Ziemia skuta na 1 km, oceany zamarzły. Epoka lodowcowa przy tym to betka

Naukowcy odnotowali pięć znaczących epok lodowcowych w historii Ziemi: hurońską (2,4-2,1 miliarda lat temu), kriogeniczną (850-540 milionów lat temu), andyjsko-saharyjską (460-430 milionów lat temu), Karoo (360-260 milionów lat temu) ) i plejstoceńską, poszatkowaną przez interglacjały. W ciągu ostatniego miliona lat miało miejsce około tuzina dużych zlodowaceń, z których największe osiągnęło szczyt 650 tys. lat temu i trwało 50 tys. lat. Ostatni okres zlodowacenia, często nazywany po prostu "epoką lodowcową", osiągnął szczyt około 18 tys. lat temu i ustąpił miejsca interglacjalnej epoce holocenu 11 700 lat temu.

To ze zlodowaceniem plejstoceńskim mamy bodaj wszystkie skojarzenia związane z epoką lodowcową. Wielka czapa lodowa nasuwająca się od północy na Eurazję i Amerykę Północną, przechadzające się przed nią po śniegu mamuty, nosorożce włochate, tygrysy szablastozębne i inne wielkie zwierzęta plejstocenu, wreszcie ludzie próbujący polować i przetrwać.

W rzeczywistości to zlodowacenie było dość krótkie i chociaż ukształtowało wiele elementów naszego krajobrazu, to nie stanowiło w dziejach Ziemi znaczącej katastrofy. W porównaniu z kriogenikiem to naprawdę nie było nic znaczącego.

W historii Ziemi mieliśmy zlodowacenia daleko potężniejsze, obejmujące już nie tylko okolice biegunów z lodowcami zsuwającymi się na Europę, Azję i Amerykę Północną, ale całą kulę ziemską. Łącznie z półkulą południową, równikiem, wszystkim. Zamarzła cała Ziemia, ustały procesy życiowe i wydawało się, że to koniec życia na naszej planecie.

Jasne jest, że wtedy cała Ziemia pokryła się lodową i śnieżną czapą. Pozostaje pytanie, jak dużą. Naukowcy tacy jak John Kirschvink i P.F. Hoffman wykazywali, że lodowiec pokrywał także okolice równikowe, że zastygły wszystkie oceany, a kilometrowy lód skuł planetę. Wolne od mrozu były tylko głębie oceaniczne. Nie padał deszcz, śnieg, nie było wiatru.

W tym okresie minimum planeta zamarzała głęboko, a większość promieniowania cieplnego Słońca zostawała odbita z powrotem w przestrzeń kosmiczną przez lodową powierzchnię. Średnia, podkreślmy, średnia temperatura spadła wtedy do -50 stopni Celsjusza.

Tę epokę określa się mianem Snowball Earth, czyli kuli ziemskiej zamienionej w kulę śniegu. Nie jest to metafora daleka od prawdy. Ziemia zamarzła wówczas tak daleko, że rzeczywiście przypominała śniegowa kulę obracająca się w Kosmosie. Zamarzła na długie 300 milionów lat.

Twórcą tego pojęcia "Ziemi jako kuli śnieżnej" był właśnie John Kirschvink. Opisywało ono planetę zamarznięta w całości i przypominającą śnieżkę, bez skrawka pozbawionego zlodowacenia. A zatem zjawisko przy którym epoka lodowcowa z czasów mamutów to betka.

300 milionów lat zlodowacenia to znacznie więcej niż kilkanaście czy kilkadziesiąt tysięcy w epoce mamutów i tygrysów szablastozębnych. Tak potężny kataklizm, który zmienił Ziemię w kulę śniegu i lodu mogły spowodować procesy, których odtworzenie dzisiaj jest bardzo trudne. Możemy jednak spekulować.

Wiadomo, że pierwszą wielką epokę Snowball Earth przed ponad 2 miliardami lat w epoce hurońskiej spowodowały istniejące wtedy pierwsze organizmy przeprowadzające fotosyntezę. Uwięzienie większych ilości węgla w organizmach żywych i ich szczątkach spowodowało znaczący wzrost tlenu w atmosferze, co wywołało powstanie warstwy ozonowej ograniczającej proces reakcji tlenu z metanem. Dwutlenek węgla wyparł metan i stał się wiodącym gazem cieplarnianym. Wtedy Ziemia zamarzła. Decyduje o tym dwutlenek węgla.

Czy tak wydarzyło się również 850 milionów lat temu, gdy rozwijające się na Ziemi życie zostało skute morderczym lodem?

Zdaniem wielu naukowców, wyjaśnieniem sytuacji dlaczego planeta tak długo nie mogła się rozmrozić jest jej kulisty kształt. Im więcej lodu i bieli, tym większe albedo. Rośnie parametr fotometryczny mierzący zdolność do odbijania światła przez jakąś powierzchnię. Ta pokryta lodem i śniegiem odbijała go sporo, co sprawiało że temperatura jeszcze spadała i następowało sprzężenie zwrotne.

Dokładnie odwrotnie niż obecnie, gdy globalne ocieplenie topi lód na biegunach, więc pozostała zmarzlina odbija mniej promieni słonecznych i topi się jeszcze szybciej.

Obliczenia fizyków i geologów wskazują na to, że gdy czapy lodowe przekroczyły 30 stopień szerokości geograficznej obu półkul, los planety był przesądzony. W takiej sytuacji zamarza w całości. 30 stopień to mniej więcej lokalizacja Kairu i Buenos Aires.

Po 300 milionach lat, około 540 milionach lat temu skuta lodem Ziemia rozmarzła. Dlaczego? Tu także kluczową rolę odegrał dwutlenek węgla, który w normalnej sytuacji jest pochłaniany przez organizmy żywe (rośliny), oceany, skały. W epoce kriogenicznej nie było to możliwe, bo cała powierzchnia Ziemi była pokryta lodem. Dwutlenek węgla nie wchodził w żadne reakcje, a zapewne wydostawał się ze szczelin, wulkanów. Pozostawał nad powierzchnią planety, powodując efekt cieplarniany. Wszystko z czasem zaczęło się topić. A gdy się stopiło, doszło do największej znanej eksplozji życia, zwanej eksplozją kambryjską. Między 542 a 510 milionów lat temu nowe organizmy pojawiały się na niespotykaną skalę, zasiedlając rozmarzniętą planetę. Zaczęła się era paleozoiczna, era życia.

Do dzisiaj zagadką jest, jak żywe organizmy powstałe przed erą kriogeniczną i epoką Snowball Eearth przetrwały to wielkie zamarznięcie planety. Może tak jak są w stanie dzisiaj przetrwać jednokomórkowce w lodowcach czy śniegach Antarktydy. Może przeżyło w rozmarzających na powierzchni lodowców bajorach tzw. brudnego lodu. Może pomogły głębiny mórz albo jakieś kominy geotermalne albo połynie, lodowe przeręble.

Nie wiemy jak, ale przetrwało ten wielki kataklizm.