A Föld régen tényleg egy hatalmas hógolyó volt? – Hogy maradt rajta élet?
A világűr hatalmas, és olyan idős, amelyet elképzelni sem tudunk. Múltjában így bőven találhatunk érdekességeket, még a mi kis bolygónkról is. Például azt, hogy a Föld régen egy fagyott gömb volt.
Nehéz elképzelni, de volt idő, amikor a Föld nem kék bolygóként ragyogott az űrből, hanem vakító fehér gömbként. Körülbelül 720-635 millió évvel ezelőtt, a kriogén időszakban bolygónk szinte teljes felszínét jég borította. A gleccserek egészen a trópusokig nyomultak, a felszíni hőmérséklet akár mínusz 50 Celsius-fokig is süllyedhetett. Ez az állapot nem néhány évig vagy évszázadig tartott, hanem tízmillió éveken át. És a legmegdöbbentőbb kérdés az: hogyan élhette ezt túl az élet?
- 720-635 millió éve a Föld szinte teljesen befagyott, akár -50°C-os felszíni hőmérséklettel.
- A jég magas fényvisszaverő képessége (albedó) önfenntartó lehűlést okozott.
- Skócia ősi kőzetei szabályos éghajlati ciklusokat őriztek meg ebből az időszakból.
- A ciklusok arra utalnak, hogy az óceán nem volt teljesen befagyva, kisebb jégmentes területek létezhettek.
- A múlt extrém klímája segít jobban megérteni a mai éghajlati folyamatokat.
Miért fagyott be szinte teljesen a Föld?
Az éghajlati rendszer egyik kulcsfogalma az úgynevezett albedó-hatás. A jég és a hó nagyon jól visszaveri a napsugárzást. Minél több fehér felszín borítja a bolygót, annál kevesebb energia nyelődik el, és annál jobban hűl a klíma. Ez egy önmagát erősítő folyamat: lehűlés, majd több jég, ebből jön a nagyobb fényvisszaverés, és ebből pedig a még erősebb lehűlés. A kriogén időszakban ez a mechanizmus olyan mértékben beindult, hogy a Föld hosszú időre extrém fagyott állapotba ragadt. Sokáig úgy gondolták, hogy ha az óceánokat kilométer vastag jégtakaró zárta le, akkor a légkör és a vízfelszín közötti kapcsolat gyakorlatilag megszűnt. Márpedig a mai időjárási és éghajlati rendszerek – a szelek, a csapadék, az olyan jelenségek, mint az El Niño – éppen ebből a folyamatos kölcsönhatásból születnek. Ha nincs kapcsolat, nincs érdemi éghajlati mozgás sem – gondolták eddig.
Egy friss kutatás azonban egészen más képet rajzol. A Skócia nyugati partjainál fekvő Garvellach-szigetek kőzeteiben különleges, rétegzett üledékeket találtak. Ezek a finom, egymásra rakódó rétegek – úgynevezett varvok – olyanok, mint egy több százmillió éves adattároló. A kutatók mintegy 2600 réteget elemeztek egy hat méter vastag kőzetcsomagban. A meglepetés az volt, hogy a rétegek nem egy egyhangúan, mozdulatlan jégkorszak képét mutatták. Éppen ellenkezőleg: szabályos ciklusokat fedeztek fel bennük, néhány éves, évtizedes, sőt évszázados ritmusokkal. A mintázatok kísértetiesen emlékeztetnek a mai éghajlati ingadozásokra. Még az El Niño jellegű, néhány évente ismétlődő kilengésekhez hasonló ciklusok nyomait is azonosították.
Ez azért döbbenetes, mert az El Niño működéséhez elengedhetetlen a légkör és az óceán közötti aktív kapcsolat, amit egy teljesen befagyott világban ugyebár nehéz elképzelni.
Lehet, hogy mégsem volt olyan jeges a Föld?
A kutatók számítógépes klímamodellekkel is tesztelték az elképzeléseiket. Arra jutottak, hogy ha az óceán teljesen befagy, a klímaingadozások szinte teljesen elcsendesednek. Ha azonban a felszín akár 10-15 százaléka jégmentes marad, már újraindulhatnak a légkör–óceán kölcsönhatások, és velük együtt az éghajlati ciklusok. Ez felvet egy izgalmas lehetőséget: talán a trópusi térségekben léteztek kisebb, nyílt vízfelületek – úgynevezett óceáni oázisok. Nem hatalmas, kék tengerek, hanem repedések, vékonyabb jégtakarók vagy sós vízzel teli területek, ahol a víz akár mínusz 15 fok körül is folyékony maradhatott a magas sótartalom miatt. Ezek az oázisok kulcsszerepet játszhattak abban, hogy az élet nem tűnt el teljesen.
És innen alakult ki még inkább az élet. A hógolyó-Föld egyik legnagyobb paradoxona, hogy ezt az extrém hideg korszakot egy biológiai forradalom követte. A két nagy eljegesedés közötti melegebb időszakban ugrásszerűen megnőtt a többsejtű élőlények sokfélesége. A gleccserek által felőrölt kőzetekből nagy mennyiségű foszfor jutott az óceánokba, ami tápanyagbőséget teremtett. De ahhoz, hogy az élet később virágozhasson, előbb túl kellett élnie a fagyott évmilliókat. A feltételezett trópusi oázisok talán éppen ezt a menedéket biztosították. Ha ezek a kis nyílt vízfelületek valóban léteztek, akkor nemcsak az éghajlati rendszer mozgékonyságát őrizték meg, hanem az élet folytonosságát is.
És végső soron – nagyon távoli értelemben – nekik is köszönhetjük a létezésünket.
Mi köze ennek az időjáráshoz?
A történet egyik legfontosabb tanulsága, hogy a Föld éghajlati rendszere rendkívül érzékeny, de egyben meglepően makacs is. Még extrém körülmények között is hajlamos ciklusokba rendeződni. Az időjárás a mindennapi jelenségek összessége, míg az éghajlat ezek hosszú távú mintázata. A kriogén időszak azt mutatja, hogy még egy szinte teljesen befagyott bolygón is létezhetett időjárási változékonyság, ha volt legalább minimális kapcsolat az óceán és a légkör között. Ez a dinamika ma is meghatározó. A jelenlegi globális felmelegedés során is a visszacsatolások – például a sarki jég olvadása és az albedó csökkenése – alakítják az éghajlat jövőjét.
Nyitókép: Naoto Shinkai / Shutterstock
Forrás: zmescience
