Inligting

Hoe het lewe in die Snowball Earth-teorie oorleef?

Hoe het lewe in die Snowball Earth-teorie oorleef?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Daar is hierdie teorie wat sê dat die hele aarde eens met sneeu en ys bedek was. Hoe was dit moontlik vir lewe om hierdie uiterste toestand te oorleef?


Eerstens, die "sneeubal aarde", ten spyte van die voorkeur van baie wetenskaplikes, is nie 'n teorie in die wetenskaplike betekenis van die term, maar a hipotese, want dit word nie algemeen aanvaar nie: https://en.wikipedia.org/wiki/Snowball_Earth#Scientific_dispute. Sommige modelle wys see-ys by die ewenaar, terwyl sommige meer gesofistikeerde klimaatsmodelle nie see-ys na die ewenaar gevorm het nie.

Maar kom ons praat oor die bekendste "sneeubal aarde" gebeurtenis, die Huronian Glaciation. Dit het gebeur net na die "Groot Oxygenation Event": die massiewe hoeveelhede suurstof (O2) wat in die atmosfeer vrygestel is, het metaankonsentrasie verlaag, en temperature het gedaal. Dit word veronderstel dat die aarde se oppervlak heeltemal of byna heeltemal gevries geword het.

Hoe was dit moontlik vir lewe om hierdie uiterste toestand te oorleef?

Dit is die moeite werd om te noem dat daar teen daardie tyd (2 en 'n half miljard jaar gelede) net eensellige organismes was (en waarskynlik geen eukariote nie, net bakterieë). Daar was geen meersellige organismes of lewe op land (buite water nie). As u dus in gedagte hou dat daar nog baie vloeibare water (onder die ys) was, is dit maklik om daardie bakterieë te sien oorleef. Sekerlik, baie spesies het uitgesterf, maar nie alle lewensvorme was bedreig nie.

Oor die Huronian-gletsering:


Hoe sneeubal Aarde aanleiding gegee het tot komplekse lewe

650 miljoen jaar gelede het massiewe gletsers berge tot stof gemaal vir die opkoms van alge in die Aarde se oseane.

’n Sleutelstap in die evolusie van lewe op Aarde was die vordering van eensellige na veelsellige organismes. Dit het op sy beurt ontwikkeling vereis van prokariote – die eenvoudigste eensellige wesens, soos bakterieë – tot die meer komplekse eukariote. Vir wetenskaplikes is eukariote besonder sexy, nie die minste nie omdat hulle seksuele voortplanting moontlik gemaak het, die groot drywer van spesiespesialisasie.

Wanneer en hoekom eukariote geblom het om die dominante produktiewe lewensvorm in die Aarde se oer-oseane te word - wat die voorwaardes geskep het vir meer komplekse organismes om te ontwikkel - het 'n baie groot vraag gebly.

Daar is tog 'n rede dat bakterieë eerste gekom het: eensellige bestaan ​​is eenvoudiger, doeltreffend en veerkragtig. Ongeveer 1 biljoen jaar ná die Aarde se vorming verskyn het, het bakteriese lewe die planeet vir ten minste 800 miljoen jaar gemonopoliseer en vir etlike miljarde meer bly oorheers. So, wat het verander om meersellige wesens soos alge hul tyd in die son te gee?

Navorsing van wetenskaplikes aan die Australiese Nasionale Universiteit gepubliseer in Natuur kan 'n antwoord hê. Die eerste stuk van die legkaart dateer die "opkoms van alge" na 659–645 miljoen jaar gelede. Dit is 'n verbasend smal interval, wat tussen die Aarde se tweede laaste en laaste groot 'sneeubal'-gletseringsepisodes val, wanneer die oseane gevries en die planeet se oppervlak met ys tot etlike kilometers dik bedek was.

Soveel as wat ystydperktoestande onherbergsaam vir die lewe lyk, stel die ANU-navorsingspan onder leiding van Jochen Brocks en Amber Jarrett voor dat die Aarde se voorlaaste sneeubalfase, bekend as die Sturtiaanse gletsering, die toneel vir die verspreiding van alge gevorm het. Die hoë gletsers het berge afgebreek en 'n fees van minerale voedingstowwe – veral fosfor – in die oseane gestort. Daar was te veel vir bakterieë alleen om te verslind, en alge het gedy op die oorskiet.

Die Sturtiaanse gletsering - die langste in die Aarde se geskiedenis - is vernoem na geologiese bewyse wat uit Sturt River Gorge in Suid-Australië opgegrawe is. Hierdie nuwe bewyse kom van Australië se Northern Territory. Die wetenskaplikes het antieke sedimentêre gesteentes ontleed vir molekulêre bewyse van steroïde alkohole, of sterole, wat net eukariote kan produseer. Hulle het 'n merkbare toename in steroïeddiversiteit en oorvloed ontdek wat op 'n vinnige opkoms van mariene planktoniese alge dui.

"In hierdie rotse het ons treffende seine van molekulêre fossiele ontdek," sê Jarrett. "Ons het dadelik geweet ons het 'n baanbrekende ontdekking gemaak dat sneeubal Aarde direk betrokke was by die evolusie van groot en komplekse lewe."

Ná die Sturtiaanse gletsering het hoë vlakke van koolstofdioksied in die atmosfeer beteken dat see-oppervlaktemperature in die trope 50 of 60 grade Celsius kon bereik het, wat heeltemal te warm is vir alge. Die navorsers dink dit beteken dat sianobakteriese pikoplankton in hierdie tydperk die trope sou bly oorheers het, terwyl alge verder van die ewenaar af geblom het.

Die toename in alge het ook atmosferiese suurstof – wat hulle deur fotosintese produseer – verhoog en die atmosferiese koolstofdioksiedvlakke laat daal deur koolstof diep in die see te begrawe.

Mettertyd kan groter alge oorleef en die basis van 'n ryker voedselweb vorm. Hulle het “die sarsie energie verskaf wat nodig is vir die evolusie van komplekse ekosisteme”, sê Brocks. Die soort ekosisteme "toenemend groter en komplekse diere, insluitend mense, kan op Aarde floreer".

Tim Wallace

Lees wetenskaplike feite, nie fiksie nie.

Daar was nog nooit 'n belangriker tyd om die feite te verduidelik, bewysgebaseerde kennis te koester en om die nuutste wetenskaplike, tegnologiese en ingenieursdeurbrake ten toon te stel nie. Cosmos word uitgegee deur The Royal Institution of Australia, 'n liefdadigheidsorganisasie wat toegewy is aan die koppeling van mense met die wêreld van wetenskap. Finansiële bydraes, hoe groot of klein ook al, help ons om toegang te verkry tot betroubare wetenskaplike inligting in 'n tyd wanneer die wêreld dit die nodigste het. Ondersteun ons asseblief deur vandag 'n skenking te maak of 'n intekening te koop.

Maak 'n skenking

Suurstof kan oorsaak wees van die eerste sneeubalaarde

Denver, Colorado -- Toenemende hoeveelhede suurstof in die atmosfeer kon die eerste van drie vorige episodes veroorsaak het toe die Aarde 'n reuse sneeubal geword het, bedek van pool tot pool deur ys en bevrore oseane, volgens 'n Penn State-navorser.

"Ons het oortuigende bewyse dat ten minste ses van die sewe kontinente eens gletser was, en ons het ook bewyse dat sommige van hierdie kontinente naby die ewenaar was toe hulle met ys bedek was," sê dr. James F. Kasting, professor in geowetenskappe en meteorologie. "Twee van hierdie globale gletserings het 600 en 750 miljoen jaar gelede plaasgevind, maar die vroegste het 2,3 miljard jaar gelede plaasgevind."

Volgens Kasting, as daar aanvaar word dat die magnetiese bewyse vir gletsering by die ewenaar korrek is, dan bestaan ​​daar net twee moontlike verklarings vir ekwatoriale gletsering.

Een daarvan is dat die Aarde se kanteling, wat nou op 23,5 grade vanaf vertikaal is, hoër was as ongeveer 54 grade vanaf vertikaal. Dit sou die aarde so geposisioneer het dat die pole die meeste sonenergie ontvang het en die ewenaar die minste sou ontvang, wat 'n gletser om die middel sou skep, maar steeds die pole ongevries gelaat het.

Die ander moontlikheid, wat die een is waarna Kasting nou leun, is dat die kweekhuisgasse in die atmosfeer laag genoeg gedaal het sodat gletsers oor miljoene jare geleidelik van die pole af tot 30 grade van die ewenaar ingetrek het. Toe, in ongeveer 1 000 jaar, het die res van die Aarde vinnig gevries weens die groot reflektiwiteit van die reeds ysbedekte gebiede en hul onvermoë om hitte van die son op te vang. Die hele aarde het 'n sneeubal geword met oseane wat tot meer as 'n halwe myl diep gevries is.

"Vir die jongste twee gletserings het koolstofdioksiedvlakke laag genoeg gedaal om die gletseringsproses te begin. Vir die vroegste gletsering was die sleutel egter moontlik metaan," het Kasting vandag (Oktober) aan die deelnemers aan die jaarvergadering van die Geologiese Vereniging van Amerika gesê . 27) in Denver. "Die vroegste bekende sneeubal Aarde het plaasgevind rondom die tyd dat suurstofvlakke in die atmosfeer begin styg het," sê Kasting, wat 'n lid van die Penn State Astrobiology Centre is. "Voor toe was metaan 'n groot kweekhuisgas in die atmosfeer benewens koolstofdioksied en waterdamp."

Soos suurstofvlakke toegeneem het, het metaanvlakke dramaties afgeneem en koolstofdioksiedvlakke het nie genoeg opgebou om te kompenseer nie, wat die Aarde laat afkoel het. Suurstofvlakke hoef net 'n honderdste van 'n persent van die huidige suurstofvlakke te bereik om die metaanatmosfeer heeltemal om te skakel. Sodra die Aarde sneeu bedek is, neem dit 5 tot 10 miljoen jaar vir die natuurlike aktiwiteit van vulkane om koolstofdioksied genoeg te verhoog om die gletsers te smelt.

Ongeag die betrokke kweekhuisgas, sal die patroon van vries en ontdooiing dieselfde wees. Omdat die son voortdurend in helderheid toegeneem het, sou dit in die verlede meer kweekhuisgasse verg om vir die dowwer son te vergoed. Vir die gletserings by 600 en 750 miljoen jaar gelede is ramings dat koolstofdioksiedvlakke gelykstaande aan onlangse pre-industriële vlakke of tot drie keer pre-industriële vlakke voldoende sou gewees het vir sneeubal Aarde om te voorkom.

Omdat baie vastelande in die warm ekwatoriale gebiede bestaan ​​het tydens die mees onlangse gletserings, glo Kasting dat vinnige verwering van kalsium- en magnesiumsilikaatgesteentes, wat koolstofdioksied verbruik, vlakke verlaag het wat voldoende was om dinge af te koel.

"Dit sou byna 300 keer die huidige vlakke van koolstofdioksied geneem het om die aarde uit sy ysbedekking te bring," sê Kasting. "Dan, sodra die hoë reflektiwiteit ys weg was, sou die koolstofdioksied oorkompenseer het en die aarde sou baie warm word totdat vinnige verwering koolstofdioksied uit die atmosfeer sou verwyder."

Een rede waarom baie wetenskaplikes aanvanklik die sneeubal Aarde-teorie verwerp het, was dat biologiese bewyse nie daarop dui dat die verskillende vorme van lewe op Aarde van die jongste totale gletsering vertak het nie. 'n Verskeidenheid lewensvorme moes van voor die gletsering oorleef, wat moeilik is om op 'n ysbedekte wêreld voor te stel. Miskien het die voorouers van die lewe vandag oorleef in toevlugsoorde soos warmwaterbronne of naby ondersese termiese ventilasies.

"Die biologiese legkaart van sneeubal Aarde is baie interessant," sê Kasting. "Gebeure dui daarop dat lewe meer robuust was as wat ons gedink het en dat die aarde se klimaat baie minder stabiel was as wat ons aangeneem het."

Storie Bron:

Materiaal verskaf deur Penn staat. Let wel: Inhoud kan geredigeer word vir styl en lengte.


Oceans of Ice: The Snowball Earth Theory of Global Glaciation

Die term Snowball Earth verwys na die hipotese dat in die verre verlede, spesifiek die Kriogeniese tydperk (850-630 miljoen jaar gelede), die aarde’ se oppervlak heeltemal van pool tot pool gevries was. Bewyse van 'n sneeubalaarde kom van die teenwoordigheid van gletserafsettings regoor die wêreld wat terugdateer na die Kriogeniese tydperk (1). Sien Figuur 1 vir 'n tydelike uitbeelding van gletserings. Selfs al word die Snowball Earth-hipotese algemeen aanvaar as die beste verklaring vir die teenwoordigheid van gletserafsettings in tropiese breedtegrade en ander atipiese kenmerke van die Kriogeniese tydperk, bly die hipotese omstrede onder paleontoloë. Ten spyte van die omstredenheid wat die Snowball Earth-tesis omring, stem die meerderheid geoloë saam dat massiewe gletserings gedurende die Kriogeniese tydperk plaasgevind het, maar stem nie saam of hierdie gletserings werklik wêreldwyd van aard was nie.

Geskiedenis
Baie elemente van die Snowball-hipotese het dekades lank bestaan ​​voordat die term “Snowball Earth” tot stand gekom het. In 1964 was Brain Harland, 'n Britse geoloog, die eerste wat konkrete bewyse vir gletsers in tropiese streke verskaf het, toe hy paleomagnetiese data aangebied het wat die teenwoordigheid van gletsertilliete in Svalbard en Groenland illustreer (3). Daarbenewens het Mikhail Budyko van Leningrad Geofisiese Sterrewag 'n klimaatmodel, genaamd die “yskatastrofe”, ontwerp wat gewys het as poolplate voldoende ver van poolstreke ontwikkel, 'n albedo-terugvoer dominant sou word en lei tot uiteindelike bevriesing van die aarde (4). Budkyo het egter nie gedink dat so 'n scenario aanneemlik is nie, aangesien sy model nie 'n ontsnapping van 'n aarde bedek met ys kon insluit nie (5). Boonop kon hy nie begryp hoe die lewe in sulke uiterste toestande sou oorleef het nie.

Byna 40 jaar later is die term Snowball Earth geskep deur Joseph Kirschvink, 'n professor by California Institute of Technology, in 'n referaat wat oor die Proterosoïese biosfeer handel (6). In sy referaat het hy die teenwoordigheid van gestreepte ysterformasies verduidelik en gehelp om 'n meganisme af te lei wat verduidelik hoe planetêre verkoeling deur 'n ysalbedo in stand gehou word en hoe die aarde in staat was om te ontvries met die ophoping van koolstofdioksied uit die ontgassing van vulkane. Maar dit was die werk van Paul Hoffman en 'n stel vooraanstaande geochemici wat die onderwerp van die sneeubalaarde 'n probleem onder navorsers gemaak het (7). Gesamentlik kon hierdie stel individue uitbrei op Krishvchink se idees en 'n meer omvattende teorie skep, maar sodoende 'n meer ekstreme interpretasie geskep waar die oseane vir tot 30 miljoen jaar met ys bedek was (8). Die werk van Paul Hoffman et al. is besonder aantreklik aangesien dit al die paradokse oplos wat met die Kriogeniese tydperk geassosieer word, soos die teenwoordigheid van kajuitkarbonate.

In onlangse jare het baie in die geologiegemeenskap groter steun uitgespreek vir die Slushball Earth-hipotese, ontwikkel deur Richard Cowen (9). Die Slushball Earth-hipotese is minder ekstreem as die Snowball Earth-hipotese. Die Slushball-hipotese erken dat ysplate groot dele van die aarde bedek het, maar beweer dat 'n skeletlaag ys oseane naby die ewenaar bedek het, wat fotosintetiese organismes in staat stel om sonlig te verkry en tydens hierdie uiterste temperature te oorleef.

Figuur 2: Wêreldwye verspreiding van gletserafsettings tussen 710 ma en 582 ma

Bewyse en teenbewyse
Voorstanders van die Snowball Earth-model postuleer dat die teenwoordigheid van diamiktietafsettings op elke kontinent daarop dui dat 'n globale gletsering eens plaasgevind het (10). Lindsay et al. (1996) beweer dat diamiktiteite met gletseroorsprong uit die neoproterosoïkum wydverspreid was, en hierdie verspreiding dui op die ontwikkeling van ysplate. Die sinchronisasie van hierdie gebeure versterk hul aanspraak (11). Wêreldwye verspreiding van Sturtiaanse en Marinoïese (en in 'n mindere mate die Gaskiers) gletserafsettings, en die wydverspreide sinchronisiteit van dié in die Marinoïes het daartoe gelei dat sommige wetenskaplikes tot die gevolgtrekking gekom het dat gletsers eens die hele aarde bedek het. Hierdie wydverspreide verspreiding van gletserafsettings word in Figuur 2 gesien. Hoffman en Schrag argumenteer egter dat Neoproterozoic gletserstrata nie by Phanerozoic stereotipes pas nie (14). Hierdie argument bevraagteken die diamisiethipotese, want as die gletserstrata nie oor die tydperk pas nie, moet daar 'n ander rede vir die diamisietafsettings wees. Eyles en Januszczak betwis ook die diamisiet-bewyse en voer aan dat die globale verspreiding van diamiciet verkeerd is omdat dit aanvaar dat afsettings gletsiaal en chronostratigrafies ekwivalent is (18). As gevolg van die verhoogde kennis van die verskillende maniere waarop swak gesorteerde diamiktiet geproduseer kan word, kom Eyles en Janusczczak tot die gevolgtrekking dat die meeste Neoproterosoïese diamiktiete produkte is van diepwater-afvalvloei wat veroorsaak word deur grootskaalse kontinentale “ontsluitings” en nie met globale ystydperke gekorreleer word nie ( 18).

Ander geosiale bewyse wat die Snowball Earth-hipotese ondersteun, is Banded Yster formasies (BIF's). BIF's is sedimentêre gesteentes wat bestaan ​​uit oksiede, sulfiede, of karbonate van yster tussenlaag met yster-arm chert (12). Hierdie bande word gevorm wanneer 'n anoksiese oseaan die kantelpunt bereik en 'n suurstofryke oseaan word. Simonson verduidelik dat moderne seewater minder as een deel per miljard yster bevat omdat yster relatief onoplosbaar is in sy geoksideerde vorm (Fe3+), daarom vorm ysterbande nie in die moderne tyd nie (13). Die herverskyning van BIF's in die Neoproterosoïkum het daartoe gelei dat Hoffman en Schrag tot die gevolgtrekking gekom het dat wydverspreide gletsasies in hierdie tydperk voorgekom het (14). Die heropkoms van BIF's word in Figuur 3 getoon. Joseph Kirschivink voer aan dat ysplate die oseane moes bedek het omdat dit die diepsee sou toelaat om anoksies te word, wat die ysteryster (Fe2+) konsentrasie in oseane sou laat styg (1). Om die see anoksies te laat word, moes beperkte uitruiling met die suurstofryke atmosfeer plaasvind. Een moontlike rede vir hierdie beperkte uitruiling is dat die oseane deur 'n ysvel bedek was. Sodra die ys gesmelt het, sou die oseane met die suurstofryke atmosfeer in aanraking kom en die twee kon meng, wat dus Banded Iron Formations (BIF's) produseer (15). BIF's word nie uniek geassosieer met diamisietafsettings van die Neoproterosoïese era nie. Williams et al. verduidelik dat hulle afwesig is in baie diamisiet-afsettings en hipotesiseer dat hulle voor of nadat die Neoproterozoic-afsettings gemaak is (19). Die bevinding dat BIF's ook tussen gletsersedimente gevind word, maak dit moeilik om tot die gevolgtrekking te kom dat hulle gevorm het nadat Snowball Earth gesmelt het (20). Eyles et al. beweer dat daar geen genetiese of tydelike verband is tussen die vorming van gestreepte yster sedimentêre gesteentes en die smelt van Snowball Earth nie. As 'n teenteorie stel hulle die idee dat hidrotermiese aktiwiteit in skeurbekkens na die opbreek van Rodinia gestreepte ysterformasies kon veroorsaak het (18).

Ondersteuners van die Snowball Earth-model voer aan dat die teenwoordigheid van Cap Carbonates in die geologiese rekord hul hipotese ondersteun. Cap Carbonates is lae kalksteen en/of dolostone wat skerp oor gletserafsettings lê (14). In die nasleep van die Sturtiaanse en Marinoese gletsers, word kapkarbonate wêreldwyd op die kontinentale rande en binnelandse see aangetref. Byvoorbeeld, Saylor et al. het na karbonate in Australië gekyk en tot die gevolgtrekking gekom dat die dopkarbonate in 'n tydperk van post-glaciale oortreding neergelê is. James et al. stel dieselfde voor vir kapkarbonate in Noordwes-Kanada (15,16). Eyles en Januszczak verduidelik dat wanneer globale ysplaat smelt, verdamping waterdamp by die aarde se atmosfeer voeg, wat lei tot 'n styging in CO2. Die hidrologiese siklus tesame met koolsuur sal werk om gesteentes te verweer, wat 'n afloopwater skep wat ryk is aan katione en bikarbonate, wat na die oseane sal vloei en die neerslag van anorganiese karbonaatsedimente sal veroorsaak, en sodoende kapkarbonate skep (17). Hierdie reeks gebeurtenisse word in Figuur 4 aangebied. Die teenwoordigheid van kapkarbonate in die stratigrafiese rekord verskaf nie afdoende bewyse vir die Snowball Earth-hipotese nie. Trouens, Kumpulainen en Nystuen merk op dat kapkarbonate nie teenwoordig is bo definitief gletsiaal beïnvloedde afsettings in Baltica nie (21). Eyles en Januszczak voer aan dat die verband tussen karbonaatafsettings en gletsersmelting geen definitiewe tydelike of genetiese verwantskap het nie (18).

Figuur 4: Vorming van kapkarbonate na die Snowball Earth-gebeurtenis

Paleomagnetisme, die studie van die aarde se magnetiese veld met verloop van tyd deur na rotse te kyk, is die eerste keer gebruik om die teorieë van kontinentale drywing en plaattektoniek te verifieer, maar dit kan ook gebruik word om die Snowball Earth-hipotese te ondersteun (12). In wese sal magnetiese minerale binne 'n sedimentêre gesteente in lyn wees met die aarde se magnetiese veld. Deur na hierdie belyning oor tyd te kyk, is dit duidelik dat hierdie magneetveld verander het. Dit stel paleomagnetiste in staat om die breedtegraad van 'n rots te skat toe dit gevorm is. Macouin et al. het na isotopiese handtekeninge en die paleomagnetisme van Doushantou-karbonate in Suid-China gekyk en gevind dat die waarskynlike ligging daarvoor 3±4.5°N (26) was. Ander studies het bevind dat gesteentes van Laat Neoproterosoïkum ook op lae breedtegrade geleë sou gewees het. Die bevinding van gletserafsettings op hierdie breedtegrade lewer bewyse om die teorie van globale Neoproterosoïese gletserings te ondersteun. Teenstanders van hierdie data bevraagteken egter die akkuraatheid van die rekonstruksie, want dit is moeilik om te bepaal of 'n magnetiese handtekening oorspronklik is, of as dit teruggestel is deur latere geologiese aktiwiteit, soos bergbou-orogenie.

Alternatiewe Hipoteses
Alternatiewe hipoteses, soos die “Zipper Rift” hipotese en die hoë-skuins hipotese, is as moontlike verduidelikings aan die wetenskaplike gemeenskap van die voorheen waargenome data aangebied.

Figuur 5: Normale fluktuasie van die Aarde se skuinsheid oor tyd.

Soos gestel deur Eyles et al., dui die “Zipper Rift”-hipotese op 'n verband tussen die herorganisasie van die Aarde se oppervlak wat veroorsaak word deur die skeuring van Rodinia en die klimaatseffekte wat sou plaasgevind het as gevolg van die opgehewe skeurflanke ( 17). Hierdie hipotese stel dat daar twee belangrike skeurgebeurtenisse was, die opbreek van Rodinia en die splitsing van Baltica van Laurentia, wat aangeteken kan word deur te kyk na ‘tektonostratigrafiese’ opeenvolgings wat in mariene skeurbekkens neergelê is (17). Eyles et al. stel ook voor dat die hoë grond van die skeure gletsers kan ondersteun, maar hierdie gletsers was waarskynlik streeks- of halfrond in omvang. Daar is ook voorgestel dat binnelandse see, baie soos die Swart See, op baie diep dieptes stagnant en anoksies kan wees, wat tot BIF's kan lei. Die kontinentale skeurgebeure wat deur Eyles et al. sal toelaat dat binnelandse see gevorm word en dit sal die beperkte omvang van die BIF's wat gedurende hierdie tydperk gevind word verduidelik (17).

Nog 'n alternatiewe hipotese, die hoë-skuins hipotese, is 'n reaksie op die idee dat die Snowball hipotese nie rekening hou met seisoenale temperatuur veranderinge by paleo-breedtelyne naby die paleo-ewenaar (26). 'n Hoë skuinsheid, of aksiale kanteling, van die Aarde sal daartoe lei dat die ewenaar koeler is as die pole. Hierdie verandering in skuinsheid kon die gevolg gewees het van 'n enkele reuse impak 4.5Ga. Dit is ook moontlik dat Aarde’ se magnetiese pool eenvoudig na hierdie spesifieke helling gedwaal het. Die hoë-skuins hipotese sal voorsiening maak vir 'n ten volle funksionele hidrologiese siklus en langlewende oop see, maar daar is tans minimale bewyse om hierdie hipotese te ondersteun (26). Die normale skommelinge in die Aarde se skuinsheid word in Figuur 5 gesien, maar as die skuinsheid hoër was op die tyd dat ysplate teenwoordig was, sou dit moontlik verklaar waarom sekere Sneeubal Aarde-agtige gebeurtenisse plaasgevind het.

Oorsake en Meganismes
Alhoewel die absolute oorsaak van die aanvang van die Snowball Earth-gebeurtenis nie bekend is nie, is baie teorieë voorgestel. Hierdie teorieë sluit in 'n afname in sonkrag, die Aarde wat deur seldsame ruimtewolke beweeg, of selfs 'n wegholverkoelingseffek as gevolg van 'n afname in kweekhuisgasse. Baie wetenskaplikes glo egter dat 'n kombinasie van hierdie faktore die werklike rede kan wees dat die aarde met ys bedek geraak het.
Die nuutste van hierdie teorieë stel voor dat die aarde met ys bedek is terwyl dit deur 'n seldsame ruimtewolk beweeg het. Die ondersteuning vir hierdie teorie is beperk, maar dit stel dat die digte ruimtewolke gelaaide deeltjies sou toegelaat het om die Aarde se atmosfeer binne te gaan en die osoonlaag te vernietig (25). Pavlov stel voor dat in kombinasie met stof wat as gevolg van hierdie gebeurtenis in die atmosfeer sou versamel, sonstraling sou verstrooi en nie geabsorbeer word nie, sodat hitte in die ruimte kan ontsnap. Dit sou uiteindelik 'n weghol-ys-effek en moontlike globale gletsering veroorsaak (25). Deur vlakke van uraan 235 te bepaal, kan geoloë hierdie hipotese toets. Uraan 235 word nie natuurlik op Aarde of op enige ander plek in die sonnestelsel geproduseer nie, maar word baie maklik in ontploffende sterre wat supernovas genoem word, geproduseer. Hierdie supernovas word in ruimtewolke aangetref. 'n Hoër vlak van uraan 235 gedurende die Sneeubal Aarde-tydperk sal hierdie hipotese ondersteun. Teenstanders van hierdie teorie voer egter aan dat dit die sonnestelsel 500 000 jaar sal neem om heeltemal deur 'n ruimtewolk te gaan, die Aarde se magnetiese velde sal waarskynlik gedurende hierdie tyd oorskakel, wat die son se gelaaide kosmiese strale en ultravioletstraling in die atmosfeer.

'n Tweede en meer aanvaarde teorie vir die aanvang van die Sneeubal-toestand dui daarop dat die Aarde gevries het as gevolg van 'n verlaging van kweekhuisgasse, soos CO2 en CH4. Koolstofdioksied word deur die aarde beweeg deur 'n proses wat silikaatverwering genoem word. Hierdie proses is vinniger in warm, nat omgewings en stadiger in koel, droë omgewings (24). Voor die Snowball-geleentheid was die kontinente rondom die warm, nat trope geleë, wat silikaatverwering regoor die wêreld versnel het. Hierdie toename in verwering het CO2-konsentrasies verlaag, dus die hoeveelheid kweekhuisgasse wat teenwoordig is verlaag, dit sou lei tot 'n afname in die temperatuur van die Aarde en uiteindelik tot 'n globale gletsering (24). Die opbreek van die superkontinent Rodinia het veroorsaak dat baie meer grond aan die see blootgestel is, en sodoende die verweringstempo op al die nuwe vastelande verhoog het, wat verder gelei het tot 'n afname in die koolstofdioksiedkonsentrasie. Vir die mate van verweringstempo-toename, sien Figuur 6. Die vlakke van 'n ander kweekhuisgas, metaan, is omgekeerd verwant aan die vlakke van suurstof. In die vroeë atmosfeer was daar baie meer metaan as suurstof, wat ongeveer minder as 1 persent van die huidige atmosferiese suurstofvlak was (14). Hierdie hoë vlak van metaan het 'n baie sterk kweekhuiseffek op die vroeë klimaat geskep, wat die laer sonligsterkte wat die aarde in die gesig gestaar het, verreken. Soos suurstofvlakke begin styg het, was daar 'n vinnige verlies aan metaan uit die atmosfeer, wat die aarde bevry het van kweekhuisverwarming en bygedra het tot die afname in die aarde se temperatuur. Die oorsaak van hierdie skielike toename in suurstof is nie vir seker bekend nie, maar die mees waarskynlike oorsaak is die evolusie van suurstoffotosintese (24).

Soos hierdie kweekhuisgasse uit die atmosfeer geneem word, ontstaan ​​'n bose kringloop in die vorm van die “omgekeerde van 'n kweekhuiseffek,”, sê geoloog Philip Allen (23). 'n Albedo-terugvoer sal plaasvind wanneer die helfte van die Aarde se oppervlak met ys bedek is. Hoffman sê dit sal lei tot die daling van die Aarde se oppervlaktemperature en ys sal die oseane begin bedek (14). Alhoewel hierdie siklus selfonderhoudend lyk, kan dit gebreek word en was dit. Die Aarde het homself van hierdie toestand bevry deur klein hoeveelhede koolstofdioksied oor lang tydperke terug in die atmosfeer vry te stel. Plaattektoniek was die hooffaktor vir die verhitting van die aarde en die uitkoms van 'n Snowball Earth-gebeurtenis, aangesien dit die dryfkrag is agter vulkane wat gevorm word. Vulkane sal klein hoeveelhede koolstofdioksied vrystel, wat 'n kweekhuiseffek veroorsaak (24). Sodra die oseane vry is van ys, sal die ys-albedo-terugvoer deglaciation veroorsaak (14).

Oorlewing en effek op die lewe

Daar word geglo dat die effek van 'n Sneeubalgebeurtenis op die biosfeer van die Aarde katastrofies sou gewees het. Hierdie oortuiging word ondersteun deur bewyse wat aandui dat die koolstof-isotoopverhoudings van karbonate uit hierdie tydperk dieselfde is as dié van die Aarde se mantel, wat impliseer dat fotosintese en die meeste eukariotiese lewe effektief uitgeskakel is (7). Corsetti et al. het getoon dat mikrofossiele van die Neoproterosoïese Kingston Peak Formasie prokariote bevat, maar ook eukariote (27). Hierdie bewyse dui daarop dat lewe nie net in staat was om te oorleef nie, maar ook aangepas het om in vlakwater-karbonaatomgewings te leef. Hierdie fossiele was bo 'n BIF geleë, daarom word aanvaar dat die mikrobiota tydens of na 'n Sneeubal-gebeurtenis bestaan ​​het. Daarbenewens is die fossiele wat gevind is soortgelyk aan dié wat gevind is in rotse wat onmiddellik voor die gletseringsgebeurtenis was, wat verder daarop dui dat lewe hierdie gebeurtenis oorleef het (27). Een moontlike manier waarop lewe kon gebly het, is deur 'n meer draaglike omgewing te koloniseer.

Figuur 6: verhoog verweringstempo met die opbreek van Rodinia

Dit is bekend dat anaërobiese bakterieë oorleef en floreer naby hidrotermiese openinge diep binne die Aarde’s oseane, so dit is waarskynlik dat bakterieë op dieselfde plek kan oorleef tydens 'n globale gletseringsgebeurtenis. Aanpassings wat nodig is om in so 'n omgewing te leef, sluit die vermoë in om hitte in energie om te skakel. Fotosintese is egter nie by hierdie plekke moontlik nie omdat lig nie so diep in die see binnedring nie. Daar is voorheen geglo dat dun ys of krake in die ys tydens die Snowball-gebeurtenis sou toelaat dat fotosintetiseerders oorleef en spoorhoeveelhede suurstof produseer wat deur suurstofafhanklike organismes gebruik kan word (uitgebeeld in Figuur 7). Alhoewel dit steeds 'n moontlikheid is, is 'n gelyktydige hipotese vir oorlewing voorgestel. Nadat monsters van fitoplankters van verskillende geotermiese waters ontleed is, het Costas et al. tot die gevolgtrekking gekom dat geotermiese waters baie gevaarlik is vir sianobakterieë en mikroalge omdat groei in hierdie waters nie opgespoor is nie (28). Deur egter na seldsame variante te soek wat onder hierdie toestande gefloreer het, het hulle gevind dat hierdie reaksie te wyte was aan 'n enkele, spontane mutasie. Alhoewel daar geen manier is om seker te wees of alge tydens die laat Neoproterozoic 'n soortgelyke mutasie gehad het nie, is dit moontlik dat hulle in ysvrye geotermiese waters oorleef het deur 'n soortgelyke mutasiemeganisme te gebruik (28).

Vanuit die oogpunt van vroeë diere-evolusie is daar drie moontlike effekte van die Snowball Earth-model. Die eerste effek sou plaasvind onder toestande van 'n langdurige bevrore see-oppervlak en sou lei tot 'n massa-uitsterwing met eukariotiese oorlewendes wat meestal terrestriële oorsprong is (29,30). Hierdie tipe uitwissing sal egter nie in die aardse fossielrekord gesien word nie. Die tweede moontlike effek word dikwels na verwys as die blouwater-toevlugsoord. Hierdie hipotese dui daarop dat vroeë metazoë kon oorleef het in 'n soort “larwemodus” wat soortgelyk is aan die weerstandbiedende spore wat vandag deur baie bakterieë gevorm word. Hierdie beperkte pelagiese omgewing sal egter nie voorsiening maak vir die oorlewing van fitoplankton sonder 'n aktiewe hidrologiese siklus nie. Uiterste toestande in die poolstreke van die Aarde maak vandag voorsiening vir die oorlewing en diversifikasie van lewe, meestal deur lewe wat afwissel tussen aktiewe en onaktiewe vorms. Hierdie derde uniformitêre uitkoms kan moontlik maak dat 'n breër siening geneem kan word oor hoe lewe in uiterste toestande kan oorleef. Ongelukkig wissel die gemeenskappe wat vandag gesien word tussen lewenstyl af gedurende 'n relatief kort tydperk (honderd, miskien duisende jare), daarom kan 'n presiese vergelyking nie getref word nie (30).

Figuur 7: Krake in ysplaat.

Afsluiting
Terwyl die Snowball Earth-hipotese deur die meeste wetenskaplikes aanvaar word as die beste verduideliking van sekere kenmerke van die Neoproterozoic-era, soos gletserafsettings op lae breedtegrade, kapkarbonate en BIF's, is daar steeds kontroversie oor die akkuraatheid van die hipotese. Teenstanders van Snowball Earth beweer dat die model nie rekening hou met temperatuurveranderinge of 'n ten volle funksionele hidrologiese siklus nie, en het alternatiewe verduidelikings gevind van die eienskappe wat voorstanders beweer die model ondersteun. Stephen Warren, 'n professor aan die Universiteit van Washington, poog tans om data te vind om die Snowball-model te ondersteun deur die albedo, of reflektiwiteit, van verskillende tipes ys wat in Antarktika gevind word, te ontleed, hy glo hierdie ystipes is in die trope gevind tydens die Sneeubalbyeenkoms (31). Terwyl die studie aan die gang is, toon hierdie huidige werk in die veld dat die Snowball Earth-model net 'n hipotese is wat nog absoluut korrek getoon moet word. Meer werk in die veld is van kardinale belang om hierdie warm debat te besleg.

Erkennings
Navorsing is onder die mentorskap van professor Mukul Sharma in die aardwetenskappe in Dartmouth gedoen.


Sondag 17 November 2019

Blog #3 - Sydney Reed

'n Onderwerp wat dikwels in die wetenskapwêreld bevraagteken word, is die opkoms van suurstof. Ongeag watter standpunt oor die Snowball Earth/Slushball Earth-debat ingeneem word, is daar net een korrekte manier waarop suurstof op Aarde kan styg.

In die vroeë oseane op Aarde het sianobakterieë, die vroegste vervaardigers van suurstof deur fotosintese wat in eukariote gevind word, daar gewoon om teen dodelike ultravioletstraling van die vlug beskerm te word. Binne daardie toestande het die sianobakterieë in kolonies oorleef, gefloreer en voortgeplant en vry suurstof vrygestel. Stadig is die oseaan geoksideer en gou was die atmosfeer ook. Vulkane speel egter ook 'n rol in die opkoms van suurstof. Aangesien die oseaan ietwat verminder het - en daarom het dit so lank geneem voordat dit geoksideer word - het die sure van vulkane gehelp om die see suur te hou.

Met betrekking tot die debat is die styging van suurstof egter 'n onderwerp in die "pro"-kolom vir Snowball Earth. Soos genoem, het die sianobakterieë in die water suurstof ontwikkel en geproduseer. As daar egter te veel suurstof deur die sianobakterieë geproduseer word, sal dit die kweekhuiseffek ontstel wat die planeet warm hou. Gedurende die tyd wat wetenskaplikes sê dat Snowball Earth plaasgevind het, was die Aarde op sy verste punt van die Son, wat wetenskaplikes laat glo dat die ontwrigting in die kweekhuiseffek gedurende hierdie tydperk kon plaasgevind het. Dit sal dan veroorsaak dat die planeet te koud is, dus die geboorte van 'n Sneeubal Aarde.

"Is dit moontlik dat die sianobakterieë tydens die Sneeubal Aarde oorleef het om voort te gaan om suurstof te produseer en die kweekhuiseffek te ontwrig" vra jy? Wel, terug na vulkane, onderwater vulkaniese aktiwiteit skep sakke water aangesien die vulkane deur die ys sou geslaan het. In daardie sakke water is waar sianobakterieë sal aanhou groei, reproduseer, en bowenal sal voortgaan om suurstof te produseer. Die swaeloksied wat deur die vulkaniese aktiwiteit vrygestel is, het ook 'n rol gespeel in die vinnige afkoeling van die planeet en sodoende Snowball Earth geskep.


Druppelstene

Spotprent-dwarssnit van 'n druppelsteen, in deursnee, wat sleutelverwantskappe met die omliggende sedimentêre lae toon.
Callan Bentley spotprent

'n Derde en laaste kenmerk van gletsering in die Neoproterosoïkum-era is die teenwoordigheid van druppelstene in afsettings in see sedimentêre afsettings. Dit is fynkorrelige, dunbedekte of gelamineerde diepwaterafsettings van klei en slik, waarin baie groter deeltjies, soos klippies, klippies of rotse, val. Die druppelstene dring deur die sagte voorafbestaande sedimentêre lae, wat hul kontinuïteit ontwrig. Ons sê dat die pre-dropstone lae is afgekap. Na-valsteen lae fyn sediment word bo-op hulle gedrapeer.

Daar’s meer as een manier om dropstones te maak vandag. Jy kan immers 'n kano na diep water roei met 'n paar klippies aan boord, en dit dan met 'n plons ingooi. Of 'n boom kan deur baie jare groei, met sy wortels om klippe in die grond. As die boom in 'n storm omgewaai sou word, kan dit dalk see toe uitgespoel word, wortelgewikkelde klippe en al. Wanneer, op see, die hout uiteindelik vrot, sou die klippies bevry word om in diep water sedimente te val.

Dropstone in Kingston Peak diamictite, Sperry Wash, Death Valley-streek, Kalifornië.
Callan Bentley foto

Maar daar was nie bome of kano's tydens die Neoproterosoïkum nie. Die enigste aanneemlike kandidaat vir die vervoer van diverse groepe oorsee waar hulle in dun sedimentêre lae laat val kan word, was ys. Die idee is dat wanneer uitlaatgletsers van die Snowball Earth ysplate die see bereik het, waar hulle ysberge vol gruis, sand, klippe en slik afgekalwe het. Hierdie ysberge het uitgedryf na diep water, gesmelt en hul vrag sediment deur die water hieronder laat val.

Spotprent van groterskaalse proses hier? Vereenvoudigde weergawe hiervan: https://www.nature.com/articles/s41467-019-13496-5/figures/2

In die Neoproterosoïkum was ys die enigste manier om druppelstene te kry, en so die teenwoordigheid van Neoproterosoïese druppelstene = Neoproterosoïese gletsjerys.

Dit’s die moeite werd om daarop te wys dat daar’s geen grootte implikasie met die term “dropstone.” Dropstones kan groot wees, maar hulle kan ook klein wees. Hier’'s 'n baie klein voorbeeld: 'n skamele 40 mikron deursnee, afgebeeld met 'n skandeerelektronmikroskoop:


Robin Rohrback SEM GIGAmacro

Hier is 'n galery van druppelstene om te lees:


Hoe het lewe in die Snowball Earth-teorie oorleef? - Biologie

Sneeubal Aarde
BBC2 21:00 Donderdag 22 Februarie 2001

VERTELLER (DILLY BARLOW): Daar is 'n teorie wat wetenskaplikes eens as absurd afgemaak het - dat die aarde lank gelede so koud geword het dat elke duim daarvan in ys begrawe is. Die hele planeet het een groot sneeubal geword en dit het vir tien miljoen jaar gehou.

PROF. JOSEPH KIRSCHVINK (California Institute of Technology): Die beeld van 'n bevrore, wit aarde was waarskynlik die ergste nagmerrie wat ek persoonlik nog ooit teëgekom het. Dood vir 'n hele planeet.

VERTELLER: Vir jare is die sneeubalteorie as onmoontlik afgemaak. Die kritici het gesê as die sneeubal getref het, sou alle lewe gesterf het en ons sou nie bestaan ​​nie.

PROF. GUY NARBONNE (Queen's University, Kingston, Ontario): Die probleem met die sneeubal is dat dit die grootste omgewingsramp van alle tye moes gewees het en tog kan ons nie die liggame vind nie.

VERTELLER: Maar 'n paar uitdagende wetenskaplikes het die sneeubalteorie met godsdienstige felheid aangeneem en as hulle dit kan bewys, het hulle dalk iets gevind om die wêreld te verstom, 'n teorie wat die oorsprong van komplekse lewe op ons planeet kan verduidelik. Die aarde het geen verskrikliker krag as 'n ystydperk nie. Slegs vyf keer in sy bestaan ​​van vier miljard jaar het ons planeet hierdie soort katastrofe gely. Niemand is seker wat hulle begin het of hoekom hulle gebeur het nie, maar daar is een ding oor ystydperke waaroor die meeste wetenskaplikes saamstem. Die konvensionele siening is dat, ongeag hoe kwaai die koue in enige ystydperk is, daar altyd dele van die wêreld sal wees wat veilig en warm is. Die vriespunt versprei stadig vanaf die pole, maar bereik nooit die warmste deel van die planeet, die trope nie. Daar word lankal aanvaar dat dit 'n basiese natuurwet is. Die trope kan nooit vries nie. Maar dan kan hierdie basiese natuurwet nie verklaar wat 600 miljoen jaar gelede in Namibië gebeur het nie. Paul Hoffman is een van daardie uitdagende geoloë wat die konvensionele siening betwis. Hy het jare lank probeer om sy kollegas oor die sneeubal Aarde te oortuig.

PROF.PAUL HOFFMAN (Harvard Universiteit): As 'n wetenskaplike was ek heeltemal oortuig daarvan dat dit reg is, maar ek het geweet ek gaan 'n stryd op my hande hê, want enige idee so radikaal soos, want dit gaan moeilik wees om oor te kom en daar gaan verseker skeptici wees.

VERTELLER: Die plek waar Hoffman en sy kollega, Dan Schrag, keer op keer terugkom om te studeer, is Namibië. Dit is nie 'n ooglopende plek om bewyse van 'n katastrofiese ystydperk te soek nie. Dit is 'n land van meedoënlose hitte, een van daardie plekke wat al honderde miljoene jare in die omgewing is. Die konvensionele natuurwette sê ’n ystydperk kon nooit hier deurgedring het nie, maar om tussen die songebakte rotse te skuil is iets wat die konvensionele natuurwette nie kan wegverduidelik nie. 600 miljoen jaar gelede was hierdie heuwels op die bodem van die see en op die ou seebodem lê geheimsinnige rotse. Geoloë noem hulle druppelstene en druppelstene kon net deur een ding hierheen gebring word: 'n gletser. Om druppelstene in die laboratorium te herskep, benodig jy eers ys.

PROF. DANIEL SCHRAG (Harvard Universiteit): Dit gaan 'n rukkie neem.

VERTELLER: Die ys moet op vlak water bo 'n sanderige seebodem dryf. Dit is om 'n gletser te simuleer terwyl dit van die land af na die oppervlak van die see vloei. Omdat dit deur die landskap gekerf het, versamel 'n gletser altyd 'n groot hoeveelheid rotsrommel.

DANIEL SCHRAG: Die ys sou dan opgevul word met allerhande rotse en klippe en in hierdie geval gebruik ons ​​net 'n bietjie gruis wat ons bo-op hierdie laag ys in ons tenk hier kan vorm.

VERTELLER: Nadat jy 'n rots-gevulde gletser herskep het, moet jy die ys smelt. Soos die ys smelt, word die rotse vrygestel.

DANIEL SCHRAG: Wanneer die meeste van die ys gesmelt het, is 'n punt wat jy kan sien dat al die rotse wat die gletser na die see uitgedra het, nou op die seebodem laat val is. Benewens dit alles, sou daar in die regte wêreld ook baie sand en baie fyner korrel sediment wees en so hierdie rotse sou ook met baie fyn korrel sediment gevul word.

VERTELLER: Oor 'n paar duisend jaar sal die fynkorrel sediment homself aanmekaar sementeer om klippe te vorm, met die rotse vasgevang binne en dit is hoe druppelklippe gemaak word. Al wat jy nodig het is 'n gletser. Die boodskap van die druppelstene suggereer net een ding: Namibië in die trope, 'n plek wat volgens almal al honderde miljoene jare warm is, moes eens met ys bedek gewees het.

PAUL HOFFMAN: Die mees dwingende bewyse hier is die jukstaposisie van 'n groot rots soos hierdie ingesluit in baie fyn en fyn gelaagde sediment en dus is dit moeilik, indien nie onmoontlik nie, om enige manier voor te stel om dit te verantwoord behalwe 'n baie uitgebreide gletsering.

VERTELLER: Maar vir 50 jaar, sedert die idee dat 'n ystydperk die trope moes versmoor, die eerste keer voorgestel is, is dit so radikaal geag dat die meeste wetenskaplikes dit as absurd afgemaak het. Die teorie het sy wortels in die 1940's toe 'n jong geoloog genaamd Brian Harland 'n reeks onverskrokke velduitstappies diep in die Arktiese gebied gemaak het.

BRIAN HARLAND (Cambridge Universiteit): Toestande was toe baie anders – manhauling in die ou Skotse tradisie. Dit was koud maar jy raak gewoond daaraan, jy kan regtig aan enigiets gewoond raak.

VERTELLER: In die Arktiese gebied het Harland genoeg geleentheid gehad om alles te leer wat daar was om te leer oor daardie veelbetekenende teken van gletsering - druppelklippe.

BRIAN HARLAND: Gletserafsettings was baie dramaties, strome baie kenmerkend, maklik om te identifiseer en toe ek dit sien, het ek uit eie ervaring geweet dit is gletser. Ek moes nie baie hard daaroor dink nie.

VERTELLER: Maar dit was toe hy teruggekeer het van die Arktiese gebied, gewapen met hierdie nuutgevonde kennis, dat Harland sy wetenskaplike deurbraak gemaak het. Met sy nou kundige oog het hy rotse van oor die hele wêreld ontleed. Wat hy ontdek het, het hom verstom. Byna oral waar hy gekyk het, in rotse wat sowat 600 miljoen jaar gelede gevorm is, het hy druppelklippe gevind: klassieke bewyse dat daar eens dik ys was, selfs op die warmste vastelande.

BRIAN HARLAND: Daar is geen vasteland sonder 'n gletserrekord nie. Jy het hulle in verskillende dele van Europa, in Afrika, baie in Afrika, nie so bekend in Suid-Amerika nie, maar hulle is later in Noord-Amerika bekend.

VERTELLER: Die druppelstene was so wydverspreid dat Harland die ondenkbare begin besin het.

BRIAN HARLAND: Die feit is ons het bewyse van 'n wêreldwye gletsering.

VERTELLER: Hy het geweet dit maak geen sin nie. Hy het geweet dat op die hoogtepunt van die laaste ystydperk, wat net 10 000 jaar gelede geëindig het, ys versprei het na waar New York vandag is, maar nie verder nie, maar die bewyse het Harland in die gesig gestaar, bewyse wat blykbaar die wette verontagsaam het. van die natuur. 600 miljoen jaar gelede het die druppelstene gesê dat ys oor elke kontinent versprei het, reg oor die trope tot by die ewenaar self. Dit het beteken daar moes 'n ystydperk van ondenkbare felheid gewees het, eintlik te ondenkbaar. Toe Harland sy teorie van globale gletsering aangebied het, het kollegas dit as lagwekkend afgemaak.

BRIAN HARLAND: Daar was baie skeptisisme. Ek dink nie ek was ooit daardeur geskud nie, want ek was redelik vol vertroue in my eie waarnemings, maar ek was geïnteresseerd en 'n bietjie geïrriteerd op 'n manier dat so baie mense die idee vyandiggesind was.

VERTELLER: Die skeptici het 'n hele rits redes gehad waarom Harland verkeerd moes wees, redes wat heeltemal oortuigend was, aangesien dit gebaseer was op die mees basiese reëls oor hoe die wêreld werk. Vir 'n begin is dit gegee dat die trope, daardie wye gordel om die Aarde, nog altyd die volle glans van die son ontvang het. Soos hulle nog altyd in sonlig gekuier het, so moes hulle altyd warm gebly het. Selfs gedurende die laaste Ystydperk dui geologiese bewyse daarop dat die trope aangenaam warm was en hulle het nog 'n rede gehad waarom die sneeubalteorie verkeerd moes wees. Daar was 'n baie eenvoudiger verduideliking vir druppelstene in die trope, een wat absoluut ooreenstem met wetenskaplike kennis en wat nie 'n belaglike idee behels het soos die trope wat vries nie. Kontinente dryf. Hulle skraap oor die oppervlak van die Aarde teen ongeveer dieselfde tempo as wat jou vingernaels groei. Dit beteken dat kontinente binne ongeveer 400 miljoen jaar van die een kant van die aardbol na die ander kan verskuif. Natuurlik, het die twyfelaars gesê, 600 miljoen jaar gelede het al die vastelande in ysige poolstreke ingedryf. As daar eers daar was, sou gletsers gevorm het en sou druppelstene algemeen in alle gesteentes van hierdie era voorkom, en nadat daardie druppelstene by die pole gevorm is, sou die land, en die druppelklippe, per kontinentale teruggedra word na die trope dryf. Vir jare het dit die aanvaarde verklaring gebly waarom druppelklippe oral verskyn het. Die enigste manier om die teorie van 'n globale gletsering geloofwaardig te maak, was vir iemand om die onmoontlike moontlik te maak. Hulle sal 'n manier moet vind vir die trope om oor te vries, en dit is net wat volgende gebeur het. (RUSSIAN COUNTDOWN) Dit was die 1960's, die hoogtepunt van die Koue Oorlog. Die wêreld was behep met die berekening van die kans om 'n kernslagting te oorleef. Dit was bekend dat 'n reeks massiewe kernontploffings wolke van stof, rook en roet sou skep. Sonlig sou uitgesluit word. Hipoteties sou die Aarde 'n kernwinter, 'n mensgemaakte ystydperk, binnegaan. Om in die Sowjetunie uit te vind hoe ernstig hierdie mensgemaakte ystydperk kan wees, het die taak vir een klimatoloog geword. Mikhail Budyko was daardie man.

PROF. MIKHAIL BUDYKO (Staats Hidrologiese Instituut, St. Petersburg): Lank gelede, waarskynlik 25 of 30 jaar, het ek 'n aantal studies saamgestel wat gebruik kan word om die oorsprong van ystydperke te beskryf.

VERTELLER: Wat Budyko moes ontbloot, sou in die aangesig van konvensionele wysheid vlieg. Hy sou wys hoe daardie voorspellings waaroor die trope nie kon vries nie, selfvoldaan en ongegrond was. Budyko het geweet omdat die land en oseane donker is, absorbeer hulle die meeste van die hitte wat van die son se strale kom en dit is hoe ons planeet opgewarm word, maar ysplate is wit. Hulle weerkaats sonlig soos 'n spieël, so 'n ysbedekte aarde absorbeer baie minder sonhitte. Tydens 'n ystydperk soos die vries versprei, word die Aarde witter, meer hitte word weggekaats sodat minder en minder hitte geabsorbeer word en so word die Aarde al hoe kouer. Dit beteken dat die aarde moontlik in 'n bose kringloop van onstuitbare vriesing vasgevang kan word. Budyko het hierdie hipotetiese scenario in 'n wiskundige formule omgeskakel en daardie formule het 'n skrikwekkende voorspelling opgelewer: die Aarde se klimaat het 'n teoretiese breekpunt. Solank as wat die ysplate naby die pole bly, is die Aarde veilig, maar as die vriespunt voortduur, soos wat in 'n kernwinter kan gebeur, kan hulle afwaarts beweeg tot omtrent waar Texas vandag is. Sodra die vriespunt daardie punt bereik het, sou soveel van die Aarde met wit ys bedek wees dat meer as die helfte van die sonhitte wat die planeet normaalweg verwarm, terug in die ruimte gereflekteer sou word. Op daardie stadium sou daar nie genoeg hitte oor wees om die Aarde op te warm nie. Sodra dit gebeur kan daar in teorie 'n wegholvries wees, 'n vries wat niks kan keer nie. Temperature daal, ysplate versprei oor al die vastelande, die oseane en uiteindelik selfs die trope. As dit ooit sou gebeur, sou die hele planeet in ys vasgevang wees. Daar sou 'n sneeubal Aarde wees. Wat die ontstellendste van Budyko se berekeninge was, was dat 'n aarde omhul in ys soveel sonhitte sou weerkaats dat dit nooit genoeg sou kon opwarm om te ontdooi nie. 'n Sneeubal Aarde sou 'n wêreld beteken wat vir ewig in ys begrawe is.

MIKHAIL BUDYKO: Dit was my mening twintig jaar gelede dat so 'n stelsel vir baie lank stabiel sal wees en moontlik alle lewe sal verdwyn.

VERTELLER: Dit was Budyko se paradoks. Hy het gewys dat 'n wegholvries in teorie oor die trope kan ys, maar hy het ook gewys dat dit nooit in die praktyk kon gebeur het nie, want as dit het, sou die wêreld vandag nog 'n sneeubal wees en dit sou beteken dat ons nooit sou bestaan ​​het. Vir 15 jaar kon niemand die paradoks van die wegholvries oplos nie. Die sneeubal Aarde-teorie het 'n logiese onmoontlikheid gebly. Om die teorie op te wek sal gelowiges twee dinge moet doen. Eerstens moes hulle bewys dat ys werklik die warmste dele van die planeet, die trope, bereik het en dat die druppelstene nie bloot deur kontinentale drywing daar aangekom het nie. Tweedens moes hulle met 'n teorie vorendag kom wat 'n ontsnapping uit die wegholvries gebied het. Dit was toe dat 'n nuwe wetenskaplike die prentjie betree het. In die laat 70's was Joe Kirschvink een van geologie se opkomende sterre en destyds het hy gedink die idee van 'n sneeubal Aarde was mal.

JOSEPH KIRSCHVINK: Die bereidwilligheid om 'n moerige idee te aanvaar soos om die hele planeet te bevries, moet regtig ondersteun word deur ongelooflike sterk bewyse en as jy my in die laat 70's gevra het om 'n weddenskap te plaas, sou ek aan die konserwatiewe kant daaroor gewees het een.

VERTELLER: Kirschvink se konserwatisme het ontstaan ​​omdat hy die eenvoudige, konvensionele verduideliking geglo het waarom daar vandag druppelklippe by die ewenaar was. 600 miljoen jaar gelede, het hy gedink, moes al die vastelande naby die ysige pole gewees het toe die druppelstene gevorm is. Daar was egter net een tegniek om hul teorie te toets en dit het toevallig dat Kirschvink sy hele professionele loopbaan aan daardie tegniek gewy het. Dit het magnete behels en Kirschvink is 'n man verlief op magnete.

JOSEPH KIRSCHVINK: Ek het al soveel keer my kredietkaarte uitgewis deur met sterk magnete te speel. Ek hou nie daarvan om dit te onthou nie.

VERTELLER: Min mense besef dit, maar elke rots is 'n swak magneet. Elkeen bevat magnetiese minerale en die rigting wat hierdie minerale intrek, is vir altyd vas op die oomblik dat die rots die eerste keer gevorm word en wat hierdie minerale hul magnetiese rigting gee, is die magnetiese veld om die Aarde se kern. Dit beteken dat rotse wat by die pole gevorm word, altyd 'n magnetiese rigting sal hê wat op en af ​​wys. Gesteentes wat by die ewenaar gevorm word, sal altyd 'n magnetiese rigting hê wat van kant tot kant wys.

JOSEPH KIRSCHVINK: Gesteentes het die vermoë om magnetiese rigting te bewaar as gevolg van magnetiese minerale daarin. Hulle tree op soos klein kompasnaalde en sal hulself in lyn bring.

VERTELLER: Deur uit te vind 'n rots se magnetiese rigting is Kirschvink in staat om te identifiseer waar in die wêreld dit oorspronklik gevorm is, maak nie saak waar die kontinentale drywing dit in die miljoene jare wat gevolg het nie. In die 1980's het Kirschvink gehoor van 'n span Australiërs wat toetse gedoen het wat, volgens hulle, bewyse van gletsers in die trope getoon het. Kirschvink was altyd skepties en het besluit om hul toetse op sy eie, meer gesofistikeerde toerusting te dupliseer. Dit het beteken om druppelstene van sommige van die warmste dele van die Aarde te ondersoek. Die vraag was: was hulle reeds by die ewenaar toe hulle deur die ys gevorm is, of is hulle by die pole geskep en toe deur kontinentale drywing na die trope gedra? Om die vraag te beantwoord, het Kirschvink hom tot sy trots en vreugde gewend: 'n pasgemaakte, hipersensitiewe magnetometer.

JOSEPH KIRSCHVINK: Dis, dis 'n ongelooflike instrument. Jy laat sak die monster in die werklike magnetometerkamer. Die swak magnetiese veld van die monster genereer 'n elektriese stroom en dus stel dit ons in staat om die magnetiese moment van 'n buitengewoon swak magneet te meet, een biljoenste, sê, die vlak van 'n gewone handmagneet dink ek.

VERTELLER: Aan die magnetometer was 'n rekenaar wat elke rots se oorsprong op 'n elektroniese buitelyn van die Aarde geplot het, soos van bo gesien. Die middelpunt van die sirkel het die pole voorgestel, die omtrek die ewenaar. As die druppelstene by die pale gevorm is, soos Kirschvink en almal anders gedink het, sou hulle in die middel van die sirkel op die rekenaar verskyn. As hulle by die ewenaar gevorm is, sou hulle by die sirkel se rand verskyn. Die masjien het sy antwoord gegee: die druppelstene is in die trope gevorm. 600 miljoen jaar gelede moes daar 'n sneeubal Aarde gewees het. In die laat 80's het Kirschvink die sneeubal-aarde-teorie met fanatisme aangeneem en as sy bevindinge in die gesig gestaar word van bestaande teorieë oor die natuurwette, stop daardie teorieë.

JOSEPH KIRSCHVINK: Daar is 'n fundamentele stelling in die wetenskap: as die teorie in stryd is met data, verander die teorie. Daar is soveel wonderlike, pragtige teorieë wat deur 'n nare feitjie afgemaai is.

VERTELLER: Maar Kirschvink was geteister deur die onoorkomelike paradoks van die wegholvries, dat as 'n sneeubal Aarde ooit gebeur het, dan het die wetenskap gesê ons moet vandag nog in ys begrawe word.

JOSEPH KIRSCHVINK: Hoe kom jy daaruit? Dit is duidelik dat die klimaatmodelleerders aangeneem het dat dit 'n onomkeerbare stap was en dat jy nooit daaruit sou kom nie en tog is ons nou daaruit en as ons voorheen daarin was, moes ons daaruit gekom het.

VERTELLER: Om uit die diepvries te kom, was wat Kirschvink nodig gehad het 'n krag wat warm sou bly, selfs wanneer die hele planeet oorgevries het, iets waaraan Budyko nie gedink het nie, iets wat vir ewig kan brand, iets soos hel.

JOSEPH KIRSCHVINK: As jy na 'n aktiewe vulkaan kyk, besef jy dat magma tiene of honderde kilometers onder die oppervlak nie minder kan omgee of daar 'n dun lagie ys oor die oseane is nie. Dit sal steeds na vore kom.

VERTELLER: Vulkane oorleef ystydperke omdat hulle 'n direkte kanaal het na die gesmelte rots diep binne die Aarde, rots wat temperature van meer as 1 000 grade bereik, maar wat net ys in hul onmiddellike omgewing sal smelt. Kirschvink het iets anders oor vulkane raakgesien: hulle produseer ook gas, tien miljard ton per jaar. Een gas wat vulkane in groot hoeveelhede vrystel, is koolstofdioksied, 'n gas wat die kweekhuiseffek en aardverwarming veroorsaak. Vandag word koolstofdioksied in die atmosfeer gepomp deur sowel vulkane as industriële aktiwiteite, maar wat keer dat die aarde oorverhit word, is dat ons 'n natuurlike manier het om die oortollige koolstofdioksied uit die atmosfeer te verwyder. Reën is die aarde se natuurlike skoonmaakmiddel. Soos dit deur die atmosfeer val, absorbeer elke druppel reën koolstofdioksied en maak die lug skoon, maar Kirschvink het besef dat daar op 'n sneeubal Aarde geen reën kon gewees het nie. Die sneeubal was so koud al die water op die planeet se oppervlak was solied gevries. Sonder vloeibare water kon niks in die lug verdamp het nie, so daar sou geen wolke gewees het nie en sonder wolke kan daar geen reën wees nie en sonder reën, het Kirschvink besef, sou daar niks gewees het om die atmosfeer van koolstofdioksied te reinig nie.

JOSEPH KIRSCHVINK: Jy kan nie reën hê as jy nie verdamping het nie, so ek kon niks sien wat die koolstofdioksied uit die atmosfeer onder daardie toestande sou uitskrop nie.

VERTELLER: Dit het beteken daar sou niks gewees het om die koolstofdioksied van die vulkane te keer om oor miljoene jare op te bou nie. Dit sou aardverwarming op 'n ondenkbare skaal veroorsaak het. Kirschvink het op berekeninge afgekom wat toon dat na tien miljoen jaar sonder reën die atmosfeer 10% koolstofdioksied sou gewees het. Vandag is dit baie minder as 1%. Hierdie ekstra koolstofdioksied sou 'n kweekhuiseffek geskep het wat die temperatuur tot gemiddeld 50 grade Celsius verhoog het, warmer as wat die aarde ooit was, warm genoeg om die ys te smelt.

JOSEPH KIRSCHVINK: En dit het gelyk of dit 'n natuurlike en moontlike ontsnapping was, sekerlik genoeg om die sneeubal, die ystoestand, te breek.

VERTELLER: Joe Kirschvink het dit gekraak. Hy het die uitweg uit die wegholvries gevind, 'n manier wat perfek wetenskaplike sin gemaak het, 'n manier wat in ooreenstemming was met die natuurwette.

JOSEPH KIRSCHVINK: Die besef dat ons dalk die uitweg uit die sneeubal gevind het, was wonderlik.

VERTELLER: Teen 1990 het Kirschvink bewyse gehad dat die trope vir tien miljoen jaar gevries het en hy met 'n teoretiese ontsnappingsroete van die wegholvries vorendag gekom het, maar die probleem was dat dit net 'n teorie was. Hy het geen fisiese bewyse gehad om te bewys dat die ys gesmelt het as gevolg van 'n uiterste kweekhuiseffek nie en sonder daardie bewyse is die sneeubal Aarde-teorie steeds geïgnoreer. Maar alles was op die punt om te verander. In 1992 het Paul Hoffman die storie betree. Een van geologie se mees gerespekteerde, maar oopkop figure, sou hy verander in een van die sneeubal Aarde teorie se vurigste dissipels.

PAUL HOFFMAN: Ek is mal oor die sneeubal Aarde-teorie. Ek bedoel dit is amper 'n godsdienstige wreedheid waarmee ek hierdie sage van aardgeskiedenis wil oorkom met soveel kinkels en draaie en, en gebeure wat, dit is, is, is so ver buite die, ons eie ervaring.

VERTELLER: Hoffman se missie was om daardie harde bewyse te vind wat Kirschvink verwys het, die laaste stuk van die legkaart wat sou bewys dat die sneeubal geëindig het as gevolg van die kweekhuiseffek en hy het net geweet waar om te begin soek: Namibië. Hoffman is eers deur die valklippe na Namibië getrek, maar nog meer deur wat dadelik bo-op hulle gesit het. Reg bo toring groot formasies genoem kap karbonate, kalsium karbonaat gekristalliseer in rots. Dit het gelyk of hierdie bisarre strukture uit die bloute verskyn.

PAUL HOFFMAN: Hier bo hierdie lyn. skep. bo-op geen klippe meer hoegenaamd nie, so die gletsering moes skielik tot 'n einde gekom het en direk bo-op sit 'n dik hoop karbonaat en dit verbaas geoloë vir geslagte lank.

VERTELLER: Wat geoloë werklik verbaas het, was dat doppies wat van kalsiumkarbonaat gemaak word gewoonlik in warm water gevorm word, maar in Namibië het hulle skielik bo-op 'n yskoue gletser verskyn.

PAUL HOFFMAN: Wat dit aandui, is dat jy gaan van gletsertoestande na 'n oseaan wat in 'n japtrap warm is.

VERTELLER: Vir die meeste geoloë het hierdie oombliklike verandering van koue na warm rots hul begrip gedaag, maar Hoffman het vermoed dat dit 'n groot leidraad kan wees dat die skielike verskyning van berge kalsiumkarbonaat op een of ander manier gekoppel moet word aan die dood van die sneeubal in 'n kolossale kweekhuis effek, maar hoe? Hoffman het iemand nodig gehad wat kon verduidelik waarom kalsiumkarbonaat gevorm sou word nie net as gevolg van warm toestande in die algemeen nie, maar spesifiek in die toestande wat geskep word deur 'n smeltende sneeubal Aarde, en daarom het hy hom na 'n geochemikus, Dan Schrag, gewend.

PAUL HOFFMAN: Ek het met 'n aantal mense oor hierdie probleem gepraat, maar die een persoon wat hierdie probleem uit die staanspoor met albei hande aangegryp het, was my kollega, Dan Schrag.

VERTELLER: Hulle het die sneeubal se teoretiese laaste oomblikke stap vir stadium noukeurig ontleed en uitgewerk watter chemiese en klimaatsprosesse aan die werk was. Eers het hulle besef dat soos die ys smelt dit vloeibare water sou produseer. Die water sou dan verdamp en wolke skep en daardie wolke sou 'n verandering in die weer veroorsaak wat soos dit nog nooit deur menslike oë gesien is nie.

DANIEL SCHRAG: Wanneer die ys terugtrek, is dit waarskynlik die mees skouspelagtige klimaatsverandering in ons geskiedenis. Op sekere maniere gaan ons van die koudste klimaat wat die Aarde ooit ervaar het na die warmste klimaat wat die Aarde nog ervaar het. Ons het dadelik gesê dit is die moeder van ons klimaatsveranderinge.

VERTELLER: Die mees elementêre kragte van die natuur sou op die aarde losgelaat word.

PAUL HOFFMAN: 'n Mens sou orkane van so intensiteit voorspel dat ons ondenkbaar is, so dit is heel moontlik dat jy golwe van, jy weet, 100 meter in, in, in amplitude kon gehad het wat inkom en op die kuslyn instorm, so dit sou net wees ongelooflik gewelddadig.

VERTELLER: En bowenal sou daar reën wees, die eerste reënstorms vir miljoene jare, reënstorms wat ten minste 'n eeu sou hou en dit sou nie sommer enige reën wees nie. Die reënwater sou met die groot hoeveelhede koolstofdioksied in die atmosfeer reageer en koolsuur vorm. Hierdie suurreën sou dan die aarde oorstroom. Die suurreën sou die blootgestelde rotse stamp en 'n hewige chemiese reaksie veroorsaak. Dit sou die rotse afbreek in hul samehangende dele, waarvan een kalsium was. Dit sou dan saamsmelt met die koolstof in die suurreën. Die gevolg: berge kalsiumkarbonaat presies soos hulle reg bokant die druppelstene in Namibië kon sien.

DANIEL SCHRAG: Skielik het dit duidelik geword dat die natuurlike verwagting van 'n langdurige globale gletsering wat eindig in uiters hoë vlakke van koolstofdioksied was dat jy sou verwag dat hierdie baie ongewone dik karbonaatgesteentes onmiddellik die gletserafsettings moet volg.

VERTELLER: Hoffman en Schrag het die finale bewyse gevind.

PAUL HOFFMAN: Die skoonheid van die sneeubal Aarde-teorie is presies dat dit die chemie, die geologie, die planetêre wetenskap verbind en bam-bam-bam, al die feite is, is in ooreenstemming met die voorspellings van die teorie.

VERTELLER: In 1998 het Hoffman en Schrag 'n triomftoer deur die wêreld se universiteite gemaak om die sneeubalteorie te bevorder, en toe gooi iemand 'n moersleutel in die werke. 'n Hele wetenskaplike dissipline, die bioloë, het een blik op die tien miljoen jaar lange sneeubal Aarde gekyk en gesê dit is eenvoudig onmoontlik. Een wetenskaplike wat probleme met die sneeubal gehad het, was Guy Narbonne. Hy, soos baie ander bioloë, kon sien daar was 'n fundamentele probleem om die sneeubal Aarde-teorie te versoen met wat hy geweet het.

GUY NARBONNE: Die geologiese bewyse spreek baie sterk van ysplate wat op die ewenaar marsjeer. Die biologiese bewyse spreek baie sterk van oop water wat op hierdie hele tyd beskikbaar is.

VERTELLER: Narbonne se probleem was 'n ander stel natuurwette, niks minder nie as die wette wat die lewe self beheer. 600 miljoen jaar gelede, toe die sneeubal na bewering getref het, was daar niks wat op die land gewoon het nie. Dit het alles in die see bestaan, en dit was nie lewe soos ons dit ken nie. Die mees algemene organisme op die planeet was dit: sianobakterieë. Hierdie massa gefossileerde sianobakterieë is so oud dat dit selfs die sneeubal voor is.

GUY NARBONNE Die oudste fossiele wat ons in die wêreld het, is stromataliete en dit is kolonies soos jy hier sien en hulle is gemaak uit letterlik biljoene siano-bakterieë.

VERTELLER: Wat sianobakterieë en meer gesofistikeerde antieke organismes soos groen alge sentraal tot die sneeubaldebat gemaak het, was dat hulle gefotosinteer het. Net soos plante vandag onder die water het hierdie lewensvorme sonlig geabsorbeer en dit in energie omgesit, so hierdie spesie se kanse om die sneeubal te oorleef sou daarvan afgehang het of daar genoeg sonlig vir fotosintese in die sneeubalsee was op 'n tydstip toe elke duim van die planeet was na bewering bedek met dik ys.

GUY NARBONNE: Ligte penetrasie deur ys is nie goed as die ys meer as 'n paar tientalle meter dik is nie.

VERTELLER: En dit was die probleem waarop bioloë in Hoffman en Schrag se werk gewys het. Hulle berekeninge het gereken dat die sneeubal ysplate tot 'n kilometer dik produseer en selfs in die warmste plekke rondom die ewenaar sou hulle tientalle meters dik gewees het, meer as genoeg, glo bioloë, om enige sonlig uit die oseane uit te sluit en dat die dood beteken vir meeste dinge wat lewenslank van fotosintese afhanklik was.

GUY NARBONNE: Jy het fotosintese afgesny en binne 'n paar jaar, wat nog te sê 'n paar miljoen jaar, massa-uitsterwing.

VERTELLER: Dit het beteken dat baie van die fotosinteserende spesies 600 miljoen jaar gelede moes uitgesterf het en die probleem was dat hulle nie het nie. Sianobakterieë groei vandag in rotsagtige kolonies regoor die trope, net soos ander fotosintetiese plante wat van voor die sneeubal dateer soos groenalge. Vir baie bioloë het dit gelyk of daar net een moontlike gevolgtrekking was: daar was dalk 'n ernstige ystydperk, maar nie 'n volwaardige sneeubal wat al die oseane bedek het nie, want lewensvorme wat moes uitgesterf het, is steeds met ons. Tensy iemand 'n manier kon vind vir die seelewe om onder 'n dik ys te oorleef, sou die hele teorie terug in die asblik wees. Toe kom die man van NASA, Chris McKay.

DR. CHRIS McKAY (Ruimtewetenskap-afdeling, NASA): Ek is 'n planetêre wetenskaplike met 'n belangstelling in lewe in uiterste omgewings, veral omgewings wat koud en droog is. Etlike jare gelede het ek die koerante oor die sneeubal Aarde gesien wat die geologiese bewyse aandui dat die Aarde met ys bedek is en vir miljoene jare ys bedek was, plus die bewyse dat daar organismes, bakterieë en groen alge was wat hierdie ys oorleef het. -bedekte toestand en dit is die legkaart: hoe kon hierdie fotosintetiese organismes oorleef?

VERTELLER: McKay was geïntrigeerd omdat hy net toevallig 'n plek op aarde besoek het wat so koud was dat dit eintlik vergelyk kan word met die sneeubal van 600 miljoen jaar gelede: Antarktika, die koudste plek op aarde. Hier kan temperature tot -30%ordmC daal, amper so erg soos die sneeubal op sy warmste punt (die ewenaar) en diep in Antarktika is die droë valleie waar daar mere is wat deur 'n ysplaat van baie meters dik versmoor word.

CHRIS McKAY: Ons dink hierdie meretjies verteenwoordig 'n goeie model om na die sneeubalaarde te kyk - kan daar lewe onder die ysbedekking op 'n sneeubalaarde wees?

VERTELLER: Wetenskaplikes was gretig om te ontdek of daar genoeg lig is vir lewe om in die water onder die dik ys te oorleef. Hulle was op die punt om verbaas te wees. Daar was lig, baie daarvan, al was die ys bo-oor vyf meter dik. Daar was soveel lig dat die water gevul was met plantlewe en bakterieë, insluitend twee organismes wat dateer uit die tyd van die sneeubal wat sonlig nodig sou hê om te lewe.

CHRIS McKAY: Wanneer ons in die mere duik en rondswem, is daar lewe in die water, daar is bakterieë, sianobakterieë, maar daar is ook groen alge.

VERTELLER: En McKay het 'n vermoede gehad waarom hierdie fotosintetiese lewe kon oorleef. Dit was iets oor die aard van die ys self. Dit was soos glas. Dit het glad nie sonlig uitgesluit nie.

CHRIS McKAY: Die deursigtigheid van hierdie ys is baie hoog en dit is te wyte aan die feit dat dit baie stadig onder hierdie dik ysbedekking vries. Kom ons stel ons nou die sneeubal Aarde voor waar daar ook 'n dik ysbedekking is. Die ys op die bodem vries ook baie stadig, tog het jy dieselfde optiese eienskappe as hierdie helder, skoon ys.

VERTELLER: Deur stadig te vries, verwerp water onsuiwerhede soos sout of vuiligheid wat dit troebel maak, sodat die ys skoon en deursigtig word. As gevolg van hierdie deursigtigheid sou lewegewende sonlig tot in die sneeubalsee gekom het. McKay het besef dat daar selfs op sy hoogtepunt toevlugsoorde rondom die sneeubal se ewenaar sou gewees het waar die ys dun genoeg was vir fotosintetiese lewe om onderaan vas te klou. Maar daar was meer. Alhoewel dissipels van die teorie aanvaar dat die sneeubal die dood van die meeste dinge sou wees, voer hulle aan wat die lewe ook al oorleef het, sou na vore gekom het in 'n nuwe wêreld wat amper sonder mededinging was, die perfekte toestande vir 'n ontploffing van evolusionêre verandering. Hierdie fossiele wys die nuwe spesie wat kort na die tyd van die sneeubal verskyn het. Almal vertoon 'n massiewe toename in grootte en kompleksiteit van die eenvoudige organismes wat voorheen geleef het. Dit is die eerste multi-sellulêre lewensvorme. Selfs diegene met 'n paar vrae oor die sneeubalteorie erken 'n nuwe klimaat na 'n massa-uitsterwing kan 'n aansporing vir evolusie wees.

GUY NARBONNE: Al wat ons met sekerheid kan sê, is dat die kompleksiteit van lewe dramaties toeneem ná die sneeubalglets. Wat ons kan aflei, is dat die grootste omgewingskatastrofe wat die Aarde ooit getref het, waarskynlik op een of ander manier verband hou met die grootste evolusionêre ontploffings wat die Aarde nog ooit gekenmerk het.

VERTELLER: Dit mag dalk net wees dat die sneeubal-sage die grootste krag was vir die ontwikkeling van lewe wat die wêreld nog ooit gesien het. Maar as die sneeubal die gang van lewe op die planeet kan verander, bly daar nog 'n laaste vraag. Niemand weet hoekom die sneeubal gebeur het en of dit weer kan gebeur nie. Die son is warmer as wat dit 600 miljoen jaar gelede was en word heeltyd warmer. Klimaatneigings sal dramaties moet verander. As dit ooit weer gebeur het, sou dit byna seker nie vir miljoene jare wees nie, maar as dit ooit sou gebeur, sou dit die dood vir byna alles beteken, insluitend ons.


Hoe "Snowball Earth" gelei het tot die evolusie van komplekse lewe

Vir miljarde jare het bakterieë die aardbol oorheers, maar op 'n stadium het 'n groot oorgang plaasgevind en komplekse veelsellige lewe het begin posvat. Die wanneer en hoekom van hierdie oorgang is al jare lank die bron van groot debat, maar 'n span by die Australiese Nasionale Universiteit (ANU) het 'n ontdekking gemaak wat uiteindelik daardie vrae kan beantwoord - en dit neem ons al die pad terug na 'n tyd toe die aarde 'n reuse sneeubal was.

’n Uiterste ystydperk het die planeet sowat 717 miljoen jaar gelede getref. Bekend as die Sturtiaanse gletser, word hierdie gebeurtenis meer informeel "Sneeubal Aarde" genoem en dit word beskou as die mees ekstreme en langdurige ystydperk wat die planeet ooit beleef het. Vir ongeveer 50 miljoen jaar was die hele aardbol in wese bedek met ys.

Tussen die Sturtiaanse gletsering en die planeet se volgende, maar baie korter, gletseringsgebeurtenis was daar 'n klein stuk van ongeveer 15 miljoen jaar. Dit is hierdie relatief kort tydsbestek wat wetenskaplikes van ANU nou die "opkoms van die alge" noem, met bewyse wat toon dat die tydperk 'n vinnige opkoms van mariene planktoniese alge aangedui het.

Maar wat het in hierdie klein venster van tyd gebeur om so 'n dramatiese ekologiese verskuiwing op die planeet te veroorsaak?

"Die aarde was vir 50 miljoen jaar gevries," verduidelik hoofnavorsing Jochen Brocks. "Reusagtige gletsers het hele bergreekse tot poeier gemaal wat voedingstowwe vrygestel het, en toe die sneeu tydens 'n uiterste globale verhittingsgebeurtenis gesmelt het, het riviere strome voedingstowwe in die see gespoel."

Medeprofessor Jochen Brocks en dr Amber Jarrett

Aangesien die oseane skielik met sulke hoë vlakke van voedingstowwe aangevuur is, het die perfekte toestande verskyn vir alge om te floreer. Die ANU-navorsing het hierdie ontploffing in nuwe alge opgespoor deur antieke sedimentêre gesteentes wat in Sentraal-Australië gevind is, te bestudeer.

"Ons het hierdie gesteentes tot poeier gebreek en molekules van antieke organismes daaruit onttrek," sê dr Brocks.

Daar word nou gedink dat die ontploffing in algegroei gedurende hierdie tydvenster die grootste sneller is wat groter en meer komplekse lewensvorme toegelaat het om te ontwikkel. Die studie wys daarop dat die tydsberekening van hierdie alge-ontploffing die gepaardgaande voorkoms van komplekse roofdiere en sponse verduidelik.

Uit die fyngedrukte sedimentêre gesteentes kon die span spesifieke molekules identifiseer

"Hierdie groot en voedsame organismes aan die basis van die voedselweb het die uitbarsting van energie verskaf wat nodig is vir die evolusie van komplekse ekosisteme, waar toenemend groot en komplekse diere, insluitend mense, op Aarde kon floreer," sê dr Brocks.

Interessant genoeg het die volgende ystydperk, die Marinoese gletsering, nie hierdie merkwaardige stap vorentoe omgekeer nie. Met 'n geskatte 15 miljoen jaar, het die Marinoese gletsering ongeveer 635 miljoen jaar gelede geëindig, wat die begin van die Ediacaran-tydperk merk, waar ons die oudste meersellige organismes kan naspoor.

Hierdie nuwe ANU-navorsing wat die "opkoms van die alge" verduidelik, vul 'n gaping in ons kennis en bied sterk bewyse om die daaropvolgende groei van komplekse lewensvorme op ons planeet te verduidelik. Dit is ongetwyfeld 'n treffende, en baanbrekende, ontdekking wat wys hoe die mees dramatiese ystydperk wat die planeet nog gesien het, 'n proses direk aan die gang gesit het wat gelei het tot die evolusie van komplekse lewe.


Soos antieke sneeubalaarde, kan bevrore planete nog steeds bewoonbaar wees

Ongeveer 650 miljoen jaar gelede het groot velle gletsers van die pole tot by die trope gestrek en die aarde binne 'n bevrore vel wat vir miljoene jare gehang het, begrawe. En dit het al voorheen gebeur: Ons &ldquovaalblou kol&rdquo het ten minste drie keer in ons planeet se geskiedenis in 'n pêrelwit &ldquosnowball Earth&rdquo verander. Maar hierdie diepvriese bied 'n raaisel: hulle moes dodelik gewees het en tog het die lewe duidelik oorleef. Daar is beide geologiese bewyse dat ons vroegste mikroskopiese voorouers nie doodgevries het nie en genetiese aanduidings dat die afstammelinge van 'n reeks eensellige organismes verder strek as sneeubal Aarde. Die vraag is hoe.

'n Nuwe studie gepubliseer aan die voordrukbediener arXiv en voorgelê aan Aarde en Planetêre Wetenskap Briewe kan 'n oplossing bied. Adiv Paradise, 'n gegradueerde student in astronomie aan die Universiteit van Toronto (UT), en sy kollegas het 'n verskeidenheid moontlike sneeubalwêrelde gemodelleer en die aantal vulkane wat hulle huisves en die hoeveelheid sterlig wat hulle ontvang, gevarieer het en net om te vind dat baie van hierdie wêrelde nooit sneeubal sou ontsnap nie status. Diegene wat min vulkaniese aktiwiteit gehad het, sou nooit genoeg koolstofdioksied vrystel om die weghol aardverwarming te veroorsaak wat nodig is om hulle uit hul kryogeniese sluimer te wek nie (soos waarskynlik op Aarde gebeur het). Tog verbasend genoeg kan baie van hierdie wêrelde ook groot onbevrore sakke grond ondersteun. Sommige van daardie gebiede bly droog, soos die McMurdo-droëvalleie in Antarktika, maar ander ontwikkel plaaslike hidrologiese siklusse, wat toelaat dat vloeibare water opdam en oor hul oppervlaktes vloei.

Sulke oases is een verduideliking vir hoe sneeubalwêrelde bewoonbaar kan bly en 'n resultaat wat nie net die aarde kan beskryf nie, maar baie van die planete wat sterrekundiges oor die sterrestelsel ontdek. &ldquoVoordat ons dalk 'n sneeubal afgevee het as nie bewoonbaar nie, en ons sou gemis het dat daar sakke van lewe kan wees,&rdquo sê mede-outeur Diana Valencia, 'n astrofisikus by U.T.

Inderdaad, die studie strook met vorige werk oor die mees onlangse vriesepisode in die Aarde se geskiedenis. In 2015 het Douglas Benn, 'n gletserkundige aan die Universiteit van Saint Andrews in Skotland, 'n studie gepubliseer wat toon dat die aarde se klimaat sensitief was vir variasies in ons planeet se wentelbaan om die son, wat gelei het tot siklusse van ysplaat se vooruitgang en terugtrekking. Laasgenoemde het mere toegelaat om te poel, riviere te vloei en eenvoudige mikrobiese lewe te floreer en selfs tydens 'n sneeubalgeleentheid. Benn en sy kollegas het sulke siklusse gesien in rekenaarmodelle wat hulle van die Aarde se klimaat geskep het en hulle het ook sedimentêre neerslae in die Arktiese Oseaan-eilande van Svalbard gevind wat bewyse vir die voortgang en terugtrekking van die ysplate bewaar. Die bevindinge impliseer dat die laaste sneeubal Aarde nie 'n totale &ldquodiep vries&rdquo&mdash sou gewees het dat ysvrye sakke grond bestaan ​​het waar water kon vloei nie en dus 'n belangrike toevlugsoord onderhou het waar lewe kon voortduur totdat gunstiger toestande teruggekeer het.

Maar ysvrye sones is nie die enigste meganisme wat voorgestel word om te verduidelik hoe lewe op sneeubalaarde oorleef het nie. Sedert 1992 het navorsers 'n verskeidenheid idees veronderstel, en dit lyk asof elke wetenskaplike 'n ander een bevoordeel, sê James Kasting, 'n geoloog aan die Pennsylvania State University. Hy het aangevoer die lewe kan onder 'n dun lagie ys voortduur. In Antarktika vries mere so stadig dat hulle nie lugborrels insluit nie en dus deursigtig bly vir sonlig en dit laat fotosintetiese lewe toe om onder etlike meters ys te floreer. En Paul Hoffman, 'n afgetrede geoloog van Harvard Universiteit, voer aan stof kan die mees waarskynlike uitstel vir die lewe bied. Soos sneeu stof versamel, kan dit sonlig makliker absorbeer, wat veroorsaak dat damme smeltwater op die ys vorm. Sulke damme is vandag algemeen bekend in poolomgewings om florerende ekosisteme van alge en sianobakterieë te huisves (hoewel Benn opmerk dat wetenskaplikes geen direkte geologiese bewyse van hierdie damme het ten tyde van die sneeubal Aarde nie). Ten slotte, geen geoloog argumenteer teen hidrotermiese vents, waar vulkanies aktiewe gebiede water spoeg by superwarm temperature. Warmbronne in Antarktika en Ysland skep immers warm oases wat vandag van lewe wemel.

Uiteindelik is die jurie nog steeds uit oor watter meganisme die lewe gehelp het om deur sneeubal Aarde te trek. Alhoewel Kasting opmerk dat die ysvrye sones wat deur beide Paradise en Benn veronderstel is een potensiële oplossing bied, is daar verskeie voorbehoude vir die nuutste model. Beide hy en Hoffman wil graag sien dat Paradise&rsquos-span byvoorbeeld seegletservloei insluit, want dit is moontlik dat ys van die pole na die ewenaar kan vloei, wat die nie-glaciated areas wat hulle voorstel, bedek. En Paradise self lys 'n verskeidenheid waarskuwings vir sy model: dit is laag in resolusie, het 'n paar rekenaarkortpaaie geneem en sluit nie sekere prosesse soos die uitwerking van atmosferiese stof in nie.

Aan die einde van die dag is daar dalk nog 'n oorlewingsmeganisme waaraan niemand nog gedink het nie, sê Kasting. Of dit kan ook verskeie meganismes wees wat saamgewerk het om lewe hier op Aarde te help voortduur. Benn voer aan die lewe het waarskynlik nie in een groot omgewing oorleef nie, maar in verskeie omgewings.As sodanig kan sneeuballe bewoonbaar bly met behulp van ysvrye sones, dun ysplate, damme met smeltwater en hidrotermiese openinge. Inderdaad, Joseph Kirschvink, 'n geobioloog by die California Institute of Technology wat die frase &ldquosnowball Earth & rdquo geskep het, was nog altyd verbaas dat so baie mense verwag het dat lewe binne die diepvries sou verdwyn. &ldquoDie lewe is moeilik om te blus&mdashselfs op 'n sneeubal,&rdquo sê hy.


Koue water gegooi op 'Snowball Earth'-teorie

Alhoewel toenemende vlakke van kweekhuisgasse in die Aarde se atmosfeer deesdae as 'n voorbode van straf gesien word, het hulle miljoene jare gelede moontlik die planeet uit 'n diepvries gered.

Sommige navorsers glo dat ys op punte in ons planeet se geskiedenis - ten minste twee, moontlik drie keer - sy oppervlak bedek het, tot by die ewenaar en oor die oseane, en 'n "Sneeubalaarde" gevorm het.

Maar nuwe navorsing laat vrae ontstaan ​​of 'n oplewing in koolstofdioksied - een van die kweekhuisgasse wat verantwoordelik is vir moderne, mensveroorsakende aardverwarming - verantwoordelik kon gewees het vir die groot ontdooiing wat die mees onlangse Sneeubal Aarde gevolg het, ongeveer 635 miljoen jaar gelede. En as daar nie 'n kweekhuiseffek was wat groot genoeg was om die dik sluier van ys te smelt nie, miskien, stel die navorsers voor, was die aarde dalk nie destyds 'n groot, ysige sneeubal nie.

'n Internasionale span wetenskaplikes het die molekulêre samestelling van gesteentes ontleed wat na bewering die nasleep van hierdie Sneeubalaarde is.

Sneeubal Aarde kon vir ten minste 'n tyd selfonderhoudend gewees het, want die wit, ysbedekte oppervlak van die planeet sou sonlig terug in die ruimte gereflekteer het en die planeet koel gehou het.

Die primêre bewyse vir hierdie ysige tye, veral die een ongeveer 635 miljoen jaar gelede, kom in die vorm van afsettings van rotse wat gemaal is en deur gletsers gedra word. Dit is regoor die wêreld gevind op plekke wat sowat 635 miljoen jaar gelede naby die ewenaar geleë sou gewees het. Hierdie neerslae het nog 'n laag rots bo-op hulle, genoem kapkarbonate, wat vermoedelik gevorm het soos die gletsers gesmelt het of kort daarna.

Daar word geglo dat Snowball Earths tot 'n einde gekom het toe die koolstofdioksiedvlakke in die atmosfeer gestyg het, wat 'n globale kweekhuis geskep het wat baie van die ys weggesmelt het. Dit kon begin het omdat vulkane die gas in die atmosfeer uitgespoeg het.

Die normale prosesse wat die koolstofdioksied uit die atmosfeer sou trek, is deur ys geblokkeer, wat koolstofdioksied-uitruiling tussen die atmosfeer en die oseaan verhoed het. Die koue sou ook verhoed het dat natuurlike rotsverweringsreaksies koolstofdioksied, in die vorm van koolsuur, uit die atmosfeer trek en in bikarbonaat verander het. Dit sou 'n intense opbou van die kweekhuisgas moontlik gemaak het.

Om uit te vind hoeveel koolstofdioksied destyds in die omgewing was, het navorsers die chemiese samestelling van gesteentes ontleed wat uit een van hierdie afsettings in Brasilië geneem is, en die organiese materiaal wat daarin gefossileer is. Die navorsers het ook gekyk na data van monsters van elders in die wêreld. Hulle het gekyk na verhoudings van koolstofisotope, koolstofmolekules wat verskillende atoomgewigte het, in beide die gesteentes en die organiese materiaal wat daarin gefossileer is. [Big Freeze: Earth Could Plunge into Sudden Ice Age]

Beide die rotse en die organiese materiaal - meestal alge - vorm met behulp van koolstof uit koolstofdioksied wat in die see opgelos is. ’n Laer konsentrasie koolstofdioksied veroorsaak egter dat die alge meer van die swaar weergawe van koolstof opneem. Die verhouding van koolstofisotope wat deur die karbonaatgesteentes opgetel word, verander egter nie, ongeag die koolstofdioksiedkonsentrasie. Deur dus die verhoudings van die twee bronne te vergelyk, kon die wetenskaplikes 'n idee kry van wat die konsentrasie koolstofdioksied in die oseaan was, en dus die atmosfeer, destyds.

Hulle het gevind dit was baie laer as wat verwag is. Terwyl vorige skattings die koolstofdioksiedkonsentrasie op soveel as 90 000 dele per miljoen gestel het, het hierdie nuwe ontleding dit laer as 3 200 dpm, moontlik so laag soos vandag, ongeveer 400 dpm gestel.

"Aangesien ons 'n baie lae koolstofdioksiedkonsentrasie in die atmosfeer aanteken, blyk dit dat daar nooit 'n hoë konsentrasie koolstofdioksied in die atmosfeer was nie, wat beteken dit kan nie 'n sneeubalaarde gewees het nie, anders sou dit steeds gevries wees," het Magali gesê. Ader, 'n studienavorser en assistent-professor by die Institut de Physique du Globe de Paris,.

Daar is baie onsekerheid in die bevinding, waarsku sy. Dit is moontlik, as gevolg van probleme met datering, is die gesteentes wat hulle getoets het, nie neergesit totdat die sneeubalaarde verby is nie, toe die hoë konsentrasie koolstofdioksied begin opklaar het, en dit is moontlik dat 'n ander kweekhuisgas, metaan, kon gewees het verantwoordelik.

Miskien is een van die grootste vrae rondom Snowball Earth hoe lewe daarin geslaag het om te oorleef, aangesien daar geen bewyse van massa-uitsterwings is nie. Klein, swaar gepantserde mariene fossiele het in kapkarbonaatgesteentes verskyn wat wetenskaplikes laat voorstel dat hierdie wesens gefloreer het in 'n interval tussen twee gletserings.

Jy kan volg Lewende Wetenskap skrywer Wynne Parry op Twitter @Wynne_Parry. Volg LiveScience vir die jongste wetenskapnuus en -ontdekkings op Twitter @lewendige wetenskap ensovoorts Facebook.


Kyk die video: Snowball Earth? National Geographic (Oktober 2022).