Spel

Landisning. Jord - Slushny Snowball. Livets överlevnad under glacialperioderna

Börja "Snowball Earth"

CASIO 3 + CO 2 + H2O → Ca 2+ + SiO2 + HCO3 -

När jorden kyls (på grund av naturliga klimatfluktuationer och förändringar i solstrålning) faller hastigheten på kemiska reaktioner, och denna typ av förväxling saktar ner. Som ett resultat extraheras färre koldioxid från atmosfären. Ökningen av koncentrationen av koldioxid, som är växthusgas, leder till motsatt effekt - jorden är uppvärmd. Denna negativa återkoppling begränsar kylens kraft. Under kryogenser var alla kontinenter i troperna nära ekvatorn, vilket gjorde denna avskräckande process mindre effektiv, eftersom den höga förväxningshastigheten var kvar på marken även under jordens kylning. Detta gjorde det möjligt för glaciärerna att förflytta sig långt ifrån de polära regionerna. När glaciären har avancerat till ekvatorn, ledde positiv feedback genom en ökning av reflektivitet (albedo) till ytterligare kylning tills jorden var helt skrämmad.

Under istiden

Den globala temperaturen föll så låg att ekvatorn var så kall som i modern Antarktis. Denna låga temperatur stöddes av is, vars höga albedo ledde till att det mesta av den inkommande solstrålningen reflekterades tillbaka i rymden. Denna effekt förstärkte ett litet antal moln som orsakades av det faktum att vattenånga var frusen.

Slutet av glacialperioden

Koldioxidnivån som krävs för avfrostning av jorden uppskattas som 350 gånger högre än modern, cirka 13% av atmosfären. Eftersom jorden var nästan helt täckt med is, kunde koldioxid inte avlägsnas från atmosfären genom att förväxla silikatrattor. För miljontals år har mängden CO 2 och metan ackumulerat, främst trånga vulkaner, tillräckliga för växthuseffekten, som smälte ytisen i troperna före bildandet av ett rem av isvatten och sushi; Detta bälte blir mörkare än is, och kommer därför att absorbera mer solenergi, som kör "positiv feedback."

På kontinenterna avslöjar smältningen av glaciärer ett stort antal glaciala sediment, som börjar erodera och sprida sig.

Som ett resultat av detta i havet kommer nederbörd rik på sådana biogener, som fosfor, kopplad med ett överflöd av CO 2, att orsaka en explosiv tillväxt av cyanobakterierpopulationer. Detta kommer att leda till en relativt snabb reoxigenering av atmosfären, som kan vara förknippad med uppkomsten av Ediakar BioTa och den efterföljande "kambriska explosionen" - en stor syrekoncentration gjorde det möjligt att utveckla multicellulära former. Denna slinga av positiv återkoppling gjuten isen på en geologiskt kort tid, eventuellt mindre än 1000 år; Ackumuleringen i syreatmosfären och droppen i innehållet av CO2 fortsatte flera efterföljande årtusenden.

Vatten löstes resterna av CO2 från atmosfären, som bildade koalsyra, föll i form av sura regnar. Detta intensifierar det förvrängda av nakna silikat och karbonatrattar (inklusive lättviterade glaciala tillämpningar), befriade stora mängder kalcium, som tvättades in i havet, bildade klart texturerad karbonatutfällning. Liknande abiotiska "kronkarbonater" (Eng. "Cap Carbonates"), som finns på toppen av isplattor, antagna först tanken på snölön.

Kanske minskade koldioxidnivån så mycket att jorden igen frostade; Denna cykel kan upprepas tills kontinenten drift ledde till sin rörelse till fler polära breddgrader.

Hypotesargument

Isfyndigheter i låga breddgrader

Sedimentära stenar som väntar av glaciären har specifika egenskaperså att du kan identifiera dem. Länge före utseendet av hypotesen Snowball Earth. Många av deponeringerna av neoproterozos identifierades som glaciär. Men många regnfunktioner, som vanligtvis är förknippade med glaciären, kan ha ett annat ursprung. Certifikat inkluderar:

eritetsblock (stenar som föll i marina utfällningar), som kan orsakas av glaciär eller andra skäl.
laminering (årliga nederbörd sediment i releger sjöar);
glacical tilldelas (det är utformat när fragment av stenar som beröms av den glaciärskrapa den underliggande rocken): En sådan fördelning orsakas ibland av byar.

Paleomagnetism

Vid bildning av stenar, magnetiska domäner i ferromagnetiska mineraler, som är uppradade i rasen i enlighet med kraftmagnetfältets kraftledningar. Den exakta mätningen av denna riktning gör att du kan uppskatta bredden (men inte longitud), där rasen bildades. Paleomagnetiska bevis tyder på att många icke-statorare sediment av glacial ursprung bildades inom 10 grader från ekvatorn. Paleomagnetisk data tillsammans med vittnesbörd som härrör från nederbörd (såsom erstiska stenblock) tyder på att glaciärerna nådde havsnivån i tropiska breddgrader. Det är oklart om det handlar om global glaciation eller förekomsten av lokala, eventuellt begränsat land, glaciärer.

Koldioxidförhållande: Ingen fotosyntes

I havsvatten finns det två stabila kolisotop: kol-12 (C-12) och sällsynt kol-13 (C-13), vilket är ungefär 1,109% av alla kolatomer. I biokemiska processer (i fotosyntes, till exempel), är mer ljus C-12 övervägande involverad. Således är oceanisk fotosyntes, protister och alger, något utarmade med C-13 i förhållande till de primära vulkaniska källorna på jordkol. Därför kommer havet med fotosyntetiskt liv, kommer C-12 / C-13-förhållandet att vara högre i organiska rester och lägre i det omgivande vattnet. Den organiska komponenten av litiserad nederbörd är fortfarande lite för alltid, men är mätbar kol-13 utarmad. Under den påstådda globala glaciationsvariationen var C-13-koncentrationsvariationerna snabb och extremt i förhållande till de observerade normala variationerna. Detta är förenligt med en signifikant kylning som dödade majoriteten eller nästan alla fotosynthes i havet. Huvudfrågan som är förknippad med denna idé är att bestämma simultaniteten hos variationer i förhållandet mellan kolsisotoper, vars geokronologiska bekräftelse är frånvarande.

Järn-kiselformationer

Sten med järnkiselformationer på 2,1 miljarder år

Ironi-kiselformationer är en sedimentär ras, bestående av lager av järnoxid och dåligt järn. I närvaro av syre, järnrost och blir olöslig i vatten. Ironi-kiselformationer är vanligtvis mycket gamla och deras avsättning är ofta förknippad med oxidationen av jordens atmosfär under paleoproterozoa, när det upplösta järnet i havet i kontakt med det valda fotoyntetiska syre och deponeras i form av oxid. Skikten bildades på gränsen mellan syre och syreinnehållande atmosfären. Eftersom den moderna atmosfären är rik på syre (ca 21% i volym) är det omöjligt att ackumulera tillräckligt med järnoxid för att undervisa järn-kiselbildning. De enda mass-kiselformationerna uppskjutna efter paleoproterozoa är associerade med kryogena glaciala avsättningar. För att kunna formas som rockrika rockstenar behövs ett oxlöst hav, där en stor mängd upplöst järn (i form av järn (II) oxid) kan ackumuleras före oxidationsmedel Sieges i form av järnoxid (III ). För att havet ska bli oxlöst är en gasutbytesgräns med en syreatmosfär nödvändig. Anhängare av hypotesen tror att återutseendet av järnkiselformationer är resultatet av en begränsad syrehalt i havet, isens feg.

"Bröllopskarbonater"

Från ovan går neoprotoreozoiska glaciala sediment vanligtvis till kemiskt utfällda kalkstenar och dolomiter tjocka från meter till tiotals meter. Dessa "kronkarbonater" är ibland i sekvensen av utfällning som inte har några andra karbonater, vilket tyder på att deras bildning är resultatet av en djup förändring i Ocean Chemistry.

Dessa "huggarkarbonater" har en ovanlig kemisk sammansättning och en konstig sedimentär struktur, tolkas ofta som stora nanos. Bildandet av sådana sedimentära stenar kunde ha hänt med en stor ökning av alkalinitet på grund av de höga frisättningshastigheterna under en extrem växthuseffekt, därefter för global glaciation.

Livets överlevnad under glacialperioderna

Grandglaciationen borde ha undertryckt sitt växtliv på jorden och leder följaktligen till en signifikant minskning av koncentrationen eller till och med den fullständiga försvinnandet av syre, vilket gjorde det möjligt att bilda ett icke-oxiderat rikt järn. Skeptiker hävdar att sådan anoleni skulle behöva leda till fullständig försvinnande av livet, som inte hände. Anhängare av hypotesen uppfyller dem att livet kan överleva följande vägar.

Oasis av anaerob och anoxifylliv, som drivs av energi av djupvattenhyterms, överlevde i djupet av oceanerna och barken - men fotosyntesen var omöjlig där.
I det öppna havet, på avstånd från den superinestinerade på födelseplatsen eller dess fragment efter hans förfall kan det finnas små områden med öppet vatten, vilket bevarade livet med tillgång till ljus och koldioxid för fotosyntesik, vilket gav små mängder syrgas tillräcklig för att upprätthålla vissa oxiffelorganismer. Det här alternativet är möjligt om havet är helt fryst, men små isområden var tillräckligt tunna för att hoppa över ljuset.
På taggarna i troperna, var under dagen den tropiska solen eller vulkanvärmen värmdes av de stenar som skyddades mot kall vind och bildade tillfälliga meloner frusna efter solnedgången.
Ägg, tvister och viloläge, frusen i is, kan överleva de mest svåra faserna av glaciation.
Under isskiktet, i kemitotrofiska ekosystem, som är teoretiskt förväntat i klädseln av moderna glaciärer, alpin och arktisk permafrost. Det är särskilt sannolikt att vara i vulkanismens zoner eller geotermisk aktivitet.
I bassängerna av flytande vatten inuti och under isskiktet, som Lake East i Antarktis. Enligt teorin liknar dessa ekosystem som mikrobiella samhällen som bor i ständigt frysta sjöar av Antarktis torra dalar.

Ryska paleontologen Mikhail Fedonkin, vilket indikerar att moderna data (både paleontologisk och molekylär biologisk mångfald) tyder på att de flesta grupper av eukaryotiska organismer uppträdde före den neoproterozoiska glaciären, anser att det är ett vittnesbörd mot "extrema paleoklimatiska modeller i form av snöballhypotes, som inte förnekar Kylens roll i eukaryotisering av biosfären.

Evolution av livet

Kritikhypotes

Modelleringsresultat

Baserat på resultaten av klimatmodellering drog Dick Peltier (Dick Peltier) från University of Toronto slutsatsen att stora oceaniska vatten var tvungna att hålla sig fri från is och hävdade att den "starka" versionen av hypotesen är otänkbar för energibalansens överväganden och globala cirkulationsmodeller.

Heligen ursprunget till diagraktiter

Den sedimentära rasen är diagonktit, vanligtvis tolkad som isavlagringar, tolkades också som chili nederbörd (Eyles och Januszczak, 2004).

Hög lutning hypotes

En av de konkurrerande hypoteserna som förklarar närvaron av is på ekvatorial kontinenter är en hög lutning av jordens axel, ca 60 °, vilket monterade markbundet land i hög "latitud". En svagare version av hypotesen föreslår endast migrering av jordens magnetfält till denna lutning, eftersom läsning av paleomagnetiska data som spenderas på lågteknologiska glaciationer baseras på närheten av magnetiska och geografiska poler (det finns vissa data som låter dig tänka på det sätt). I någon av dessa två situationer kommer glaciationen att vara begränsad till ett relativt litet territorium, som nu, och radikala förändringar i jordens klimat kommer inte att behövas.

Tröghetsfulla rörliga poler

En annan alternativ förklaring av de erhållna uppgifterna är begreppet en tröghetsförflyttning av poler. 1997 som KirskyVinku föreslagit och andra, detta koncept förutsätter att kontinentala arrays kan röra sig mycket snabbare än vad som tidigare antagits under påverkan av fysiska lagar som bestämmer massfördelningen på planeten som helhet. Om kontinenterna gick för långt från ekvatorn, kan hela litosfären flytta för att få tillbaka dem med hastigheter, hundratals gånger större än vanliga tektoniska rörelser. Det ska se ut som en magnetisk pol flyttad, medan de kontinenterna i själva verket byggdes i förhållande till honom. Denna idé utmanades av Torsvik (1998), Merch (Meert, 1999) och Torsvik och RestStorm (Torsvik, Rehnstorm, 2001), som visades att Kirshvink, 1997, som föreslogs av Kirshvink, 1997, är inte tillräcklig för att stödja hypotes. Således, även om den geofysiska mekanismen hos polernas sanna rörelse förtjänar förtroende, kan detta inte sägas om tanken att en sådan händelse hände i kambrian.

Om en sådan snabb rörelse inträffade, bör den vara ansvarig för förekomsten av sådana egenskaper av glaciation i tidssegment nära den approxiansiella läget. Polernas tröghetsfulla rörelse var också förknippad med den kambbla explosionen, eftersom djuren var tvungna att anpassa sig till en snabbt föränderlig miljö. De senaste uppgifterna stöder emellertid inte längre förekomsten av en sådan snabb rörelse i den kambriska tiden.

Orsaker till global glaciation

Det är otroligt att endast en faktor sätter början på den globala glaciationen. Tvärtom bör flera faktorer sammanfalla.

Atmosfärens sammansättning

För att starta global glaciation behövs en låg nivå av växthusgaser: koldioxid, metan och vattenånga.

Fördelning av kontinenter

Koncentrationen av kontinenter i tropikerna är nödvändig för att starta global glaciation. Stor kvantitet Nedbörd i troperna leder till att stärka flodflödet, vilket fläckar mer karbonater, avlägsnande av koldioxid från atmosfären. Polära kontinenter på grund av lågdunstning är för torr för en sådan stor kolavsättning. En gradvis ökning av kol-13 isotops andel i förhållande till kol-12 i utfällning föregås av Varangian Glaciation indikerar att detta är en långsam gradvis process.

Teoriens historia

1952: Australien

1998: Namibia.

Intresset för hypotesen "Snowball Earth" ökade avsevärt efter Paulus F. Hoffman), professorgeologi, Harvard University, med medförfattare, publicerade en artikel i "Science", som tillämpade Kirsavinas idéer till en sekvens av icke-statorozoiska sediment i Namibia .

2007: Oman: is och intern cyklisk

En grupp av författare baserade på kemi av sedimentära stenar i Oman, beskrev aktiva hydrologiska cykler och förändringar i klimatet, vilket gav jorden från ett helt glasserat tillstånd. Med hjälp av förhållandet mellan mobila katjoner till de återstående i jorden under det kemiska väderade (kemiska ändringsindexet) drog de slutsatsen att intensiteten av kemisk väderkylning cykliskt förändrades, ökade under interglacial och minskade under kalla och torra glacieringar.

Modernt skick (april 2007)

För närvarande fortsätter debatten kring hypotesen under Auspices i programmet "International Geoscience Program" - Project 512 "Neraverterozoic Ice Age".

Annan påstådd global glaciation

Paleoproterozoic Glaciation

Snowball Earth-hypotesen fördes för att förklara de glaciala sedimenten i huroniska supergruppen i Kanada, även om paleomagnetiskt bevis på låghastighets glaciärer är kontroversiella. Isferna från den sydafrikanska McGaiens bildning är något yngre än huroniska glaciala avlagringar (cirka 2,25 miljarder år) och bildas i tropiska breddgrader. Det antogs att ökningen av koncentrationen av fritt syre under denna del av paleoproterozoa avlägsnades metan från atmosfären oxiderade den. Eftersom solen var signifikant svagare vid den tiden än nu var det metan eftersom stark växthusgas kunde hålla jordens yta från frysning. I avsaknad av en metan växthuseffekt föll temperaturen och den globala glaciationen kunde uppstå.

Kolblästring (tidiga antaganden)

Anteckningar

Kort förenklad beskrivning - se boken Tjeerd van Andel Nya syn på en gammal planet: En historia av global förändring Cambridge University Press (1985, Second Edition 1994).
HYDE, W.T.; Crowley, T.J., Baum, S.K., Peltier, W.R. (2000). "Neoprotrozoic" Snowball Earth "simulerar med en kopplad klimat / isplåtsmodell" (PDF). Natur. 405 (6785): 425-9. DOI: 10.1038 / 35013005. Pmid 10839531. Kontrolleras 2007-05-05.
Hoffman, P.F. (1999). "Uppbrytningen av Rodinia, födelse av Gondwana, sant Polar Wander och Snowball Earth." Journal of African Earth Sciences 28 (1): 17-33. Kontrolleras 2007-04-29.
PAPPA. Evans (2000). "Stratigrafiska, geokronologiska och palemagnetiska begränsningar på den neoproterozoiska klimatparenadoxen". American Journal of Science 300 (5): 347 – 433.
Ung, g.m. (1995-02-01). "Är neoproterozoiska glaciala depositia bevaras på fragmenteringen av två superkontinenter? " Geologi. 23 (2): 153-156. Kontrolleras 2007-04-27.
D.h. Rothman; J.m. Hayes; RE. Kallelse (2003). "Dynamik av den neoproterozoiska kolcykeln". PNAS. 100 (14): 124 – 129.
Kirschvink Joseph. Late Proderozoic Low-Latitude Global Glaciation: The Snowball Earth // The Prodezoic Biosfär: En tvärvetenskaplig studie / J. W. Schopf; C. Klein. - Cambridge University Press, 1992.
M.j. Kennedy (1996). Stratigrafi, sedimentologi och isotopisk geokemi av australiensiska neoproterozoiska postglaciala läger Dolostones: Deglaction, D13C-utflykter och karbonatutfällning ». Journal of Sedimentary Research 66 (6): 1050 – 1064.
Spencer, A.M. (1971). "Sen pre-cambrian glaciation i Skottland". MEM. Geol. Soc. Lond. 6 .
P. F. Hoffman; D. P. Schrag (2002). "Snowball Earth-hypotesen: Testa gränserna för global förändring." Terra Nova. 14 : 129 – 155.
Fedonkin, MA (2006). "Två Chronicle of Life: Erfarenhet av jämförelse (paleobiologi och genomik på de tidiga stadierna av biosfärens utveckling)." satt Konst., Djup 70-årsjubileum Academician N.P. Yushkin: "Problem av geologi och mineralogi": 331-350.
Fedonkin, M.A. (2003). "Metazoas ursprung i ljuset av den prodezoiska fossila skivan." Paletologisk forskning. 7 (1).
Peltier W.R. Klimatdynamik i djup tid: Modellering av "Snowball Bifurcation" och bedöma plausibiliteten av dess förekomst // The Extreme Proderozoic: Geologi, Geokemi och Klimat / Jenkins, GS, McMenamin, MAS, MCKEY, CP, & SOHL, L. . - American Geophysical Union, 2004. - s. 107-124.
Schrag, D.P.; Berner, R.A., Hoffman, P.F., Halverson, G.P. (2002). "På initiering av en snöbollsjord". Geochem. Geofys. Geosyst. 3 (10.1029). Kontrolleras 2007-02-28.
A. R. Alderman; C. E. TiLey (1960). "Douglas Mawson, 1882-1958". Biografiska memoarer av kamrater av det kungliga samhället 5 : 119 – 127.
W. B. Harland (1964). Kritiskt bevis för en stor infra-cambian glaciation. International Journal of Earth Sciences 54 (1): 45 – 61.
MI. Budyko (1969). "Effekt av solstrålningsvariation på jordens klimat". Berätta för oss. 21 (5): 611 – 1969.
P. F. Hoffman, A. J. Kaufman; G. P. Halverson; D. P. Schrag (1998). "En neoproterozoisk snöbollsjord." Vetenskap 281 : 1342 – 1346.
R. Rieu; P.a. Allen; M. plotze; T. Pettke (2007). "Klimatcykler under en neoproterozoisk" snöboll "glacial epok". Geologi. 35 (5): 299–302.
http://www.igcp512.com/
Williams G.e.; Schmidt p.w. (1997). "Paleomagnetism av de paleoprotrozoiska Gowganda och Lorrainformationer, Ontario: låg Paleolatude för Huronian Glaciation." Epsl 153 (3): 157-169.
Robert E. Kopp, Joseph L. Kirschvink, Isaac A. Hilburn och Cody Z. Nash (2005). "Den paleprotrozoiska snöbollens jord: en klimatkatastrof som utlöses av evolutionen av". PNAS. 102 (32): 11131-11136.
Evans, D. A., Beukes, N. J. & Kirschvink, J. L. (1997) Nature 386, 262-266.

Litteratur

Arnaud, E. och Eyles, C.H. 2002. Katastrofisk massafel av en neoproterozoisk glacially-influerad kontinentalmarginal, The Great Breccia, Port Askaig Formation, Skottland. Sedimentary geologi 151: 313-333.
Arnaud, E. och Eyles, C. H. 2002. Glacial påverkan på neoproterozoisk sedimentering: Smalfjordformation, norra Norge, sedimentologi, 49: 765-788.
Eyles, N., och Januszczak, N. (2004). "Zipper-rift": en tektonisk modell för neoproterozoiska glaciations under uppbrottet av Rodinia efter 750 mA. Jordvetenskapliga recensioner 65, 1-73.
Fedonkin, M.A. 2003. Metazoas ursprung i ljuset av den prodezoiska fossila skivan. Paletologisk forskning, 7: 9-41
Gabrielle Walker, 2003, Snowball Earth., Bloomsbury Publishing, ISBN 0-7475-6433-7
Jenkins, Gregory, et al, 2004, Den extrema Proterozoic: Geologi, geokemi och klimat AGU Geophysical Monograph Seriesvolym 146, ISBN 0-87590-411-4
Kaufman, A.J.; Knoll, A.H., Narbonne, G.M. (1997). Isotoper, isålder och terminalproterozoisk jordhistoria "(National Acad Sciences).. Innehåller data om effekten av global glaciation för livet.
Kirschvink, Joseph L., Robert L. Ripperdan, och David A. Evans, "Bevis för en storskalig omorganisation av tidiga Cambrian Continental Masses av tröghetsutbyte sant Polar Wander". Vetenskap 25 Juli 1997: 541 - 545.
Roberts, J.D., 1971.Latera precabrian glaciation: en anti-växthuseffekt? Natur, 234, 216-217.
Roberts, J.D., 1976. Sena precabriiska dolomiterna, vendian glaciation och synkroniseringen av vendian glaciation, J. Geology, 84, 47-63.
Meert, J.G. Och Torsvik, T.H. (2004) Paleomagnetiska begränsningar på neoproterozoiska "Snowball Earth" Continental Reconstructions, AGU monografiska extrema klimat.
Meert, J.G., 1999. En palemagnetisk analys av Cambrian True Polar Wander, Earth Planet. SCI. Lett., 168, 131-144.
Sankaran, A.V., 2003. Neoproterozoic 'Snowball Earth' och Cap 'Carbonate Contrrawersy. Nuvarande vetenskap, vol. 84, nej. 7. (innehåller flera referenser inom, online på

I mitten av 1900-talet började geologer att hitta certifikat som pekar på det faktum att vår planet i det förflutna kunde överleva den globala glaciationen. Under åren har denna teori hittat fler och fler bekräftelser och är för närvarande känd som "jordnowball". Enligt sina grundläggande bestämmelser i intervallet mellan 630 och 850 miljoner år sedan var marken för en tid nästan helt täckt med is, som vid den tiden nådde till ekvatorn - detta framgår av sedimentära insättningar och paleomagnetiska data. Totala geologer har två toppar av glaciation, som inträffade 710 och 640 miljoner och var och en varade 10 miljoner år.

Olelion-triggeren var avlägsnande av CO2 från atmosfären, vilket ledde till förkylningen och början av istiden. När isen kom till tropikerna lanserades återkopplingsmekanismen: eftersom det är känt, reflekterar snö och is från 55% till 80% av solljuset som faller på det, medan för oceaner är den här siffran 12% och för sushi från 10% till 40%. Större delen av jordens yta var täckt med is, desto större är ljuset reflekterat i rymden, vilket motsvarade korrespondenskraften.

Liksom många andra storskaliga begrepp av en liknande plan har jordens snöboll sina kritiker. Dessutom finns själva teorin i två versioner: stark och svag. Stark förutsätter att isen helt täckte hela jorden, inklusive ytan av oceanerna, vilket bildar ett lager av tjocklek nästan i en kilometer. Det svaga alternativet fortsätter från det faktum att vattnet för vattnet ska förbli i ekvatorområdet - annars hur livet på vår planet lyckades överleva den här händelsen? Speciellt med det faktum att det inte finns några data som vittnar om att under den här perioden visades någon massutrotning av arter. Dessutom uppstår frågan hur då jorden lyckades komma ut ur en sådan extrem glacial period med global frysning. Som ett alternativ kallades en gradvis ackumulering i atmosfären av växthusgaser på grund av vulkanaktivitet. När mängden koldioxid i atmosfären nått 13% ledde detta till slutet av glaciationen. Emellertid innehåller geologiska krönikor inte bevis på att i jordens atmosfär vid den tiden var det så många CO2.

Och så, en grupp av forskare från Columbia University of Climate Epoch "Jord - Snowball". Grunden för moderna klimatmodeller togs, som sedan var anpassade till periodens realiteter, inklusive det faktum att solen sedan skenade med 6% svagare än nu, och allt land vid tidpunkten för kylningen var en del av födelseplatsens superinnehåll. Enligt resultaten av modellering, även om jordens genomsnittstemperatur var 12 grader under noll, skulle ungefär hälften av vattenytan vara fri från is - flödet av golfstrumen skulle inte tillåtas att frysa oceanerna helt. Så, om den här modellen är korrekt, i stället för "land - snö" hade vi "jord - slushny snowball".

För närvarande fortsätter koncernen att förfina sin modell och försöka uppskatta den möjliga effekten på jordens klimat - snöboll av andra faktorer - till exempel att dagens varaktighet var 21,9 timmar. Om resultaten är korrekta kan de vara användbara inte bara för geologer utan även astobiologer, eftersom det kan öka gränserna för den invånade zonen. Bostadszonen kallas utrymme runt stjärnan, där vatten i flytande form kan existera på planets yta. Det beräknas vanligtvis endast på grundval av planetens avstånd till stjärnorna. Men som modellen "jord - slychny snö" visar, är processen att frysa planeten mycket komplex och beror på många faktorer. Även om den genomsnittliga temperaturen på planeten är mycket lägre än noll, kan den fortfarande existera öppna reservoarer - åtminstone teoretiskt.

Biologiska egenskaper hos molekylärt syre (O2) åtminstone färgad. Syre - ett kraftfull oxidationsmedel, med vilket du kan få mycket användbar energi, och samtidigt ett starkt gift passerar fritt cellmembran Och de destruktiva cellerna, om det är felaktigt att kontakta honom. Ibland säger de att syre är ett dubbelkantigt svärd ( Nuvarande biologi., 2009, 19, 14, R567-R574). Alla organismer som hanterar syre, är nödvändigtvis speciella enzymsystem som släcker sin kemiska inverkan. De som inte har några sådana enzymsystem är dömda att vara strikta anaerobes som bara överlever i ett syrefritt medium. På modernt land är det några bakterier och arkeys.

Nästan allt syre på jorden har ett biogeniskt ursprung, det är, det är allokerat av levande varelser (naturligtvis talar vi nu om fritt syre, och inte om syreatomer som ingår i andra molekyler). Huvudkällan O2 är syre fotosyntes; Andra kända reaktioner som kan ge den i jämförbara kvantiteter är helt enkelt inte. Från skolans kurs vet vi att fotosyntesen kallas syntesen av glukos C6H12O6 från CO2-koldioxid och H2O-vatten, som förekommer med lätt energi. Den viktigaste "skådespelaren" här tjänar koldioxid, som återställs med vatten; Syre i denna reaktion är inget annat än en biprodukt, avfall. Det är mindre välkänt att fotosyntesen inte kan leda till frisättning av syre om istället för vatten i den används som ett reduktionsmedel något annat ämne - exempelvis vätesulfid H2S, fri väteH2 eller vissa järnföreningar; Sådan fotosyntes kallas oxless, det finns flera olika alternativ.

Praktiskt taget troligtvis verkade syrefri fotosyntes mycket tidigare än syre. Därför, i de första miljarder år av livet (och sannolikt, mer än en längre) fotosyntes, även om det var, men ingen mättnad av jordens atmosfär inte orsakade syre. Syrehalten i atmosfären i dessa tider var inte mer än 0,001% av det moderna - helt enkelt, det betyder att det inte var där.

Allt förändrades när biografalger eller cyanobakterier kom till scenen. Därefter har dessa varelser blivit en förfäder av plast, fotosyntetiska organellceller av eukaryoter (vi minns att eukaryoter kallas organismer med cellkärnor, i motsats till prokaryoter - ägare av kärnfria celler). Cianobacteria är en mycket gammal evolutionär gren. Enligt de jordiska normerna är de överraskande oförändrade. Till exempel är en myntgrön algoscillator utbredd i moderna vattenkroppar ( Oscillatoria.) Det har fossila släktingar som bodde 800 miljoner år sedan, och de är nästan oskiljaktiga från moderna oscillationer (ekologi av cyanobakterierna II. Deras mångfald i rymden och tiden, Springer, 2012, 15-36). Sovillatorn är således ett imponerande exempel på levande fossil. Men de allra första cyanobakterierna verkade mycket tidigare - detta bekräftas av de paleontologiska data.

Först var cyanobakterierna inte många, eftersom syrefotosyntesen behärskades av dem gav inte några allvarliga fördelar jämfört med occalless, som ägdes av andra grupper av mikrober. Men den kemiska miljön i dessa mikrober förändrades gradvis. Det var ett ögonblick när "råmaterial" för syrefri fotosyntes helt enkelt slutade tillräckligt. Och sedan slog han timmen av cyanobakterier.

Oxygen fotosyntes har en stor fördel - ett helt obegränsat tillförsel av det ursprungliga reagensreagenset (vatten) och en stor nackdel är en hög toxicitet hos biprodukt (syre). Det är inte förvånande att den här typen av utbyte var inte "populär". Men med den minsta bristen på andra substrat, med undantag för vatten, bör ägarna av syre fotosyntes omedelbart få en konkurrensfördel, som hände. Därefter kom en era ungefär billigt år, under vilken jordens utseende bestämdes främst med cyanobakterier. Nyligen erbjöds hon ens att namnge namnet i sin ära "cyanos" (M. Barbieri, kodbiologi. En ny livsvetenskap, Springer, 2015, 75-91).

Det är på grund av cyanobakterier 2,4 miljarder år sedan en syrerevolution började, hon var en syrekatastrof eller en stor oxidativ händelse ( Stor oxidationshändelse, Goe). Strängt taget var denna händelse varken omedelbar eller helt unik ( Natur., 2014, 506, 7488, 307-315). Korta brister av syrekoncentration, "syre dungor" inträffade tidigare, det paleontologiskt fixat. Ändå hade 2,4 miljarder år sedan något nytt. Under en kort tid av jordens historia ökade syrekoncentrationen i atmosfären med cirka tusen gånger och förblev på denna nivå; Fram till tidigare obetydliga värden, blev hon aldrig mer. Biosfären blev irreversibelt syre.

För den överväldigande majoriteten av den gamla prokaryit var denna syrehalt dödlig. Det är inte förvånande att det första resultatet av syrerevolutionen var en massutrotning. De överlevde mest de som lyckades skapa syre som skyddar enzymer, och ibland fick fettcellväggar dessutom (inklusive det att göra av cyanobakterien själva). Det finns anledning att tro att i de första 100-200 miljoner åren av den "nya syrevärld" syre var för levande organismer bara gift och inget mer. Men då har situationen förändrats. Biotaens svar på syreutmaningen var bakteriens utseende, vilket inkluderade syre i kedjan av reaktioner som sönderdelade glukos och således började använda den för energi.

Det var omedelbart att syreoxidationen av glukos (andning) i energiplanen är mycket effektivare än syrefri (jäsning). Det ger flera gånger mer fri energi per molekyl av glukos än något godtyckligt komplicerat alternativ för oxless utbyte. Samtidigt var de inledande stadierna av förfallet av glukos i andning av andning och jäsning, vanligt att syreoxidationen endast fungerade som en tillägg över en gammal biokemisk mekanism som inte behövde i syre.

En grupp mikrober, som behärskade den riskabla, men effektiv produktion av energi med syre kallas Protectobacteria. Enligt den allmänt accepterade teorin var det från dem att det fanns andningsorganeller av eukaryota celler - mitokondrier.

Enligt genetiska data är närmaste moderna relativa mitokondrier en lila spiral alfa-proteobakterium RhOdospirillum rubrum (Molekylärbiologi och evolution, 2004, 21, 9, 1643-1660). Rostrillum har både andning och jäsning och en syrefri fotosyntes, där vätesulfid används istället för vatten och kan växla mellan dessa tre typer av växling beroende på externa förhållanden. Utan tvekan, en sådan symbionte - det vill säga den inre samboen - Ancestor of Eukaryot var mycket användbar.

Dessutom tror många moderna forskare att symbiosen hos de gamla bågarna med proteobakterier - Mitokondriens förfäder - var ett tryck till den mycket bildandet av en eukaryotisk cell (Eugene Kunin. Logikväska. M.: CenterPolyGraph, 2014). Denna hypotes kallas "Tidig inchondrial". Det föreslår att separationen av den framtida eukaryota cellen på cytoplasman och kärnan inträffade först efter det att den skyddande symbioteret introduceras i den. Det äldre "sena-inchondrial" -scenariot, enligt vilket proteobakterierna helt enkelt slogs av en färdig märkt eukaryotisk cell (oberoende av arkeisk cell), ser nu mycket mindre sannolikt. Faktum är att båda cellerna - både archen och proteobakteriellt - var i färd med att unification seriöst "redo", vilket ger upphov till en slags chimeura med nya egenskaper. Denna chimare har blivit en eukaryotisk cell; De molekylära komponenterna i bågskytte och proteobakteriellt ursprung i den blandades starkt, dömde funktionerna mellan dem ("Paleontological Journal", 2005, 4, 3-18). Utan proteobakterier skulle eukaryoter inte uppstå. Och det betyder att deras utseende var en direkt följd av syretrevolutionen.

Mot bakgrund av det som sagts ser nästan inte överdrivet av orden av två moderna stora forskare, en paleontolog och geolog: "Alla håller med om att utvecklingen av blågröna alger var den viktigaste biologiska händelsen på vår planet (ännu viktigare än utvecklingen av eukaryota celler och utseendet på multicellulära organismer) "(Peter Ward, Joe Kirshvink. En ny berättelse om ursprunget till livet på jorden. St Petersburg: ID" Peter ", 2016). Den värld som är bekant för oss, skulle världen och växter nu inte existera om inte cyanobakterier och orsakad av dem kris.

Epoch av liv

Hela jordens historia är uppdelad i fyra stora luckor, kallad Eona (detta är högre än ERA). Eonens namn är följande: Qatarhey, eller Gay (4,6-4,0 miljarder år sedan), Archey (4.0-2.5 miljarder år sedan), Proteroza (2.5-0.54 miljarder år sedan) och plywood (det började 0,54 miljarder år sedan och fortsätter nu). Denna division kommer alltid att hjälpa oss, det är verkligen bekvämt. Vi kommer att göra en reservation att i nästan alla sådana fall står inte tillfälliga gränser, och sekvensen av Eras och händelserna relaterade till dem: det är mycket viktigare. Ett undantag kan göras med undantag för två eller tre grundläggande datum som jordens ålder.

Qatarhai är den så kallade denahologiska eran, från vilken det fanns inga "normala" stenar belägna lager. Klassiska geologiska och paleontologiska metoder baserade bara på jämförelsen av på varandra följande lager, fungerar de inte där. Objekt kvar från Qatarine - mestadels små zirkonkorn, mest i vilka de nyligen fann förmodligen Biogen-kol. Om Qatarine Life (om det var) är känt att vara extremt liten.

I Archey tillhör landet till prokaryotam - bakterier och archemeam (behöver inte förvirring, slumpen av rötterna i titeln på den geologiska era av "archei" och den arkei mikrobergruppen är faktiskt av en slump). Gränsen för Archey och Proterozoy faller vid ungefär tiden för en av de starka "syre dungorna" som föregår syre-revolutionen. Syrerevolutionen själv inträffade i början av Protean.

Proteroza är era av syre och eukaryota. En intressant paradox är förknippad med ursprunget för Eukaryota. Faktum är att mer eller mindre tillförlitligt bestämda multicellulära eukaryoter förekommer i de paleontologiska kronorna märkbart tidigare än lika pålitligt definierade enkla celler. Nitchastyalger Grypania spiralissom vanligtvis anses vara eukaryotiska, 2,1 miljarder år sedan dök upp ( Australasisk Journal of Palaetoethology, 2016, dOI: 10.1080 / 03115518.2016.1127725). Rättvisa bör sägas att dess stora storlek är det viktigaste argumentet för humantens eukaryotiska natur - alla andra tecken ger inte förtroende för att detta inte är en jätte cyanobakterium ( Palaetologi, 2015, 58, 1, 5-17). Men faktum är att denna upptäckt är inte den enda. Den äldsta kända eukaryota anses nu vara en svamporganisme. Diskagma-knappii. ålder på 2,2 miljarder år ( Precabrian forskning., 2013, 235, 71-87). Och det finns mystiska stora spiral varelser - mest sannolika alger, vars ålder är minst 2,1 miljarder år, som i hoppningen ( Natur., 2010, 466, 7302, 100-104). Men de tidigaste unicelliterna, unikt definierade som eukaryoter, är bara 1,6 miljarder år gammal ( , 2006, 361, 1470, 1023-1038). Detta betyder naturligtvis inte att multicellulära eukaryoter verkligen uppträdde tidigare än unicellular, - ett sådant antagande motsäger alla tillgängliga molekylära data. Unicellites är bara värre än bevarade, och de tecken som du kan definiera kroppen har de mindre.

Ändå följer mycket viktiga slutsatser dessa datcher. Minns att datumet för syrerevolutionen är 2,4 miljarder år sedan. Följaktligen vet vi att på bara 200 miljoner år efter det i den paleontologiska kroniken, visas inte bara eukaryoter, men multicellulära eukaryoter. Det innebär att de första stadierna av Eukarot Evolution godkändes av de globala historiens normer mycket snabbt. Naturligtvis tog den eukaryotiska cellen tid att ordna symbios med mitokondriella förfäder, skapa en kärna, komplicera cytoskeletten - ett intracellulärt system av stödstrukturer. Men när dessa processer är över, lyckades skapandet av de första multicellulära organismerna nästan omedelbart. Inga ytterligare enheter på cellnivån krävde inte. Vilken eukaryotisk cell har redan en fullständig uppsättning molekylära element som är nödvändiga för att konstruera en multicellulär kropp från sådana celler (åtminstone relativt enkel). Naturligtvis är alla dessa element inte mindre användbara för en enda cells liv, annars skulle de helt enkelt inte uppstå. Den övergripande förfader Eukaryota, utan tvekan, var unicellular, och mycket många av hans efterkommande, multicellity var aldrig användbart. Exempel på moderna ensamkopplade eukaryotiska - Amcribes, Evglen, Infusoria - Vi vet tack vare skoltextböcker, men de är faktiskt mycket mer.

Syrerevolutionen hade en annan viktig konsekvens som rörde atmosfärens sammansättning. Det fanns mycket kväve i den archeanska atmosfären (såväl som nu), såväl som koldioxid och metan (mycket mer än nu). Koldioxid och metan absorberas mycket väl i infraröd strålning och därigenom hålla värme i atmosfären, vilket förhindrar att han går in i rymden. Detta kallas en växthuseffekt. Dessutom antas det att från metan växthuseffekt minst en gång var 20-30 är starkare än från koldioxid. Och i de arkeiska metantiderna i jordens atmosfär var det ca 1000 gånger mer än nu, och det gav ett ganska varmt klimat.

Astronomi ingriper också här. Enligt den allmänt accepterade teorin om evolutionen av stjärnor är solens luminositet långsamt, men växer kontinuerligt. I Archey var det bara 70-80% av det moderna - det är klart varför växthuseffekten var viktigt för att upprätthålla planeten i värme. Men efter syrerevolutionen blev atmosfären oxidativ och nästan all metan (CH4) förvandlades till koldioxid (CO 2), vars effektivitet är mycket lägre än växthusgas. Detta orsakade en katastrofal huronisk glaciation, som varade cirka 100 miljoner år gammal och i vissa punkter uppslukade hela landet: i landets tomter, som då var bara några grader av ekvatorens latitud, hittades spår av glaciärer ( , 2005, 102, 32, 11131-11136). Tacken på den gurniska glaciären steg 2,3 miljarder år sedan. Lyckligtvis kunde glaciationen inte stoppa den tektoniska aktiviteten hos den jordiska MANTA; Vulkaner fortsatte att kasta koldioxid i atmosfären, och över tiden har den ackumulerat tillräckligt för att återställa växthuseffekten och smälta isen.

De viktigaste klimatprovningarna var dock fortfarande framåt.

Slutet av "tråkiga miljarder"

Bakom de snabba händelserna i början av Proterezhoy följde de så kallade "tråkiga miljarderåren" ( Boring miljarder.). Vid denna tidpunkt fanns det inga glacieringar, inga skarpa förändringar i atmosfären, inga biosfärskupor. Eukaryota alger bodde i oceanerna, gradvis belyser syre. Deras värld var i sin egen mångsidiga och svåra. Exempelvis är multicellulära röda och gulpläterade alger kända från era av "borrning miljarder", överraskande lik deras moderna släktingar ( Filosofiska transaktioner i Royal Society B, 2006, 361, 1470, 1023-1038). Visas vid denna tidpunkt och svamp ( Palobiogi, 2005, 31, 1, 165-182). Men de multicellulära djuren på de "tråkiga miljardernas" är frånvarande. Vi kommer att vara försiktiga: För närvarande kan ingen argumentera med fullt förtroende för att det inte fanns några multicellulära djur, men alla data om detta ämne är i bästa fall mycket kontroversiell ( Precabrian forskning., 2013, 235, 71–87).

Vad är fallet? Det föreslår idén att multicellularitet som sådan är mycket mer kompatibel med växtens livsstil än djuret. Varje växt av anläggningen är innesluten i en styv cellvägg, och det är ingen tvekan om att det blir lättare att reglera Ömsesidig plats Celler i en komplex kropp. Tvärtom är djuren av djuren berövade av cellväggen, deras form är instabil och även ständigt förändras med fagocytos handlingar, det vill säga absorptionen av matpartiklar. Samla hela organismen från sådana celler - en svår uppgift. Om inga multicellulära djur hade uppträdt alls, och biologerna var representanter för växter eller svampar, skulle de troligen, efter att ha studerat detta problem, skulle komma till slutsatsen att kombinationen av multicellity med frånvaron av en cellvägg är helt enkelt omöjlig. I alla fall förklarar detta varför multicellity har inträffat många gånger i olika grupper av alger, men bara en gång - hos djur.

Det finns en annan idé. År 1959 bågade den kanadensiska zoologen John Ralph Nreslel plötsligt (som det anses) utseendet av djur i den paleontologiska kronikan med ökad syrekoncentration i atmosfären ( Natur., 1959, 183, 4669, 1170-1172). Djur har som regel aktiv rörlighet, vilket kräver så mycket energi att de inte kan göra det utan syre. Och syre behöver mycket. Och i era av det "tråkiga miljarder" -innehållet 2 i atmosfären nådde nästan inte 10% av den moderna nivån - ett minimum som ofta anses nödvändigt för att upprätthålla ett djurliv. Det är sant, den här misstänksamma runda siffran är sannolikt överskattad ( Förfaranden från National Academy of Sciences USA, 2014, 111, 11, 4168-4172). Sådana reservationer påverkar emellertid inte att den gamla ideen om NResllah åtminstone inte motsäger moderna data: den uppskattade början av utvecklingen av multicellulära djur är mycket ungefär, men sammanfaller med den nya ökningen av koncentrationen av atmosfäriska syre vid slutet av proteinet ( Årlig översyn av ekologi, evolution och systematik, 2015, 46, 215-235). Det kunde helt enkelt inte vara en faktor som underlättar utseendet på djur: i slutet, ju mer syre, desto bättre. Det är inte nödvändigt att endast överväga syrefaktorn som är strängt unik. Vi kommer att minnas det ibland, när syre har blivit mycket nöjda, noteras inga flera försök att skapa en multicellularitet av djurtyp. Detta experiment kunde bara en gång.

Den mysiga eran av "tråkiga miljarderåriga" kunde vara länge om geografi inte ingripit i biologin. Dramatiska evenemang vars hjälte har blivit planeten själv, lockade vetenskapsmänens uppmärksamhet i ett halvt sekel, men bara för 15 år sedan lyckades information om dem lägga sig i en mer eller mindre solid bild. Kasta i den här bilden ett snabbt utseende, som börjar, eftersom det borde vara, från början.

År 1964 publicerade den engelska geologen Brian Harland en artikel där han uppgav att det var absolut på alla kontinenter, det finns spår av en gammal glaciation, som hänför sig till samma tid - sen Proterozoa. Bara i början av 60-talet har geologer lärt sig hur man identifierar den tidigare positionen av kontinenterna genom data om magnetisering av stenar. Harland samlade dessa data och såg att de bara kunde förklara dem på ett sätt: det antogs att den sena Proterozoic War Association omedelbart var förlovad av jordens breddgrader, det vill säga var icke-planett. Några andra hypoteser såg ännu mindre trovärdiga (till exempel skulle det vara nödvändigt att anta polernas snabba rörelse, så att alla marker i sin tur var täckta av Polar Cap). Som Sherlock Holmes sade under sökandet efter Jonathan Smallla, "Kassera allt omöjligt, vad som kommer att förbli, och kommer att vara svaret, oavsett hur otroligt det verkade." Det är så Harland och inmatat. Skriven med medförfattaren har en grundlig artikel inte hävdat några känslor - det finns helt enkelt ärligt presenterat fakta och slutsatser ( Vetenskaplig amerikansk, 1964, 211, 2, 28-36). Och ändå var hypotesen om den obelagda glaciationen för de flesta forskare för djärva.

Bokstavligen tog den kända geofysiker, leningradets, Mikhail Ivanovich Budyko, upp teorin om glaciation. Han uppmärksammade det faktum att glaciationen kan självutveckla. Iskåpan har en hög reflektivitet (albedo), därför desto större är den totala ytan av glaciärerna, desto större återspeglas andelen solstrålning tillbaka i rymden, utföra värme med dem. Och ju mindre jorden blir värme, det blir kallare till det, och isskyddsområdet växer som ett resultat, vilket ökar albedo ännu starkare. Det visar sig att glaciationen är en process med en positiv feedback, det är, som kan stärka sig själv. Och i det här fallet måste det finnas några kritisk nivå Glaciationen, varefter den kommer att öka medan isvågorna från norra och södra polerna samlas på ekvatorn, helt avslutar planeten i islocket och sänktes temperaturen för flera dussin grader. Budyko matematiskt visade vad utvecklingen av händelser kan vara ( Berätta för oss., 1969, 21, 5, 611-619). Men han hade inte tanken att i jordens historia ägde rum flera gånger! För den tiden har Budyko och Harland inte läst varandra ännu.

Jordens snöboll

Nu är glaciationen, som öppnade Harland, vanligen kallad jordens snöjord ( Snowball Earth.). Tydligen var det verkligen upapent. Och dess främsta anledning anses vara en kraftig försämring av växthuseffekten på grund av fallet i koncentrationen av koldioxid (som blev den viktigaste växthusgasen efter syre "ätit" nästan alla metan). Fotosyntes och andas här, troligen, inget att göra med det. Om syrerevolutionen av jordens biota anordnade sig, visade det sig nu vara ett offer för den externa faktorn, helt nebiologiska i naturen.

Faktum är att omsättningen av koldioxid är mycket mindre beroende av de levande varelser än syreomsättningen. Huvudkällan för atmosfärisk CO 2 på jorden används fortfarande av vulkanutbrott, och huvudflödet är en process som kallas kemisk väder. Koldioxid interagerar med stenar, förstör dem, och samtidigt vänder sig till karbonater (HCO 3 joner - eller CO 3 2-). Den senare är väl lösliga i vatten, men atmosfären är inte längre del av atmosfären. Och det visar sig ett extremt enkelt beroende. Om intensiteten hos vulkanernas funktion överstiger intensiteten hos kemisk väderlek, växer den atmosfäriska koncentrationen av CO 2. Om tvärtom - faller.

Vid resultatet av "Boring Billing", 800 miljoner år sedan, var nästan hela det jordiska landet en del av den enda superkontininen som kallades födelsen. Enligt en berömd geolog, gigantiska superkontinenter, som stora imperier i jordens sociala historia, har alltid varit instabila (V. E. Khain, M. G. Lomise. Geotektonik med geodynamiska baser. M: Förlag i Moskva State University, 1995). Därför är det inte förvånande att födelsen började dela upp. Vid kanterna av felen var den överväldigade basalten frusen, som omedelbart blev föremål för kemisk väderlek. Jorden var då inte, och de vädrade produkterna slutade lätt i havet. I slutändan bröt födelseplatsen i sju eller åtta små - storleken på ungefär Australien - kontinenterna, som började drifta på sidan av varandra. CO 2 Förbrukning för förväxling av basalt ledde till en droppe av sin nivå i atmosfären.

Vulkanism, som upplösningen av superkontinenten oundvikligen åtföljs, skulle kunna kompensera för detta om det inte var för en oavsiktlig omständighet. På grund av en viss sanning av kontinenterna och födelseplatsen, och hennes skräp var på ekvatorn, i ett varmt bälte, där kemisk väderning gick särskilt snabbt. Matematiska modeller visar att det är av den anledningen att koncentrationen av CO 2 föll under tröskeln, följt av glaciation ( Natur., 2004, 428, 6980, 303-306). Och när det började var det för sent att sakta ner väden.

Det måste erkännas att kontinenternas position i den sena proterozoiska är så misslyckad (med tanke på planetens invånare), så långt som möjligt. Driften av kontinenterna styrs av strömmarna av jordmantelns substans, vars dynamik, i själva verket nesteren. Men vi vet att i det här fallet samlade dessa strömmar allt det jordiska landet på en enda kontinent, som är korrekt på ekvatorn och förlängdes av latitud. Om han var på en av polerna eller sträckte sig från norr till söder, började strålningen stänga några av klipporna från att väga och därmed avbruten koldioxidvård från atmosfären - då kunde processen sakta ner. Bara en sådan situation vi ser nu när det finns issköldar Antarktis och Grönland ( Vetenskaplig amerikansk, 1999, 9, 38). Och i slutet av Proterezhoy var nästan alla större områden i sushi nära ekvatorn - och var nakna fram till det ögonblick då norra och södra isen täcker. Jorden har blivit en isboll.

Faktum är att episoderna av jordens snöboll var minst tre. Den första av dem var fortfarande gurnisk glaciär (som, som vi kommer ihåg, inte hänt på grund av koldioxid, men på grund av metan). Sedan, i mer än en miljard år, var ingen glaciation inte alls. Och sedan två två separerade av en liten paus av allplansglaciationer följdes, varav en varade cirka 60 miljoner år, en annan - cirka 15 miljoner år. Det var dem som Brian Harland öppnade. Den geologiska perioden som täcker denna glaciation kallas kryogenium (det är en del av en egenozoa).

Det finns få djurklyvor. Klimatet var då på hela landet, enligt gällande standarder, Antarktis. De flesta oceanerna täckte kilometerskiktet, så intensiteten av fotosyntesen kunde inte vara hög. Ljuset, oväntat blir en värdefull resurs, kom bara in i havet på platser, genom sprickor, mormor eller små tomter av tunn is. Det är förvånande att vissa multicellulära organismer lyckades överleva kryoraliner utan att byta, till exempel röda alger. De är nu anpassade att använda ett mycket svagt ljus som tränger in ett sådant djup, där inga andra fotosynthesiserande varelser bor (Yu. T. Dyakov. Introduktion till algologi och mikologi. M.: Förlagshus MSU, 2000). Unicellulär plankton går inte någonstans. Syrehalten i det kryogena havet föll starkt, så livet på botten, mest sannolikt, var mestadels anaerob, men detaljerna i detta från oss är fortfarande dolda.

I slutet av Earth-Snowballs episoder är också dramatiskt på sin egen väg. Under icke-plan glaciationer är alla processer som är förknippade med absorptionen av stora volymer koldioxid, bokstavligen frusen. Och under tiden stannade vulkaner (vars arbete ingen slutade) och släpptes CO 2 i atmosfären, gradvis medföra sin koncentration till stora mängder. Vid något tillfälle kunde isskölden inte längre motstå växthuseffekten, och sedan började den lavinögda processen att uppvärma planeten. Bokstavligen i flera tusen år - det är det geologiskt för ett ögonblick - hela isen smält, det lediga vattnet hällde en betydande del av sushi med små utkanten och temperaturen markyta, döma av beräkningarna, ansluten till 50 ° C ( Ingenjörsvetenskap och vetenskap., 2005, 4, 10-20). Och först efter det började jordens gradvisa återkomst till det "normala" utlämnande tillståndet. Under kryogenationen passerade hela cykeln åtminstone två gånger.

Forskare från Kina och USA analyserade innehållet i olika magnesiumisotoper i stenar från södra Kina med antiken på 635 miljoner år. Innehållet i olika magnesiumisotoper indikerade att dessa raser vid den tiden utsattes för stark erosion under påverkan av koalsyra. Upptäckten bekräftar den långutvecklade hypotesen att snöpötet smälte när de började massivt gå över det. Motsvarande publicerade B. Förfaranden av National Academy of Sciences.

Forskare undersökte ett fragment av Rock Rocks, som 635 miljoner år sedan var en del av bergstoppen. Hon utförde över den obelagda glaciären, som täckte jorden i den tiden och utsattes för direkt kontakt med regn som innehåller koalinsyra. Detta ändrade förhållandet mellan magnesiumisotoper i glaciären. Enligt forskare visar deras hitta att det är en stor koncentration av koldioxid i luften som ledde till jordens avfrostning. Om det var tillräckligt för dusch med kolsyra betyder det att växthuseffekten nådde en nivå otänkbar enligt dagens standarder.

Dessutom indikerar det nya jobbet källan till karbonatet "locket" - ett lager av karbonatsediment som ligger ovanpå skikten av den globala glaciationen. Koalsyra var en aggressiv kemisk miljö med hjälp av vilka karbonater bildades av stenar. Med körvatten var de glada för oceanerna, där de blev grunden för en kraftig ökning av innehållet av kalciumföreningar. Överskottet av detta ämne har spelat en stor roll i bildandet av kambriens djur. De då multicellulära varelserna använde ofta kalcium för "konstruktion" av yttre fasta defekter.

Klimatet på vår planet på lång sikt hanteras av en koldioxidcykel. Om det är för varmt absorberas koldioxid från luften aktivt av stenar. Med ett litet innehåll av koldioxid i luften försvagas växthuseffekten - och jorden kyls igen. Om det blir kallt saktar kemiska reaktionshastigheten och koldioxid är svagare absorberad av stenar, ackumuleras i atmosfären. Från detta kommer global uppvärmningOch klimatet återlämnas fortfarande till normen. 650 miljoner år sedan har denna naturliga termostat inte klart av skälen misslyckats.

Koldioxid blev en gång så lite att den globala glaciationen etablerades på planeten: allt vatten och torkning täcktes med is, även vid ekvatorn. Detta tillstånd i geologi betecknas som snow-snowball (snöball jord). Enligt koldioxidens logik var vulkanutbrott som kompletterar den atmosfäriska koldioxiden, med tiden som de var tvungna att höja sin koncentration till stora värden, eftersom rockstenar och marina vatten från under-is inte kunde binda nyckel växthusgas. Över tiden steg hans andel i luften så mycket att växthuseffekten återföll jordens kylning på grund av reflektion av solljus av isen.

Hypotesen hade en allvarlig nackdel: det var mycket svårt att kolla in det. I teorin bör den stora koncentrationen av koldioxid i luften leda till den spontana bildandet av koalsyra och det faller ut med vatten i form av surt regn. Men tidigare misslyckades alla försök att hitta direkta kemiska spår av sådana regn. Faktum är att de gick när planeten var helt täckt med is och kom till stenar var mycket svårt.

7.10.11 Vissa forskare tror att två eller tre gånger i historien om vår planet kom perioden, villkorligt betecknad "jord-snöboll", när isen nästan helt täckte jordens yta. Förra gången hände det för 635 miljoner år sedan. Då, av ett antal skäl, var växthuseffekten, och planeten var upphetsad.

Den internationella gruppen av forskare har emellertid ifrågasatt en ökning av atmosfärisk koncentration av koldioxid i dessa tider. Enligt nya data var växthuseffekten inte så kraftfull för att smälta den tjocka isen. Följaktligen blev jorden inte till en stor snöboll.

Huvudintyget till förmån för hypotesen är glacial sediment, som var 635 miljoner år sedan i ekvatorns område. Över dem är ett lager av "Crown Carbonates" (Cap Carbonates), som antas bildas när glaciärerna smälts eller kort efter det, det vill säga när koldioxiden i atmosfären var överskott.

Det antas att perioden "jord-snöboll" slutade när koldioxidnivån i atmosfären har vuxit. Anledningen kan vara vulkanisk aktivitet. Faktorer som under normala förhållanden avlägsnas koldioxid från atmosfären, blockerades av is. Dessutom tillät kylen inte de väderade stenarna att absorbera koldioxid med bildningen av bikarbonater. Allt detta ledde till ackumulering av växthusgas i atmosfären.

Forskare bestämde sig för att ta reda på hur mycket koldioxid var i atmosfären i dessa tider. För att göra detta analyserade de den kemiska sammansättningen av brasilianska raser av tiden och förstenade organiska ämnen inom dem. Specialister intresserade av förhållandet av isotoper.

Och raser och organiska ämnen (främst alger) Ta bort kol från koldioxid upplöst i havet. Att minska koncentrationen av gas leder till det faktum att alger börjar luta sig på en mer allvarlig isotop. Å andra sidan förändras förhållandet mellan kolsisotoper i karbonatrattar inte oberoende av koncentrationen av koldioxid.

Jämförelse av sten- och organiska prestationsindikatorer visade att koncentrationen av koldioxid i atmosfären var mycket lägre än tidigare uppskattningar. De talade - 90 tusen delar per miljon, och en ny analys hävdar att det var mindre än 3 200 delar per miljon. Det är möjligt att koncentrationen närmade sig idag (ca 400 ppm).

Rödbrun, järnrika glaciala sediment i bergen av Ogilvi (territoriet i Yukon, Kanada). De bildade 716,2 miljoner år sedan, när planeten kanske har varit nästan helt täckt med is. (Photo Francis Macdonald.)

"Och när det inte fanns någon hög koncentration av koldioxid i atmosfären - det betyder att snöball jord inte kunde frysas, annars skulle landet ha blivit fryst", sammanfattar författaren till studien av Magali Ander från Paris Geophysical Institute (Frankrike ).

Hon varnar dock att det finns många tvetydigheter. Det är till exempel möjligt att stenar var gjorda felaktigt. Det finns också sannolikheten för att växthuseffekten inte gjorde koldioxid, men metan ...