Примерно 650 миллионов лет назад обширные ледники распространились по Земле от полюсов до тропиков. Они погрузили Землю в замороженное состояние, которое продолжалось многие миллионы лет. Такое происходило и раньше. Наша «бледно-голубая планета» превращалась в жемчужно-белую «снежную Землю» по крайней мере три раза в своей истории…
На замерзших планетах
Эти существовавшие продолжительное время состояния представляют собой загадку. Ведь они должны были быть смертельными для всего живого. Однако жизнь не погибла. Сегодня обнаружены геологические доказательства того, что наши ранние микроскопические предки не замерзали в ледниковые периоды до смерти. Обнаруженные древние окаменелости содержат генетическую информацию о том, что родословная многих одноклеточных организмов не прерывалась во времена замершей Земли. И поэтому возникает вопрос: как им это удалось?
Новое исследование, опубликованное на сервере arXiv,и представленное в Earth and Planetary Science Lettersможет помочь разобраться в этом вопросе. Адив Рай, аспирант и астроном из Университета Торонто (UT), и его коллеги смоделировали разнообразные снежные миры. Они варьировали количество вулканов, которые могла бы иметь планета. И изменяли количество солнечного света, получаемого ей. Ученые пытались найти такие состояния, при которых многие из моделируемых миров никогда не выйдут из состояния снежного комка.
Нужны вулканы
В результате эксперимента выяснилось, что те миры, в которых вулканическая активность была невысокой, никогда не имели бы достаточного количества углекислого газа, чтобы спровоцировать глобальное потепление. А оно крайне необходимо для того, чтобы разбудить от криогенного сна живые организмы. Именно так это происходило на Земле. Однако (что удивительно) многие из таких миров все же смогли поддерживать большие незамерзающие районы на поверхности. Некоторые из этих районов оставались сухими. Как, например, сухие долины Мак-Мердо в Антарктиде. А другие образовывали уникальные гидрологические циклы, позволяя жидкой воде течь по поверхности.
Такие оазисы могут быть одним из аргументов в пользу того, что на замерзших планетах могут быть условия, пригодные для жизни. Полученный результат может описывать не только прошлое Земли. Но применим и к многим планетам, открываемым астрономами по всей нашей галактике.
«Прежде чем мы, возможно, отбросим такой «снежок» как непригодный для жизни, мы должны быть уверены, что не пропустили условия для существования на нем биологической активности», – говорит соавтор исследования Диана Валенсия, астрофизик из UT.
Результаты проведенного исследования согласуются с итогами предыдущей работы. она была посвящена изучению самого последнего эпизода замерзания Земли.
Замерзшая Земля
В 2015 году Дуглас Бенн, гляциолог из Университета Сент-Эндрюса в Шотландии, опубликовал интересное исследование. В нем было показано, что климат молодой Земли был чувствителен к изменениям орбиты планеты вокруг Солнца. Результатом этих событий являлись циклы разрастания ледяного покрова на планете и его отступления. Последний ледниковый период позволил озерам объединиться. Он повлиял на русла рек. И позволил процветать простой микробной жизни. Бенн и его коллеги изучали такие циклы в компьютерных моделях климата Земли, которые они создавали. Также ученые обнаружили осадочные отложения на островах Северного Ледовитого океана. Это архипелаг Шпицберген, на котором сохранились свидетельства продвижения и отступления ледяных щитов. Полученные данные показывают, что последняя «снежная» Земля не была в полной «глубокой заморозке». И что свободные от льда участки суши существовали. И там могла течь вода.
Таким образом поддерживались условия, при которых жизнь могла сохраниться до возвращения более благоприятных времен.
Не только замерзшая поверхность
Зоны, свободные от льда, не являются единственным механизмом, объясняющим то, как именно жизнь выжила на замерзшей Земле. С 1992 года исследователи выдвигали самые разные гипотезы. И сформулировали множество идей по этому вопросу. И каждый ученый, по-видимому, имеет свою точку зрения на данную проблему. Так говорит Джеймс Кастинг, геолог из Университета штата Пенсильвания. Он утверждает, что жизнь могла сохраниться под слоем кристально чистого льда. Ведь если лед не имеет в своем составе пузырьков воздуха и, таким образом, остается прозрачными для солнечного света, это позволяет фотосинтетической жизни процветать под его слоем толщиной в несколько метров.
Пол Хоффман, геолог из Гарвардского университета, утверждает, что пыль тоже может дать жизни шансы выжить. Поскольку снег собирает на себе пыль, с помощью ее он начинает более интенсивно поглощать солнечный свет. При этом образуются лужи и мелкие пруды, состоящие из талой воды. Такие пруды в настоящее время хорошо известны в полярных районах. И в них существуют процветающие экосистемы водорослей и цианобактерий. Хотя Бенн и отмечает, что ученые не имеют прямых геологических доказательств существования подобных прудов во время ледниковых периодов Земли.
Наконец, ни один геолог не возражает против гидротермальных источников. В этих местах вулканически активные области извергают воду, имеющую высокую температуру. Даже сейчас мы видим, как горячие источники в Антарктиде и Исландии создают теплые оазисы.
Несколько путей
В результате исследований может появиться еще один механизм выживания. О котором никто раньше не подумал, сообщил Кастинг. Или это может быть несколько механизмов, сработавших вместе, чтобы помочь жизни не погибнуть. Бенн утверждает, что жизнь, вероятно, выжила не в одной крупной среде. А в нескольких. Таким образом на замерзших планетах могут оставаться пригодные для жизни места в районе зон, свободных от льда. А также в тонких ледяных покровах, прудах с талой водой и гидротермальных источниках.