ГлавнаяЭволюция жизни на ЗемлеПротерозойская эра → Начало Ледникового периода

Начало Ледникового периода

26 Март 2013

Ледниковый периодК концу раннего протерозоя произошло заполнение атмосферы кислородом, основным поставщиком которого были фотосинтезирующие растения и бактерии. Изменение количественного состава атмосферы Земли и одновременное снижение давления диоксида углерода спровоцировали изменение климата нашей планеты. Уменьшился парниковый эффект и понизилась температура у ее поверхности – климат стал более суровым. В 1998 году ученые Пол Хоффман и Дэниэл Шраг из Гарвардского университета выдвинули гипотезу, в соответствии с которой в конце протерозойской эры, в криогений (750-635 млн лет назад), наступил масштабный ледниковый период.
В конце протерозойской эры практически вся планета была покрыта льдами, а температура на экваторе была аналогична той, которая сегодня поддерживается в Антарктиде. Все континенты и Мировой океан были покрыты сплошным льдом толщиной почти 2 км. На это указывают следы очень древних ледников во многих районах Земли, в том числе и в тропических широтах. Силикатные горные породы, как известно, при соприкосновении с воздухом подвергаются химическому выветриванию, удаляющему диоксид углерода из атмосферы Земли. Освобожденные при этой химической реакции катионы кальция реагируют с растворенным бикарбонатом в Мировом океане, формируя карбонат кальция как химически осажденную горную породу.
Таким образом, углекислый газ постоянно переводится из атмосферы в литосферу, что компенсирует его выделение действующими на планете вулканами. С понижением температуры на Земле падает скорость подобных химических реакций, и уже гораздо меньшее количество диоксида углерода извлекается из атмосферы. Постепенное повышение концентрации диоксида углерода в атмосфере приводит к разогреванию планеты, что несколько уменьшает силу оледенения. В криогений же все континенты на нашей планете располагались в тропиках возле экватора, что сделало данный процесс менее сдерживающим. Именно поэтому ледникам удалось продвинуться так далеко от полярных регионов, вплоть до тропических широт.
Доказательством распространения льда на обширной территории Земли служит нахождение во многих местах ледниковых отложений. Они есть в экваториальной Африке, Австралии, на Урале, Тянь-Шане, Беларуси, Норвегии, Гренландии и Скалистых горах. Палеомагнитные данные свидетельствуют о том, что встречающиеся сегодня неопротерозойские осадки ледникового происхождения были образованы в пределах десяти градусов от экватора. Это может говорить о масштабном оледенении планеты вплоть до экватора. По одной из гипотез, очень старые железисто-кремниевые формации – ничто иное, как результат ограниченного уровня кислорода в скованном льдом океане. Дело в том, что железисто-кремниевые формации представляют собой осадочную породу, состоящую из слоев оксида железа и бедного железом кремния. При соприкосновении с кислородом железо ржавеет и становится нерастворимым в воде.
Отложение этих осадочных пород связывают с окислением атмосферы, в то время как растворенное железо в Мировом океане контактировало с кислородом и осаждалось в виде оксида. Для того чтобы образовались богатые железом горные породы, был необходим бескислородный океан, где большое количество растворенного железа может накопиться до того момента, как окислитель осадит его в виде оксида железа. Этот практически бескислородный океан мог появиться в процессе масштабного оледенения, охватившего всю планету и ограничившего газообмен океана с кислородной атмосферой.

Таким образом, в конце протерозойской эры Земля пережила глобальную катастрофу. Температура на планете упала так низко, что на экваторе мороз достигал -50 С. Такой холод, очевидно, поддерживался и самим льдом, потому что солнечные лучи просто отражались от него обратно в космическое пространство. Поскольку водяной пар при таких низких температурах не образовывался в достаточной концентрации, то облаков практически не было. Этот ледниковый период стал самым масштабным в истории нашей планеты. К оледенению привело, как это происходит обычно на нашей планете, снижение концентрации в земной атмосфере диоксида углерода, или углекислого газа. Однако столь масштабному похолоданию на самом деле посодействовало расположение материков в тропических широтах которое не позволило замедлить темпы удаления углекислого газа.
Ледниковые массивы продвинулись глубоко от полюсов к экватору, а их высокая отражательная способность обеспечила дальнейшее охлаждение планеты. Чтобы доказать подобное развитие событий в далеком прошлом Земли, группа ученых из США и Канады применила высокоточные методы датировки к ледниковым отложениям на северо-западе Канады и в Юконе, а также к слоям вулканических пород, зажатым в этих отложениях. Результаты проведенных исследований показали, что возраст и тех и других пород составляет 716,5 млн лет. Это соответствует предполагаемому периоду огооледенения Земли.
Дальнейшие палеомагнитные исследования и анализ состава этих пород позволили также установить, что упомянутые территории Канады в рассматриваемый период находились на уровне моря или несколько ниже его, близ экватора планеты, на широте примерно десять градусов.
По словам ведущего автора исследовательской работы Френсиса Макдональда из Гарвардского университета:
«Это первый случай, когда показано, что в ледниковую эпоху лед доходил до тропических широт, прямое доказательство того, что в данное оледенение существовала «Земля-снежок». Наши данные также показывают, что это оледенение продолжалось как минимум 5 миллионов лет».
Канада в Ледниковом периодеДействительно, поскольку Земля практически полностью покрылась льдом, диоксид углерода не мог быть просто удален из атмосферы путем выветривания силикатных пород. Но здесь свою роль сыграли вулканы, которые за миллионы лет -извергли в атмосферу достаточно большое количество углекислого газа и метана. По ориентировочным оценкам, уровень углекислого газа, необходимый для полной разморозки Земли в ледниковый период, должен был в 350 раз превышать современный уровень, то есть дать в совокупности примерно 13 % от всего состава атмосферы.
Очевидно, увеличение концентрации углекислого газа привело к разогреву земной атмосферы и освобождению ото льда все больших площадей планеты. В результате масштабный ледниковый период в криогений закончился 635 млн лет назад, причем достаточно быстро.
Современные исследования выявили еще одну возможную причину оледенения. Ученые из Калифорнийского университета, Университета штата Юта и Университета Квебека в Монреале под руководством доктора Робин Нади сумели обнаружить в толще Чуар Большого каньона (штат Аризона, США) ископаемые остатки.
Они говорят о том, что массовое вымирание организмов на нашей планете произошло еще за 16 млн лет до предполагаемого оледенения. В толще пород у подножия Большого каньона были обнаружены не только ископаемые останки разнообразных протерозойских организмов, но и обширные залежи органического углерода. Известно, что накопление углерода связано с ростом продуктивности сообществ водорослей, в частности, цианобактерий.
Согласно выдвинутому предположению, безудержный рост водорослей мог негативно сказаться на морских экосистемах, поскольку органическое вещество просто не успевало разлагаться в толще воды, а все новые и новые растения продолжали появляться. С течением времени они могли закрыть всю поверхность воды, перекрыв доступ кислорода. Аэробные обитатели моря, которых к тому моменту было уже достаточно много, просто вымерли из-за нехватки кислорода. Резкое их сокращение, в свою очередь, могло привести к уменьшению выбросов углекислого газа в атмосферу Земли. Это наталкивает на мысль, что массовое вымирание аэробных организмов, возможно, было не следствием, а одной из причин внезапного похолодания на планете. При этом традиционную теорию связывания углекислого газа силикатами никто не отменял.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля