Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Ответ (или, по крайней мере, ответ, который соответствует данным из летописи горных пород) снова обращает наше внимание на важность парниковых газов для климата Земли. Джозеф Киршвинк, профессор геобиологии из Калифорнийского технологического института, придумавший в 1992 году термин «Земля-снежок», первоначально скептически отнесся к идее тропического оледенения во время криогения. Но когда его переубедили, ученый высказал предположение, как такой суровый ледниковый период мог завершиться. Киршвинк указал, что даже на замерзшей Земле вулканы продолжат извергать лаву, содержащую газы, в том числе и углекислый. При низких температурах и масштабном ледяном покрове выветривание окажется минимальным; поэтому большая часть углекислого газа останется в атмосфере. При частично замороженных океанах ограничивается фотосинтез, который также убирает двуокись углерода из атмосферы. В результате предложение углекислого газа значительно превысит спрос на него, и поэтому его концентрация в атмосфере в конечном итоге дойдет до такого высокого уровня, что сумеет противодействовать высокой отражательной способности Земли-снежка. На короткое время установится «суперпарниковый климат», и планета растает. Другие исследователи, принявшие теорию Киршвинка, добавляли, что такой суперпарниковый эффект может усиливаться из-за высвобождения метана при потеплении Земли. В очень холодные периоды основная часть метана, производимого бактериями, не может просочиться в атмосферу, поскольку он удерживается в твердых ледяных соединениях, именуемых газовыми гидратами. При повышении температуры метан будет бурно выделяться при разложении гидратов (хотя гидраты метана и похожи на лед, они не плавятся, а просто распадаются и выделяют газообразный метан).

Ученые активно спорят о суровости климата Земли-снежка и о том, действительно ли последующие теплые периоды можно называть суперпарниковыми интервалами. Некоторые специалисты полагают, что оледенение было не полным, и в название вместо снега включают снежуру^[48]. Однако интенсивные полевые исследования последних десятилетий, особенно работы Пола Хоффмана и его коллег, показывают, что во время криогения экстремальный холод наблюдался даже в тропиках, и что за каждым холодным промежутком шел короткий интервал высоких температур. Все сохранившиеся осадочные породы того периода истории Земли рассказывают одну и ту же историю: беспорядочные слои ледниковых отложений довольно резко перекрываются мелкозернистыми известнякоподобными породами, физико-химические характеристики которых говорят о том, что они осаждались в теплых мелких морях. Возникает картина Земли с резкими колебаниями климата — от глобального оледенения до глобального парника и обратно. Когда вода связывалась льдами, уровень океана падал, а когда лед таял, он снова быстро поднимался.

Точные корреляции между всеми породами криогения, расположенными далеко друг от друга, установить трудно, поэтому мнения о количестве ледниковых периодов расходятся. Тем не менее, конец криогения в целом связывают с отметкой в 635 миллионов лет назад, когда четко установлено завершение сурового периода оледенения. Различные химические индикаторы в осадочных породах показывают, что содержание кислорода в атмосфере в то время было еще низким — менее 10 % от современного. Однако в начале кембрийского периода, наступившем менее, чем через 100 миллионов лет, эти же индикаторы фиксируют подъем уровня кислорода до показателя, близкого к современному. Они также отмечают, что даже глубины океана, которые до сих пор страдали от нехватки кислорода, теперь насытились этим газом. Точная причина этого относительно быстрого увеличения пока неизвестна, но хронология событий дает возможность предположить, что это может быть связано с климатическими изменениями в криогении и их воздействием на жизнь в океане. Возможно, резко увеличилось количество фотосинтезирующих организмов в поверхностных водах, поскольку вслед за последним циклом скачков от ледника до парника и обратно климат перешел в более ровную фазу, чему способствовали большие объемы необходимых питательных веществ, смытых в моря по мере того как выветривались скалы, истираемые ледниками. Какой бы ни была причина, одним из следствий оказался масштабный рывок в биологической эволюции, начавшийся с появления в океанах первых животных.