Oι παγετώνες άλλαξαν τη σύνθεση των ωκεανών και προκάλεσαν την πολυπλοκότητα της ζωής, πριν από περισσότερα από μισό δισεκατομμύριο χρόνια σε μια παγωμένη, καλυμμένη με πάγο Γη, εναποθέτοντας ορυκτά στον ωκεανό, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Τεράστιοι παγετώνες σύρονταν πάνω στην παγωμένη γη προς τη θάλασσα, η οποία ήταν καλυμμένη με πάγο, σάρωναν το έδαφος από κάτω τους, σκαλίζοντας και ξύνοντας πέτρες από τον φλοιό της Γης. Όταν οι παγετώνες τελικά έλιωσαν, απελευθέρωσαν έναν χείμαρρο χερσαίων χημικών ουσιών στον ωκεανό, ανέφεραν πρόσφατα οι ερευνητές. Τα ορυκτά που παρασύρθηκαν στη στεριά από αυτή την «παγετώδη σκούπα» άλλαξαν τη θαλάσσια χημεία και έριξαν στους ωκεανούς θρεπτικά συστατικά που, όπως λένε, μπορεί να διαμόρφωσαν το πόσο περίπλοκα εξελίχθηκε η ζωή.

Αυτή η αρχαία περίοδος βαθιάς κατάψυξης, γνωστή ως Νεοπρωτοζωική Εποχή, ή Snowball Earth (Γη της χιονοστιβάδας), διήρκεσε από περίπου 1 δισεκατομμύριο έως 543 εκατομμύρια χρόνια πριν. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι εδαφικές μάζες ενοποιήθηκαν σε μια υπερήπειρο που ονομάζεται Ροδίνια και στη συνέχεια διαλύθηκαν ξανά. Οι πρώτες μορφές ζωής της Γης, όπως τα μικρόβια, τα κυανοβακτήρια, τα σφουγγάρια και οι οργανισμοί που κατοικούν στον πυθμένα της θάλασσας, κατοικούσαν στους ωκεανούς. Μετά το τέλος του Νεοπρωτεροζωικού ήρθε η άνοδος μιας πιο περίπλοκης ζωής, με την πρώτη εμφάνιση θαλάσσιων πλασμάτων με «πανοπλίες», κοχύλια και οργανισμούς με καρφιά.

Οι επιστήμονες έχουν αποδώσει αυτή την εξελικτική έκρηξη στα αυξημένα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης και στα ρηχά νερά των ωκεανών. Και τώρα, έρευνα που δημοσιεύτηκε την Τρίτη στο περιοδικό Geology δείχνει ότι η ροή των αρχαίων παγετώνων μπορεί να διαμόρφωσε άμεσα χημικές αλλαγές στον ωκεανό που ήταν κρίσιμες για την εξέλιξη πολύπλοκων οργανισμών.

Η μελέτη της Snowball Earth προσφέρει ένα παράθυρο στο παρελθόν του πλανήτη μας, αλλά παρουσιάζει επίσης πολύτιμες γνώσεις για τη σύγχρονη κλιματική αλλαγή, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Δρ Κρις Κίρκλαντ.

«Το βαθύ γεωλογικό μας αρχείο δείχνει πώς η αλλαγή ενός μέρους της Γης επηρεάζει ένα άλλο», είπε. Αυτήν τη στιγμή, η δραματική θέρμανση του πλανήτη που σηματοδοτεί την ανθρωποτροφοδοτούμενη κλιματική κρίση συμβαίνει με ιλιγγιώδη ταχύτητα σε σύγκριση με αυτές τις αρχαίες διαδικασίες που διήρκεσαν εκατομμύρια χρόνια.

«Αυτός ο γρήγορος ρυθμός περιορίζει την ικανότητα της Γης να αυτορυθμίζεται φυσικά, υπογραμμίζοντας την επείγουσα ανάγκη αντιμετώπισης της ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής».

3


Από τη "Γη χιονόμπαλα" στον "πλανήτη θερμοκηπίου"

Η κίνηση των παγετώνων, όπως είναι γνωστό έξυσαν και μετέφεραν τα χερσαία ιζήματα σε ωκεανούς, λίμνες και ποτάμια, αποτελώντας τη βάση των υδρόβιων τροφικών ιστών. Ωστόσο, οι ερευνητές που μελετούν την αρχαία Γη ήταν προηγουμένως αβέβαιοι για το εάν οι νεοπρωτοζωικοί παγετώνες μετακινήθηκαν καθόλου, πόσο μάλλον αν μετακινήθηκαν αρκετά ώστε να διαβρώσουν το έδαφος κάτω από αυτούς και να μεταφέρουν ορυκτά στη θάλασσα.

«Είχε υποτεθεί ότι η εκτεταμένη παγετώδης διάβρωση των ηπειρωτικών εσωτερικών χώρων θα μπορούσε να προκληθεί από τον πάγο της Snowball Earth», δήλωσε ο Κίρκλαντ, καθηγητής στο School of Earth and Planetary Sciences στο Πανεπιστήμιο Curtin στο Περθ της Αυστραλίας. «Ωστόσο, πτυχές αυτής της ιδέας δεν ήταν ξεκάθαρες, επειδή ο πάγος μπορεί να μην κινήθηκε ή να μετακινήθηκε ελαφρά ή ακόμη και να κύλησε».

Ο Κίρκλαντ και οι συνεργάτες του βρήκαν απαντήσεις στη Σκωτία και τη Βόρεια Ιρλανδία, όπου μελέτησαν ιζήματα από σχηματισμούς βράχων που χρονολογούνται από το Νεοπρωτεροζωικό. Η ομάδα εξέτασε τα ζιργκόν - κρυσταλλωμένα ορυκτά που είναι εξαιρετικά ανθεκτικά και μπορούν να αντιμετωπίσουν ακραία γεωλογικά φαινόμενα. Τα ζιρκόνια περιέχουν επίσης ουράνιο. Με τη μέτρηση των σταδίων της διάσπασης του ουρανίου σε ζιργκόν, οι γεωλόγοι χρησιμοποιούν τα ορυκτά ως χρονόμετρα για τη μελέτη του παρελθόντος της Γης.

Οι ερευνητές εξέτασαν ιζήματα που χρονολογούνται από την εποχή που η Γη ήταν καλυμμένη με πάγο και από την περίοδο του «θερμοκηπίου Γης» εκατομμύρια χρόνια αργότερα, όταν ο πάγος είχε φύγει, και διαπίστωσαν ότι η σύνθεση των ορυκτών των ιζημάτων της Snowball Earth διέφερε δραματικά από εκείνη των μεταγενέστερων ιζημάτων.

«Ανακτήσαμε διακριτικά μοτίβα στους πληθυσμούς αυτών των ορυκτών κόκκων», είπε ο Κίρκλαντ στο CNN. «Στην ουσία το αποτύπωμα «DNA» αυτών των ιζηματογενών πετρωμάτων άλλαξε».

Τα ευρήματα φαίνεται να ενισχύουν την έννοια του ενεργού παγετώνα «κάπως», είπε ο Δρ Γκράχαμ Σιλντς, καθηγητής γεωλογίας στο University College του Λονδίνου. Ο Σιλντς δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα. Ωστόσο, η μελέτη δεν περιελάμβανε δεδομένα από ένα σημαντικό διάστημα παγετώνων που ονομάζεται Marinoan, το οποίο σηματοδότησε το τέλος της Snowball Earth, είπε στο CNN. Ο Σιλντς ήταν επίσης προσεκτικός σχετικά με την άμεση σύνδεση της διάβρωσης των παγετώνων με την εξέλιξη της πολύπλοκης ζωής.

«Αυτή η σύνδεση έχει προταθεί στο παρελθόν, αλλά είναι αμφιλεγόμενη επειδή η σύνδεση θεωρείται μάλλον παρά εξηγείται», είπε ο Σιλντς. «Η δραματική αλλαγή τοπίου που προκαλεί την εμφάνιση μακροσκοπικών ζώων είναι μια εμπεριστατωμένη ιδέα, αλλά μια υπόθεση για τη διάβρωση των παγετώνων, δεν διευκολύνει την έρευνα».

4










Η μαζική απόψυξη των παγετώνων "σμιλεύει" τους ωκεανούς

Οι βράχοι από την εποχή της Snowball Earth περιείχαν παλαιότερα ορυκτά, αλλά παρουσίαζαν επίσης μια σειρά ορυκτών διαφόρων ηλικιών, καθώς τα πετρώματα εκτέθηκαν και διαβρώθηκαν με την πάροδο του χρόνου από την απόξεση των παγετώνων. Αυτά τα στοιχεία έδιξαν στους επιστήμονες ότι οι παγετώνες του Νεοπρωτοζωικού ήταν κινητοί. Οι νεότεροι βράχοι, από τότε που η Snowball Earth ξεπάγωνε, είχαν ένα στενότερο εύρος ορυκτών ηλικιών και απουσίαζαν οι πιο εύθραυστοι κόκκοι, υποδηλώνοντας ότι το νερό που ρέει είχε διαλύσει το υλικό που είχε προηγουμένως αλεσθεί.

Κατά την ύφεση του Νεοπρωτεροζωικού, μία από τις γνωστές αλλαγές στη χημεία των ωκεανών ήταν η αύξηση του ουρανίου. Άλλες έρευνες είχαν εξηγήσει προηγουμένως στο συμπέρασμα ότι αυτή η αύξηση ήταν αποτέλεσμα της αύξησης του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, «ωστόσο, τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι η παράδοση χημικών στοιχείων στους ωκεανούς έπαιξε επίσης ρόλο σε αυτό», είπε ο Κίρκλαντ.

«Το «χαμένο» διαλυμένο συστατικό σε αυτά τα πετρώματα φαίνεται να «αναδύεται» στις αλλαγές στη χημεία των ωκεανών αυτή τη στιγμή», πρόσθεσε. Χαρτογραφώντας αυτές τις αλλαγές σε χερσαία και θαλάσσια περιβάλλοντα, «απεικονίζουμε τη μεταφορά χημικών στοιχείων μέσω της Γης ως σύστημα».

Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι οι πιο σημαντικές κινήσεις των παγετώνων έλαβαν χώρα τουλάχιστον δύο φορές μεταξύ 720 και 635 εκατομμυρίων ετών πριν. Μέχρι το τέλος του Νεοπρωτεροζωϊκού, καθώς το παγωμένο κάλυμμα της Γης άρχισε να ξεπαγώνει, σημαντικές αλλαγές χημείας συνέβαιναν στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς της Γης.

«Το τέλος αυτών των παγετώνων σηματοδοτείται από γρήγορες αυξήσεις στο ατμοσφαιρικό και ωκεάνιο οξυγόνο, πιθανώς λόγω της ενισχυμένης διάβρωσης των εκτεθειμένων πετρωμάτων και των αυξημένων ροών θρεπτικών ουσιών στον ωκεανό», είπε ο Κίρκλαντ. Τέτοιες αλλαγές θα μπορούσαν να έχουν εμποτίσει κύκλους θρεπτικών συστατικών και να έχουν δώσει στην αναδυόμενη ζωή την ώθηση που χρειαζόταν για να εξελιχθεί σε πιο περίπλοκες μορφές.

«Η ιδέα ότι τα συντρίμμια των παγετώνων από την εποχή των παγετώνων του Νεοπρωτεροζωικού παρείχαν θρεπτικά συστατικά για να υποστηρίξουν την πρώιμη εξέλιξη των ζώων υπήρχε εδώ και λίγο καιρό», δήλωσε ο Δρ. Άντριου Νολ ομότιμος καθηγητής Γης και Πλανητικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα. Ωστόσο, παραμένουν ερωτήματα σχετικά με το εάν τα ορυκτά που χύθηκαν στον ωκεανό από τον νεοπρωτοζωϊκό παγετώνα θα ήταν αρκετά για να υποκινήσουν μακροπρόθεσμες περιβαλλοντικές αλλαγές με βιολογικές συνέπειες, τόνισε ο Νολ στο CNN.

Άλλες έρευνες προηγουμένως έδειξαν ότι οι επιπτώσεις των αλλαγών των παγετώνων, όπως αυτές που περιγράφονται στη νέα μελέτη, «θα μπορούσαν κάλλιστα να έχουν μόνο παροδικές συνέπειες - μια δόση θρεπτικών συστατικών που αυξάνουν την πρωτογενή παραγωγή και ίσως αυξάνουν τα επίπεδα οξυγόνου, πριν χαλαρώσουν πίσω στην προηγούμενη κατάσταση του περιβάλλοντος», είπε ο Νολ. Τα νέα ευρήματα είναι «μια ενδιαφέρουσα προσθήκη στη συζήτηση», πρόσθεσε. «Αλλά η συζήτηση συνεχίζεται».

Παράδειγμα για τη σημερινή κλιματική κρίση

Από το Νεοπρωτεροζωικό έως σήμερα, παρόμοιες διεργασίες διαμορφώνουν την κλιματική αλλαγή, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου που διαδραματίζει το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και η συμπεριφορά των βρόχων ανάδρασης, όταν μια διαδικασία τροφοδοτεί μια υπάρχουσα πτυχή του κλιματικού συστήματος της Γης και την εντείνει. Τα αρχαία στοιχεία για το κλίμα φωτίζουν επίσης τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια των σημείων ανατροπής του κλίματος - όταν ξεπερνιέται ένα όριο, προκαλώντας αλλαγές μεγάλης κλίμακας που είναι συχνά μη αναστρέψιμες.

Σήμερα, η Γη θερμαίνεται γρήγορα αντί να ψύχεται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου. Χρειάστηκαν εκατομμύρια χρόνια για να ξεπεράσει ο παγετώνας τον πλανήτη κατά τη φάση της Snowball Earth, ενώ η σύγχρονη θέρμανση επιταχύνεται σε λίγες δεκαετίες, «πολύ ταχύτερα από τις προηγούμενες φυσικές κλιματικές αλλαγές», είπε ο Κίρκλαντ.

Ωστόσο, η παγκόσμια πρόοδος της κλιματικής αλλαγής εξακολουθεί να χαρτογραφείται με τη μελέτη της αλληλεπίδρασης της συσσώρευσης CO2, των βρόχων ανάδρασης και των σημείων ανατροπής, πρόσθεσε.

«Μπορούμε να δούμε πώς συνδέονται διάφορα μέρη του πλανήτη μέσω χημικών δεσμών», είπε. «Αλλάξτε ένα μέρος του συστήματος, αλλάζουν και άλλα μέρη».