Nye detaljer om en marerittperiode på jorden med overflateforhold så friste som dagens sentrale Antarktis ved ekvator har blitt avslørt takket være publiseringen av en studie av eldgamle isvann.
Forskningen, av et internasjonalt team ledet av Daniel Herwartz, er publisert i tidsskriftet Proceedings of National Academy of Sciences og viser at til og med tropiske regioner en gang var dekket av snø og is.
I den siste istiden utvidet den siste istiden fremover (som tok slutt for rundt 12,000 XNUMX år siden) over hele Europa på bredden i det sørligste England og nådde sør for de store innsjøene i Nord-Amerika. Utover lå tundraen, ullmammaer og så videre - men ekvatorialbeltet til tropisk regnskog var der fremdeles. Mye mer drastiske situasjoner skjedde imidlertid langt tidligere i jordas historie, og det er disse som støttes av den nye studien. Periodene er blitt kalt “Snøballjord".
Dette begrepet ble først fremtredende på 1990-tallet på baksiden av tiår med geologiske observasjoner av bergarter avsatt av isbreer, på land og til sjøs, i store deler av perioden som varte fra rundt 720 til 630m år siden på steder fra hele verden som - den gangen - var på ekvator eller ikke mer enn 40 grader fra den.
Dette var ikke lett for geologer å etablere, fordi organismer som ville etterlate store, lett gjenkjennelige fossiler (så nyttige for relativ datering) ennå ikke hadde utviklet seg. Dessuten var fordelingen av kontinenter annerledes og må trekkes ut ved å måle spor etter jordas magnetfelt fanget i bergartene da de dannet seg (paleomagnetism). I løpet av den aktuelle perioden et enkelt super-kontinent kjent som Rodinia begynte å gå i stykker, men skred fremdeles ekvator.
Slår seg til snø
Hvorfor klimaet noen gang bør svinge så ekstremt at det blir fanget under snøballjorden er en kompleks sak. På den ene siden var solen 20-30% svakere enn den er nå, og ga dermed mindre varme. Imidlertid hadde den eldgamle atmosfæren mye mer karbondioksid i seg enn nå, så det ville ha vært en mer effektiv "drivhuseffekt" for å fange varme og holde planeten varm.
Endringer i jordens bane, eller i skråningen av aksen, kan ha tippet balansen - dette er den sannsynlige årsaken til nyere isbreer - men det er mulig at full snøballjordsforhold bare kan settes i gang når et superkontinent ligger over ekvator. Ettersom land reflekterer mer solvarme enn verdenshavene, maksimerte ekvatorial Rodinia mengden varme som spratt tilbake i verdensrommet i stedet for absorbert i havene og holdt på jorden.
Snowball Earth-forholdene grep Rodinia minst to ganger, i en eldre episode kjent som Surtian og i en yngre episode kjent som Marinoan. Herwartz og teamet hans studerte steinprøver fra Dabie-Sulu beltet i det østlige Kina. Tilbake i Surtian og Marinoan tiden var denne regionen mellom 15 og 35 grader nord, samme slags breddegrad som dagens Mexico, India eller Sahara.
Teamet studerte også steiner fra en mye eldre foreslått Snowball Earth-episode, for rundt 2.2 milliarder år siden, samplet i Karelia, i dagens nordvest-Russland nær grensen til Finland. Også disse var på lav breddegrad på det aktuelle tidspunktet. 0
Snøballjakt
Forskernes viktigste innovasjon var å analysere oksygen som ble etterlatt av eldgamle isvann når det reagerte med bergarter for å danne nye mineraler. De brukte dette for å finne ut de rådende overflatetemperaturene.
Oksygen kommer i tre stabile former, eller “isotoper”. Nesten 99.8% oksygenatomer er oksygen-16 (laget av 8 protoner og 8 nøytroner). Det meste av resten er oksygen-18 (8 protoner og 10 nøytroner), men det er også spor etter oksygen-17 (8 protoner og 9 nøytroner).
Et vannmolekyl som inneholder en tyngre isotop av oksygen har de samme kjemiske egenskapene som et vannmolekyl som inneholder den lettere oksygen-16, men vil fordamp mindre lett og kondenser raskere. Dette betyr at havene mister vannmolekyler som inneholder oksygen-16 i en raskere hastighet, og at regn (eller snø) som faller langt fra havet, vil være dårligere enn gjennomsnittet i varmeapparatets isotoper. Forholdene mellom de forskjellige oksygenisotoper i den nylige geologiske fortiden kan brukes som en fullmakt for global temperatur, eller for å estimere hvor mye vann fra verdenshavene som er fjernet og lagret i isbreer.
Det er langt fra enkelt å få informasjonen som er låst i gamle bergarter av den typen som ble studert av Herwartzs team, men ved å inkludere den ekstremt sjeldne oksygen-17-isotopen i studien, kunne de vise at begge de tyngre isotoper må ha vært sjeldnere enn forventet i isvannet som hadde reagert med berget. Forskjellen i uttømming av oksygen-17 sammenlignet med uttømming i oksygen-18 gjorde dem i stand til å demonstrere sannsynlige gjennomsnittlige overflatetemperaturer på hele 40 ° C under null.
Slike lave temperaturer innebærer at havene også hadde blitt frosset dypt, noe som støtter hele Snowball Earth-modellen. Men hvis landet der bergartene oppsto var så kaldt fordi det var flere kilometer over havet, var muligheten for at planeten var mer Slushball Earth, med åpent sjøvann nær ekvator, kan ikke helt utelukkes.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation
Les opprinnelige artikkelen.
Om forfatteren
David Rothery er professor i planetary geosciences ved The Open University. Forskningsinteressene mine fokuserer på studiet av vulkansk aktivitet ved hjelp av fjernmåling, og vulkanologi og geovitenskap generelt på andre planeter. Min siste bok 'Planet Mercury: From Pale Pink Dot to Dynamic World' ble utgitt av Springer-Praxis 14. desember 2014.
