Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

В протерозое было запущено несколько механизмов обратной связи между диоксидом углерода, метаном, выветриванием силикатных пород и составом океанской воды, которые привели к понижению глобальных температур. Этот эон знаменит тем, что впервые сформировались условия Земли-снежка, которые на протяжении протерозоя наблюдались три раза, когда вся планета замерзала в результате снижения концентраций углекислого газа и метана, приведшего к глобальному похолоданию, выпадению снега и массовому образованию льда. Как только температура резко упала и более половины поверхности Земли оказалось покрыто льдом, лед стал отражать солнечный свет, что привело к еще большему похолоданию. Это оледенение, известное как Гуронское, состояло, по меньшей мере, из трех периодов и продолжалось с 2,4 млрд до 2,25 млрд лет назад[422]. Последнее оледенение известно только в Южной Африке.

Земля-снежок и появление более сложных живых организмов

В конце протерозойского эона, в неопротерозойскую эру было еще несколько периодов с условиями Земли-снежка, когда вся планета замерзла и на ней господствовали ледники. Первый из этих периодов, начавшийся 720 млн лет назад и продлившийся, вероятно, до отметки 660 млн лет назад, когда он вдруг закончился, известен как стертское оледенение. Геологи отмечают возможное существование еще более раннего, кайгасского оледенения (800–735 млн лет назад), но горные породы, использовавшиеся для определения этого периода, вероятно, имеют не ледниковое происхождение, поэтому сам период сомнителен. Еще один эпизод начался 637 млн лет назад и продлился 2 млн лет. Оба этих эпизода полного или почти полного замерзания Земли относятся к промежутку времени, который из-за двух ледниковых периодов называют криогеновым периодом неопротерозойской эры[423]. Геологам известно, что планета почти полностью замерзла, потому что на юге Австралии, в Южной Африке и на других континентах найдены ледниковые отложения, которые по результатам изотопного анализа относят к указанным периодам[424].

Наряду с ледниковыми отложениями (часть которых была найдена на тех участках, где сейчас находится экватор), во множестве мест были обнаружены неопротерозойские эрратические камни, что подтверждает наличие ледниковых щитов. Такие эрратические камни наблюдаются в местах, где лед встречается с океаном. В результате таяния льда горные породы, увлекаемые ледниковым щитом, высвобождаются и погружаются в залегающий ниже материал, а затем оказываются полностью заключены в оболочку, когда окружающие осадки превращаются в горную породу.

Ученые продолжают спорить о том, покрывал ли лед Землю полностью, или оставался открытый участок воды около экватора («Земля—талый снежок»)[425]. Неважно, какую концепцию ученые сочтут более точной, и та и другая указывают на существование на Земле множества периодов крайнего холода. Условия Земли-снежка, которые мы обсудили здесь, относятся только к тем, что существовали в докембрии. Они представляют криогеновый период.

Сложное равновесие газов в атмосфере, состав океанов, эрозия суши и деятельность живых организмов всегда оказывали огромное влияние на климат на Земле. Пусть содержание углекислого газа в атмосфере в позднем протерозое и было низким, но он все равно был парниковым газом, как и теперь. Диоксид углерода наряду с метаном создавал вокруг всей Земли теплое одеяло. Тем не менее соотношение углекислого газа, кислорода и других газов – это деликатный баланс, но иногда наступает переломный момент и каскадный эффект может оказаться катастрофическим. Палеоклиматологи полагают, что в неопротерозойской эре среднемесячная минимальная температура достигала температур современной Антарктиды, примерно –20 °C. Планета была скована льдами и снегами, сопровождавшимися сильными ветрами, и условия были крайне суровыми. На экваторе существовала открытая вода, но размеры этой области неизвестны. Тем не менее жизнь в такие суровые времена сохранилась в этих зонах вокруг теплых геотермальных построек.