία σε πολλές ηπείρους, οι επιστήμονες λένε ότι αυτά τα γεγονότα της Snowball Earth μπορεί να άνοιξαν το δρόμο για την έκρηξη της ζωής στην Κάμβρια που ακολούθησε—την περίοδο κατά την οποία σύνθετοι, πολυκύτταροι οργανισμοί άρχισαν να διαφοροποιούνται και να εξαπλώνονται σε ολόκληρο τον πλανήτη.
Όταν ο γεωλόγος του Caltech Joe Kirschvink επινόησε τον όρο Snowball Earth το 1989—συγχώνοντας ιδέες που μερικοί γεωλόγοι, φυσικοί του κλίματος και χημικοί πλανητών σκέφτονταν για δεκαετίες—πολλοί επιστήμονες της γης ήταν δύσπιστοι ότι αυτά τα κατακλυσμικά γεγονότα θα μπορούσαν πραγματικά να έχουν συμβεί. Αλλά με αυξανόμενα στοιχεία που υποστηρίζουν τη θεωρία και νέα δεδομένα που βοηθούν στον προσδιορισμό του χρόνου των γεγονότων, περισσότεροι επιστήμονες έχουν υποστηρίξει την ιδέα.
Ο Paul Hoffman, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο της Βικτώριας στη Βρετανική Κολομβία, βοήθησε στην πρωτοποριακή έρευνα για τη Γη του Snowball τα τελευταία 25 χρόνια. Μεταξύ άλλων, συγκέντρωσε επιτόπια εργασία 50 μηνών στη Ναμίμπια, όπου συγκέντρωσε στοιχεία για την αρχαία παγετώδη δραστηριότητα σε βράχους που είναι διάσπαρτοι με ασβεστόλιθο. Δεδομένου ότι ο ασβεστόλιθος τείνει να σχηματίζεται στα θερμότερα μέρη του ωκεανού, αυτό το μοτίβο που μοιάζει με σάντουιτς υποστηρίζει την ιδέα ότι οι παγετώνες κάλυψαν όλη τη Γη, κρύα αλλά και θερμά σημεία, κατά τη διάρκεια επεισοδίων Snowball Earth. Γνωστό μίλησε με τον Χόφμαν, ο οποίος αφηγείται το έργο της ζωής του στην Ετήσια Επιθεώρηση των Επιστημών της Γης και των Πλανητών , σχετικά με την εξέλιξη της θεωρίας της χιονοστιβάδας της Γης και ποια ερωτήματα παραμένουν. Αυτή η συνομιλία υποβλήθηκε σε επεξεργασία για μεγαλύτερη διάρκεια και σαφήνεια.
Πώς έμοιαζε ο πλανήτης κατά τη διάρκεια της Snowball Earth;
Το όνομα περιγράφει την εμφάνισή του από το διάστημα - μια αστραφτερή λευκή μπάλα. Η επιφάνεια του πάγου είναι ως επί το πλείστον επικαλυμμένη με παγετό και μικροσκοπικούς κρυστάλλους πάγου που κατακάθονται από τον κρύο ξηρό αέρα, ο οποίος είναι πολύ κάτω από το μηδέν παντού. Οι θυελλώδεις άνεμοι ουρλιάζουν σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. Κάτω από το πλωτό ράφι πάγου, ένας σκοτεινός και λαμπερός ωκεανός αναδεύεται συνεχώς από τις παλίρροιες και τις ταραχώδεις δίνες που δημιουργούνται από τη γεωθερμική θερμότητα που εισέρχεται αργά από τον πυθμένα του ωκεανού.
Τι ενημέρωσε τους γεωλόγους για την πιθανότητα μιας Γης Χιονοστιβάδας;
Οι γεωλόγοι πάλευαν να καταλάβουν τι είδαν στο γεωλογικό αρχείο - ότι όχι πολύ καιρό πριν από την πρώτη εμφάνιση περίπλοκης ζωής, υπήρχαν αναμφισβήτητα στοιχεία παγετώνων ακόμη και στις πιο θερμές περιοχές της Γης. Οι γεωλόγοι δυσκολεύτηκαν πολύ να καταλάβουν πώς αυτό ήταν δυνατό.
Τα κοιτάσματα που αφήνουν πίσω τους οι παγετώνες είναι πολύ διακριτικά. Μοιάζουν με τσιμέντο που έχει πεταχτεί από ένα φορτηγό τσιμέντου. Αυτά τα στρώματα πάγου Snowball θα είχαν κυλήσει από τις ηπείρους στον ωκεανό, επομένως έχουμε πολλά κοιτάσματα που σχηματίστηκαν στο θαλάσσιο περιβάλλον όπου παίρνετε αυτό που είναι γνωστό ως dropstones:βότσαλα ή ογκόλιθοι που δεν βρίσκονται στη θέση τους. Πολύ συχνά, βλέπετε δομές που σχετίζονται με την πρόσκρουση, σαν να έπεσε η πέτρα με κάποιο τρόπο και μετά να βυθιστεί στο υποκείμενο ίζημα. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τι, εκτός από τον πλωτό πάγο, θα μπορούσε να έχει μεταφέρει αυτά τα συντρίμμια. Τα δέντρα, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν χώμα και πέτρες στη θάλασσα στις ρίζες τους, δεν είχαν ακόμη εξελιχθεί.
Πώς ξεκινήσατε να μελετάτε το Snowball Earth;
Ήξερα για την υπόθεση από τότε που με ενδιέφερε να δουλέψω ο ίδιος το πρόβλημα. Ο Joe Kirschvink στο Caltech μου είπε για αυτό λίγους μήνες αφότου είχε την ιδέα το 1989, αλλά ποτέ δεν έκανε τίποτα περισσότερο με αυτήν εκείνη την εποχή. Μου άρεσε γιατί μου αρέσουν οι ιδέες, αλλά υπήρχε ένα κενό αξιοπιστίας, οπότε πριν από τη δουλειά μας, η υπόθεση ήταν αδρανής.
Το μεγαλύτερο πρόβλημα ήταν ότι επειδή οι συνθήκες ήταν τόσο διαφορετικές από οποιαδήποτε άλλη εποχή στην ιστορία της Γης, δεν καταλάβαμε τις συνέπειες της υπόθεσης αρκετά καλά ώστε να γνωρίζουμε εάν κάποια δεδομένη γεωλογική απόδειξη ήταν υπέρ ή κατά της υπόθεσης. Έπρεπε να έχουμε κλιματικά μοντέλα για να δούμε τι συμβαίνει στην πραγματικότητα κάτω από συνθήκες χιονοστιβάδας και ότι η μοντελοποίηση, που αναπτύχθηκε αργότερα, ήταν εξαιρετικά σημαντική.
Η κύρια συνεισφορά μου ήταν να υποστηρίξω ότι ήταν μια αξιόπιστη επιστημονική υπόθεση υποστηρίζοντας, από διαφορετικούς κλάδους της γεωεπιστήμης, ότι υπήρχαν πολλά γεωλογικά στοιχεία σύμφωνα με τις προβλέψεις. Όπως μου αρέσει συχνά να λέω, οι νέες ιδέες ή υποθέσεις μοιάζουν με μικρά παιδιά:Είναι καλύτερο να μην τις κρίνετε πολύ νωρίς γιατί δεν ξέρετε πώς θα είναι ως ενήλικες. Πολύ συχνά, το πρόβλημα με τις νέες ιδέες δεν είναι ότι είναι λάθος, αλλά ότι είναι ελλιπείς.
Τι πυροδότησε την απρόσμενη ανάπτυξη πάγου στη Γη;
Αυτή είναι η ερώτηση «γιατί» και ίσως η πιο δύσκολη. Δεν νομίζω ότι υπάρχει συναίνεση σε αυτό. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που συνέβαλαν και είναι χρήσιμο να το δούμε αυτό με δύο τρόπους. Πρώτα απ 'όλα, ποια ήταν η γενική συνθήκη που οδήγησε σε ένα πιο ψυχρό κλίμα και επομένως έκανε τη Γη πιο επιρρεπή σε αυτό το φαινόμενο της φυγής ανάπτυξης πάγου; Και μετά ποια ήταν η άμεση σκανδάλη που το έγειρε στην άκρη;
Όταν συνέβησαν τα γεγονότα του Snowball, η υπερήπειρος Rodinia βρισκόταν σε διαδικασία διάλυσης. Μια υπερήπειρος είναι μια κατάσταση στην οποία όλες οι ήπειροι συγκεντρώνονται σε μια ομάδα. Ο λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι πιστεύουν ότι υπάρχει σύνδεση είναι ότι η διάσπαση μιας υπερηπείρου θα αύξανε τις βροχοπτώσεις στις ηπειρωτικές περιοχές και αυτό θα αύξανε τη διάβρωση των πετρωμάτων του φλοιού. Οι καιρικές συνθήκες των πετρωμάτων καταναλώνουν στην πραγματικότητα διοξείδιο του άνθρακα, έτσι θα οδηγούσε σε λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και επομένως σε ψυχρότερο κλίμα.
Όσο για το τι πραγματικά προκάλεσε την άμεση ενεργοποίηση, η προσοχή έχει επικεντρωθεί τα τελευταία χρόνια σε μια ακολουθία πολύ μεγάλων ηφαιστειακών εκρήξεων που συνέβησαν σε αυτό που είναι τώρα η υψηλή Αρκτική του Καναδά. Αυτές οι εκρήξεις συνέβησαν περίπου 717 εκατομμύρια και 719 εκατομμύρια χρόνια πριν. Όταν λαμβάνετε σιντριβάνια —λάβα που βγαίνει από ένα μέρος σε διάστημα εβδομάδων ή μηνών— έχετε μια ισχυρή θερμική ανάταση στην ατμόσφαιρα από τη θερμαντική επίδραση αυτής της λάβας. Αυτές οι εξάρσεις μπορούν να μεταφέρουν αερολύματα θείου στη στρατόσφαιρα όπου κρέμονται για σημαντικό χρονικό διάστημα. Αυτά τα σωματίδια αερίου θείου αντανακλούν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία και έχουν ισχυρό ψυκτικό αποτέλεσμα. Λόγω της σύμπτωσης στο χρονοδιάγραμμα μεταξύ αυτών των εκρήξεων και της έναρξης της πρώτης και μεγαλύτερης από τις δύο Γες Χιονοστιβάδας, υποτίθεται ότι αυτό μπορεί να ήταν το άμεσο έναυσμα.
Πώς έμοιαζε η ζωή στη Snowball Earth και πώς άλλαξε ως συνέπεια της φυγής ανάπτυξης πάγου;
Υπήρχαν σίγουρα βακτήρια και υπήρχαν επίσης φύκια και μονοκύτταρα πρωτόγονα ζώα, ή πρωτίστες.
Υπάρχουν επίσης στοιχεία ότι τα πρώτα πολυκύτταρα ζώα προήλθαν αυτή την εποχή, πιθανώς κάτι σαν σφουγγάρια. Γιατί είναι θέμα εικασίας:Υπάρχουν πολλές ιδέες για αυτό, αλλά είναι δύσκολο να δοκιμαστούν. Μια ιδέα είναι ότι στη Γη Snowball, τα οικοσυστήματα μπορεί να ήταν πιο απομονωμένα το ένα από το άλλο και αυτή μπορεί να είναι μια κατάσταση που θα ήταν χρήσιμη για την εξέλιξη νέων μορφών ζωής, και ιδιαίτερα μορφών ζωής που είναι αλτρουιστικές - αυτές με κύτταρα που βρίσκουν ότι υπάρχει είναι ένα πλεονέκτημα στο να εργάζεστε μαζί παρά να εργάζεστε μεμονωμένα. Έτσι, η μεγαλύτερη απομόνωση διαφορετικών οικοσυστημάτων θα μπορούσε να επέτρεπε σε ορισμένα οικοσυστήματα που είχαν υψηλότερο ποσοστό αυτών των πολυκύτταρων αλτρουιστών να δημιουργήσουν μια βάση.
Πώς έγινε δεκτή η θεωρία της χιονοστιβάδας από άλλους γεωλόγους;
Υποτίμησα πόσο συναισθηματικοί θα ήταν οι άνθρωποι γι' αυτό και πόσο πιστοί ήταν οι παντρεμένοι στην ιδέα ότι η Γη ποτέ δεν ήταν πραγματικά πολύ διαφορετική από ό,τι είναι σήμερα. Τον 19ο αιώνα, οι άνθρωποι δυσκολεύονταν να πιστέψουν ότι το μεγαλύτερο μέρος της βόρειας Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής καλύφθηκε από ένα στρώμα πάγου μόνο πριν από 20.000 χρόνια. Αυτό ήταν τόσο δύσκολο για έναν γεωλόγο του 19ου αιώνα να το αποδεχτεί όσο ήταν για τους γεωλόγους του 20ου αιώνα η Snowball Earth.
Για πολύ καιρό είχαμε πολλά στοιχεία για παγετώνες σε χαμηλό γεωγραφικό πλάτος και στα θερμότερα μέρη της Γης, αλλά δεν είχαμε πραγματικά καλή ιδέα για τις ημερομηνίες αυτών των γεγονότων. Ήταν κάπως ντροπιαστικό. Αλλά μεταξύ 2010 και 2014 αυτή η κατάσταση άλλαξε δραματικά. Τώρα έχουμε αρκετά ακριβείς εκτιμήσεις από δύο πολύ διαφορετικές τεχνικές γνωριμιών και είναι εντυπωσιακό ότι δίνουν εξαιρετικά συνεπή αποτελέσματα. Η επεξεργασία του χρονοδιαγράμματος έχει κάνει την πλειονότητα των γεωλόγων που εργάζονται για το πρόβλημα να αποδεχθούν τώρα την υπόθεση της χιονοστιβάδας.
Εναλλακτικές θεωρίες έχουν προκύψει με τα χρόνια, συμπεριλαμβανομένης της λεγόμενης θεωρίας Slushball—μια λιγότερο ακραία εκδοχή του Snowball Earth. Πώς βοηθάει η καταγραφή των ημερομηνιών στην ταξινόμηση αυτών των εναλλακτικών θεωριών;
Στο σενάριο Slushball, το διοξείδιο του άνθρακα θα αρχίσει να συσσωρεύεται πολύ γρήγορα, έτσι ο παγετώνας θα ήταν βραχύβιος και ο πάγος θα υποχωρούσε σταδιακά. Αυτό δεν είναι αυτό που βλέπουμε στο γεωλογικό αρχείο. Τώρα γνωρίζουμε ότι η πρώτη Snowball διήρκεσε για 58 εκατομμύρια χρόνια και αυτό είναι εντελώς ασυνεπές με την ιδέα Slushball. Επίσης, βλέπουμε τους παγετώνες της Χιονόμπαλας να τερματίζονται εξαιρετικά απότομα και να ακολουθούνται από σαφείς ενδείξεις μιας πλήρους και απότομης κλιματικής αντιστροφής, μιας πολύ καυτής περιόδου. Αυτό δεν εξηγείται από το μοντέλο Slushball.
Δεν νομίζω ότι υπάρχουν άλλες εναλλακτικές λύσεις που να ικανοποιούν τα στοιχεία.
Ποιες άλλες ερωτήσεις σχετικά με το Snowball Earth παραμένουν;
Το ραντεβού έχει δημιουργήσει μια νέα σειρά προβλημάτων. Ένα πράγμα που αποκάλυψε η χρονολόγηση ήταν ότι οι δύο Γη Χιονόμπαλες εμφανίστηκαν σε γρήγορη διαδοχή και ήταν πολύ άνισες σε διάρκεια. Η πρώτη διάρκεσε 58 εκατομμύρια χρόνια και η δεύτερη διήρκεσε μόνο 5 εκατομμύρια έως 15 εκατομμύρια χρόνια. Επομένως, δεν ξέρουμε γιατί υπάρχει αυτή η μεγάλη διαφορά στο πόσο καιρό διήρκεσαν οι παγετώνες. Και γιατί υπήρχε αυτό το μικρό διάστημα μεταξύ των δύο; Υπάρχουν μόνο περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια όταν δεν υπήρχε καθόλου πάγος και ξαφνικά ο πλανήτης επέστρεψε στη Γη της Χιονοστιβάδας. Γιατί λοιπόν δύο σε γρήγορη διαδοχή; Και γιατί δεν υπήρχε τρίτο ή τέταρτο; Αυτά είναι νέα ερωτήματα που προέκυψαν ως αποτέλεσμα της κατανόησης του χρόνου.
Θα μπορούσε να επιστρέψει το Snowball Earth;
Δεν νομίζω ότι είμαστε σε πολύ καλή θέση να πούμε αν είναι πιθανό να συμβεί ή όχι στο μέλλον. Το μέλλον είναι πολύ καιρό. Μπορούμε να πούμε ότι δεν πρόκειται να συμβεί στα επόμενα αρκετές δεκάδες χιλιάδες χρόνια.
Γιατί να μελετήσετε την ιστορία της Γης;
Η ιστορία του πλανήτη μας είναι μια από τις μεγαλύτερες ιστορίες. Επειδή ζούμε εδώ και εξαρτόμαστε από αυτό το μέρος, είναι πολύ σημαντικό να καταλάβουμε ότι η Γη δεν ήταν πάντα όπως είναι σήμερα. Το Snowball Earth είναι ένα παράδειγμα των ειδών εκπληκτικών πραγμάτων που έχει περάσει η Γη και που δεν θα υποπτευόμασταν ποτέ αν δεν ερευνούσαμε το γεωλογικό αρχείο.
Η ενασχόληση με το Snowball Earth ήταν φανταστική—ήταν η πιο έντονη μαθησιακή εμπειρία της ζωής μου και ποτέ δεν περίμενα ότι θα γινόταν αποδεκτή στη διάρκεια της ζωής μου.
Και συνεχίζετε να το κάνετε, μετά από 25 χρόνια;
Εξακολουθώ να κάνω επιτόπια εργασία στη Ναμίμπια, ως 77 ετών. Είναι απλώς ένα μεγάλο και συναρπαστικό πρόβλημα. Είναι δύσκολο να τραβήξω τον εαυτό μου μακριά.
Η Laura Poppick είναι ανεξάρτητη επιστημονική δημοσιογράφος στο Πόρτλαντ του Μέιν—ένα μέρος που μερικές φορές μοιάζει σαν μια μεγάλη χιονόμπαλα. Πριν από την καριέρα της στη δημοσιογραφία, εργάστηκε σε ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον μελετώντας τους βράχους Snowball Earth. Twitter:@laurapoppick.
Το Το Knowable Magazine είναι μια ανεξάρτητη δημοσιογραφική προσπάθεια από τις Ετήσιες Επιθεωρήσεις.
