Представьте мир без жидкой воды — один лишь лёд вокруг. Определённо, это не то место, где большинство известных нам форм жизни хотели бы жить. И всё же наша планета прошла через несколько таких периодов, когда вся поверхность Земли покрывалась льдом. Последний раз это случилось около 635 миллионов лет назад, когда сложная жизнь только начинала развиваться. До сих пор неясно, покрыл ли тогда лёд всю планету, или какой-то механизм смог остановить оледенение на полпути.
«Изучение Земли в период глобальных оледенений поможет нам узнать, как далеко всё должно зайти, чтобы известная нам жизнь не смогла выжить», — сказало Линда Соль, геолог из Колумбийского университета.
Соль и её коллеги берут глобальные климатические модели — те, которые используются для предсказания будущих изменений климата — и модифицируют их для изучения прошлого нашей планеты.
Осуществив симуляцию Криогенного периода (850-635 миллионов лет назад), группа исследователей определила, что средняя температура планеты в то время упала до минус 12 градусов Цельсия, и, несмотря на это, Земля не замёрзла целиком. Модели предсказывают, что даже при такой низкой температуре льдом покрылось не больше половины мирового океана. Таким образом, Земля смогла пережить это похолодание и не превратиться в «ледяной шарик» в этот важный для развития жизни период.
Учёные определили, что во время Криогенного периода произошло как минимум два сильных оледенения — 640 и 710 миллионов лет назад. На экваторе были обнаружены следы древних ледников, что означает, что почти вся планета была покрыта льдом во время этих оледенений, каждое из которых длилось 10 миллионов лет. Лёд отражает от 55 до 80 процентов солнечного света, что охлаждает планету ещё сильнее (для примера: океаны отражают 12%, а земля 10% поступающего солнечного света). Дополнительную роль в охлаждении нашей планеты сыграло то, что Солнце в те времена светило на 6% слабее.
Ранние модели показывали, что как только лёд достигнет тропических широт, его высокое альбедо приведёт к ещё большему падению температур, в результате чего все океаны окажутся покрыты километровым слоем льда. Это привело бы к вечной зиме на Земле.
Однако, как мы знаем, Земля смогла каким-то образом справиться с похолоданием, и учёные долго не могли найти этому объяснение. Одно из объяснений основано на том, что вулканическая активность вызвала парниковый эффект, который разогрел нашу планету. Тем не менее нет геологических подтверждений наличию большого количества CO2 в атмосфере Криогенного периода.
Другая проблема теории замёрзшей Земли заключается в отсутствии массового вымирания в Криогенном периоде. Если бы океаны действительно покрылись льдом километровой толщины, их экосистема подверглась бы сильному удару. Однако ничего такого обнаружено не было.
«Предположение, что когда-то Земля была целиком покрыта льдами, остаётся спорным», — сказал Ричард Пелтье, физик из университета Торонто.
В настоящее время разрабатывается альтернативная теория, названная «слякотная Земля». Согласно ей, Земля была покрыта льдами, но в районе экватора оставались открытые воды. Учёные больше склоняются к этой новой теории, поскольку она соответствует их наблюдениям.
Компьютерное моделирование также показало, что существенную роль в регуляции климата на Земле играли океанские течения — они не дали Земле полностью замёрзнуть. Соль и её коллеги теперь изучают другие аспекты, которые регулировали климат нашей планеты в прошлом. Например, во время Криогенного периода день длился всего 21,9 часа, что влияло на атмосферную динамику.
Результаты данного исследования могут вызвать пересмотр границ зоны обитаемости вокруг других звёзд. Планеты с океаном на поверхности, такие как Земля, могут обладать естественным механизмом защиты от глобального замерзания, а это значит, что жидкая вода во Вселенной встречается гораздо чаще, чем мы думали ранее.
