Когато Земята беше снежна топка

През дългата и доста разнообразна история на нашата планета е имало периоди доста по-страшни и пагубни, дори и от идващата зима в Game of thrones.

Древни скали свидетелстват за това, че Земята е била изцяло обвита в леден покров, най-малко два пъти в историята си. Това се е случило през периода Криоген, приблизително в интервалите между 720 – 660 милиона години назад и след това между 650 – 635 милиона години назад. Като се предполага, че преди тях е имало още един период на по-древно заледяване, за което все още липсват непосредствени доказателства. Тази теория може да спомогне за обяснението на последвалият бум на сложни форми на живот, каквито допреди това никога не е имало.

През своето 4.5 милиарда годишно съществуване планетата е преживявала множество промени, някои от които драстични. Особено драматичен период настъпва преди около 700 милиона години, когато ледените полярни шапки достигат чак до екватора (далеч по-дълбоко замръзване от последния ледников период, когато шапките стигат едва до Алпите и то за много по-кратък период).

Това се случва последователно на два пъти сравнително близко хронологически един от друг. Уповавайки се на скални проби, събрани от различни континенти, учените смятат, че това глобално заледяване може би е проправило път към бъдещият разцвет на живота от периода Камбрий, когато се развиват многоклетъчните организми и се разпространяват из цялата планета в най-разнообразни форми. Именно тогава (преди около 540 милиона години) започват да се появяват същества с пипала, очи, перки, черупки. От възникването на живота до този момент обаче, изминават над 3 милиарда „скучни“ години, през които нищо интересно не се случва от еволюционна гледна точка и живота си стои в океаните на примитивно едноклетъчно ниво, изглеждайки сякаш така ще продължи вечно. На фона на това, Камбрийската „експлозия” на живот идва доста внезапно и ненадейно, а причините за нея са все още обгърнати от мъглите на неизвестното. И все пак, ако се вгледаме по-внимателно в предхождащият я период, може и да забележим контурите на някои от тях.

Ако се върнем 700 милиона години назад, определено не бихме познали собствената си планета. Дори и поглеждайки я от космоса, тогава тя не е имала сегашния ни познат синьо-зелен силует, а е била изцяло бяла като блестяща билярдна топка на черния фон на космоса. И по-скоро като снежна топка, защото е била плътно покрита със сняг и лед.

Пейзажите които са можели да се видят тогава са доста сурови и неприветливи. Заледената повърхност е осеяна предимно със замръзнал слой от тънки ледени кристали образувани от студения сух въздух. Ураганни ветрове бушуват из преобладаващите ниски и равни географски ширини, където няма какво да ги спира. Под плаващия леден шелф тъмните води на океана непрекъснато се вълнуват от постоянните приливи и турболентни завихряния, предизвиквани от бавно прокрадващата се геотермална топлина от дълбините на океанското дъно.

Какво е първото нещо, което навежда геолозите на мисълта, че това се е случило тогава?

Те се опитват да разгадаят какво точно виждат в геологическия пласт лежащ непосредствено под този с появата на комплексния живот. В него се наблюдават недвусмислени белези от заледяване, дори и в най-топлите райони на Земята. В седиментните пластове от този период често се забелязват „нередности“, каквито в следващите пластове отсъстват. Отчупени по някакъв начин парчета от скалите на горния слой са вбити в долния седимент в очевидно неестествено положение. Също така на морското дъно са се озовали камъни и дървета от сушата, заедно с почвата около корените си. Единственото рационално обяснение, което засега могат да дадат учените е, че тези отломки са били отчупени и пресирани надолу под натиска на гигантски ледени плочи свличащи се по континенталния шелф към океана или под слягащи от постепенно натежаване към дъното плаващи ледени плочи. Подобни явления могат да се наблюдават и при съвременните ледници, макар да са далеч по скромни като обем от тогавашните. А такива проби от скални парчета, вбити в долния седимент от този период, са открити дори и в пустинята на Намибия. Така излиза, че днешните й жарки пясъци някога са лежали под дебел лед. А щом дори до там е стигнал леда, значи е успял да стигне и до навсякъде другаде.

Относно причините, които са довели до такова всемирно заледяване, до момента няма постигнат консенсус между учените и нещата там все още се движат в сферата на предположенията.

Времето на заледяването съвпада и с времето на разпада на древния Суперконтинент Родиния, съществувал много преди Пангея, но по подобен начин обединявал всички континенти в една група. Вътрешността на този суперконтинент е била много отдалечена от океанските мусони и съответно доста суха и гореща. Когато континентите са се разделили, мусоните са навлезли във вътрешно континенталните райони и са започнали да предизвикват чести превалявания там. А дъждовете са довели до по-бърза ерозия на скалите, ерозията пък консумира въглероден диоксид, така че това би довело до неговото намаляване в атмосферата, което пък неминуемо води до по-студен климат. Разбира се остава резонен въпроса – ако това е причината, защо и при разпадането на Гондвана не се е стигнало до такова заледяване? Най-вероятно причините са комплексни и тук има намесени и други фактори.

Пример за отломка, вбита в по-долен седиментен слой под натиска на ледените шелфове от Намибия (монетата е сложена за мащаб)

Засечена е и особено висока вулканична активност в Арктическа Канада датирана около 717 – 719 милиона години назад, точно в периода когато започва първото заледяване. Когато имаме изливане на фонтани от лава на едно място в продължение на седмици и месеци се получава силен термален ефект върху атмосферата. Ако изхвърлената вулканична пепел и газове достигнат до стратосферата, те могат да увиснат и да се задържат там за неопределено дълъг период от време, през който да спират слънчевата радиация и слънчевите лъчи, което води до силно охлаждане на цялата планета.

Към този момент животът на Земята е бил изцяло в океаните и е бил на ниво бактерии и примитивни едноклетъчни организми. Именно тогава някъде обаче се появяват първите по-сложни многоклетъчни организми, които биха могли да се оприличат на нещо като гъби, но толкова древни и първични, че не може да се определи дали това са растения или животни. Предстояло е да изтекат още милиони години, докато се обособят отделните биологични царства.

Защо това се случва точно тогава, е въпрос на спекулации.

Изказани са множество хипотези, които дават различни обяснения на този въпрос, но проблемът е, че е трудно да се намери начин те да бъдат тествани и доказани. Едно от обясненията е, че по време на тези два суперледникови периода, екосистемите са били напълно изолирани една от друга, най-вероятно локализирани непосредствено около геотермалните извори на океанското дъно. А това изглежда е било благоприятна ситуация за еволюирането в различни форми на живот и специално за алтруистичните такива, които на принципа на пробата и грешката са открили, образно казано, че обединеното им многоклетъчно функциониране дава предимства пред поединичното.

Хидротермален комин, през който излиза геотермално затоплена вода. Вероятно край такива оазиси на топлина е оцелял животът през Криогена.

Всяка от тези екосистеми, поради пълната си изолация от останалите, е еволюирала по различен начин, и когато е настъпило омекването на климата в зората на Камбрия, ледените граници между тези вече усложнени и различни колонии от организми са се смесили и комбинациите и симбиозите между тях са довели до Камбрийския взрив от разнообразие на формите на живот.

В крайна сметка може би ще излезе по-лесно да се обясни как от скучните примитивни бактерии се е стигнало до такива сложни организми като нас, които са в състояние да осъзнаят какво се е случило преди половин милиард години, отколкото как въобще живота е оцелял тогава. В тъмните ледени води на праисторическия океан, лежащи под тонове лед и сняг, животът успява някак да просъществува и оцелее в продължение на милиони години в изключително враждебна среда. И в резултат на това не само не изчезва, ами впоследствие и бележи най-големия си възход. Може би е доста погрешно да считаме животът за крехък и уязвим. Този на отделният организъм – да, но животът като цяло обикновено се оказва едно удивително приспособимо и трудно за унищожаване явление.