Более 600 миллионов лет назад планета была заморожена от полюса до полюса и покрыта ледяными щитами толщиной в полкилометра, которые погребли под собой каждый океан. Как морская жизнь цеплялась за Землю во времена Земли, превратившейся в снежный ком, долгое время оставалось загадкой.
Новое исследование подтверждает идею о том, что глобальное оледенение не было всеобъемлющим. Геохимические данные древних горных пород позволяют предположить, что к северу от тропика Рака могли существовать зоны открытого океана, регион, который ранее считался слишком холодным для жизни в этот период. «Здесь была обитаемая зона», говорит соавтор исследования, геобиолог из Виргинского политехнического института и государственного университета Шухай Сяо. И это «возможно, шире, чем считалось ранее».
Однако другие ученые еще не убеждены. Моделирование климата не может создать даже свободный ото льда экватор в периоды Земли-снежка. Возможность существования непокрытого океана за пределами тропиков «делает эту штуку очень трудной для проглатывания», говорит Пол Хоффман, геолог из Гарвардского университета, который первым выдвинул гипотезу Земли-снежка.
Климатические модели с 1960-х годов показали, как планетарная глубокая заморозка может возникнуть из-за простой петли обратной связи. Когда температура падает, ледяные шапки Земли расширяются, отражая солнечный свет и вызывая дальнейшее охлаждение. Если льду удастся проползти примерно до 30-40° широты, примерно туда, где сегодня находятся Северная Африка и континентальная часть Соединенных Штатов, глобальный климат войдет в безудержный цикл замерзания, и ледники в конечном итоге покроют всю планету в течение нескольких сотен лет. Глобальное потепление – похожая катастрофа, только ровно наоборот.
Геологическая летопись указывает, что Земля пережила как минимум два таких периода. Последний известен как Маринойский ледниковый период между 654 и 635 миллионами лет назад. Жизнь была ограничена океанами, и крупные существа еще не эволюционировали, но окаменелости показывают, что микроскопические эукариоты, такие как водоросли, жили до и после этого. По словам Сяо, таким организмам требуется солнечный свет и открытая вода. «Вы должны представить себе какое-то убежище, где эти водоросли могут выжить».
Предыдущая работа показала, что штормовые течения могли открыто циркулировать на мелководье в ту эпоху, хотя большая часть доказательств остается неоднозначной. Чтобы изучить условия в этот период, Сяо и его коллеги исследовали тонкий слой темного сланца, найденный в Национальном лесу Шэньнунцзя на юге Китая, который относится к мариною. Исследователи полагают, что сланец образовался из богатой минералами океанской грязи, отложившейся в средних широтах, возможно, между 30 и 40° северной широты.
Сяо и его коллеги обнаружили, что сланец был полон не только различных ископаемых водорослей, но и соединений азота. Толстый ледяной щит отрезал бы океаны от атмосферы, препятствуя проникновению кислорода в их воды. Но соединения азота были обнаружены на уровне, близком к уровню современных океанов, что свидетельствует о насыщенных кислородом водах, где азот и кислород могли свободно взаимодействовать.
Результаты показывают, что область, из которой образовался сланец, возможно, не была покрыта льдом, а была местом, где могли процветать фотосинтезирующие организмы, сообщает команда сегодня в Nature Communications. Если это правда, то специалистам по моделированию климата потребуется настроить свои симуляции и понять, что поддерживало открытый океан в течение длительного периода времени, говорит Сяо.
Результаты согласуются с многочисленными свидетельствами других исследований, которые указывают на благоприятные условия на аналогичных широтах во время ледникового периода, говорит Кэрол Делер, геолог из Университета штата Юта, не участвовавшая в работе.
Но Хоффман по-прежнему считает, что окаменелости, скорее всего, произошли от микроскопических водорослей, которые прятались в крошечных неглубоких бассейнах с пресной водой на вершинах ледников. Сегодня такие бассейны появляются в полярных ледяных щитах и служат убежищем для адаптированных к холоду микробов.
Все современные водоросли произошли от пресноводных видов, говорит Хоффман, предполагая, что те, что обитали в морях, были уничтожены в периоды Земли-снежка и впоследствии должны были повторно эволюционировать, чтобы вернуться в океан. «Я не считаю выживание проблемой», добавляет он, «и эта статья не решает ее».
Возможно также, что все исследователи правы отчасти. Возможно, был промежуток времени, когда даже экватор замерзал, а живые существа были вытеснены в ледниковые бассейны. Но этот интервал мог не длиться на протяжении всего мариноанского периода.
Геологи знают, что темный сланцевый слой образовался в мариное, но когда именно во время ледникового периода, неясно. Возможно, скалы являются свидетелями заката эпохи, времени, когда ледяные щиты уже начали отступать, говорит Делер. Сяо и его коллеги согласны с такой перспективой.
«Мы не можем слишком привыкнуть ни к одной модели», говорит Делер. «Мы должны быть действительно непредубежденными, потому что я думаю, что в будущем появится много новых данных».
