Hipoteza Zemlje snežnih kep: popolna poledenitev v proterozoiku

Hipoteza Zemlje snežnih kep v proterozoiku: poglobljena analiza obsežne poledenitve, geoloških dokazov in sporov o globalnem ledu ter tropskih sedimentih.

Zemlja snežnih kep ali Zemlja ledene hiše se nanaša na čase, ko je bilo Zemljino površje skoraj ali v celoti zamrznjeno. Pojav Zemelj snežne kepe (ali ledene kepe) je še vedno sporen, vendar je zdaj verjetno, da je v obdobjih proterozoika prišlo do obsežne poledenitve. Še vedno pa je sporno, kako razširjena je bila ta poledenitev. Zagovorniki trdijo, da teorija pojasnjuje sedimentne usedline ledeniškega izvora v tropskih širinah in druge skrivnostne značilnosti geološkega zapisa. Nasprotniki iz geoloških dokazov ne sklepajo enako in dvomijo o geofizikalni izvedljivosti ledenega ali z blatom prekritega oceana.

Kaj prinašajo dokazi

Glavni dokazi, ki podpirajo hipotezo, so geološke in geokemične sledi poledenitev v času krionskega obdobja (približno 720–635 milijonov let nazaj). Med najpomembnejšimi so:

• prisotnost diamiktitov, ledniških oblog in dropstonov v sedimentih, ki so bili paleomagnetno rekonstruirani na nizkih zemljepisnih širinah;
• tako imenovane cap carbonates — debele plasti karbonatnih kamnin, ki ležijo neposredno nad ledniškimi enotami in kažejo na hitre spremembe v ogljikovem ciklu po hitri deglaciaciji;
• velike spremembe v izotopskih razmerjih ogljika (negativni δ13C ekskurziji), ki kažejo na motnje v globalnem ogljikovem ciklu;
• občasno ponovni pojav nekaterih geokemičnih signalov, kot je vrnitev banded iron formations (BIF), kar lahko nakazuje močne spremembe v razpoložljivosti kisika in železa v oceanih.

Mehanizem vstopa in izstopa iz poledenitve

Modeli podnebja kažejo, da je vstop v stanje skorajšnje ali popolne poledenitve mogel sprožiti pozitiven povratni učinek albeda: širjenje ledu poveča odbojnost sončne svetlobe, kar ohladi podnebje in še poveča led. Če so se razmere pritrdile, je lahko večja površina ledu pripeljala do globalnega zaleditve. Za izstop iz tega stanja je najbolj sprejeta razlaga kopičenje ogljikovega dioksida v atmosferi kot posledica vulkanske aktivnosti — na zamrznjeni Zemlji bi bil CO2 težko odstranjevan z vremenskimi procesi, zato bi se koncentracija povišala dovolj, da bi povzročila hitro in močno segrevanje ter taljenje, kar ustreza rasti cap carbonates.

Tokratne glaciacije: Sturtian in Marinoan

V neoproterozoiku so znane predvsem dve veliki poledenitvi, pogosto imenovani Sturtian (približno 717–659 Ma) in Marinoan (približno 650–635 Ma). Obe sta pogosto povezani s pojavom Zemlje snežnih kep, vendar so točen obseg in trajanje vsake od teh faz predmet raziskav in datacijskih nejasnosti.

Nasprotna stališča in odprta vprašanja

Glavni pomisleki nasprotnikov vključujejo:

• negotovosti pri paleomagnetnih rekonstrukcijah, ki vplivajo na sklepanje o tem, ali so bile ledeniške usedline res v bližini ekvatorja;
• geofizikalne in oceanografske težave z idejo popolnoma zamrznjenega oceana — ali bi bil predebel sloj ledu združljiv z cirkulacijo oceanov, surovinskim kroženjem in preživetjem fotosintetičnih organizmov;
• razlaga nekaterih sedimentnih enot in geokemijskih signalov na druge načine, na primer kot posledica regionalnih glaciacij ali drugih sprememb v okolju;
• težave pri združevanju časovnih okvirov in interpretacij, saj različno datirane sekvence in lokalni pogoji včasih ne ustrezajo hipotezi popolnega zamrzovanja.

Alternativni modeli: "slushball" Zemlja

Nekateri znanstveniki predlagajo namesto popolne "snežne kep" različico, imenovano slushball Earth — Zemlja z obsežnim ledom, vendar s področji odprte ali tanko zamrznjene površinske vode pri ekvatorju (polynije ali sipajoči kanali). Ta model lažje pojasni preživetje fotosinteznih verig in nekatere biološke dokaze, hkrati pa ohranja razlago tropskih lednih usedlin.

Posledice za življenje in evolucijo

Čeprav bi močna globalna poledenitev močno stresla biosfero, ni verjetno, da bi popolnoma izničila vse življenje. Predlagane refugije vključujejo geotermalno segreta območja ob vulkanih ali hidrotermalnih sistemih, fotosintetične skupnosti v odprtih polynijah, ter mikrobiološke ekosisteme pod tankim ledom ali v razpokah. Nekateri raziskovalci menijo, da so te skrajne okoliščine pospešile evolucijo kompleksnejših organizmov in morda prispevale k pojavu večceličnih evkariontov in poznejšemu razcvetu življenja v kambriju.

Kaj o tem še raziskujemo

Glavna nadaljnja vprašanja vključujejo izboljšanje časovnih datacij, natančnejše paleomagnetne rekonstrukcije, bolj realistično modeliranje oceanskih in ledomskih procesov ter podrobnejše geokemijske študije, ki bi pomagale ločiti lokalne od globalnih signalov. Vsaka nova raziskava iz sedimentov, izotopov ali računalniških modelov prispeva k razumevanju, kako blizu je bila Zemlja k popolnemu zamrzovanju in kakšne so bile posledice za planet in življenje.

Strnjeno: hipoteza Zemlje snežnih kep je močno podprta z nekaterimi prepričljivimi geološkimi in geokemičnimi dokazi iz proterozoika, vendar ostaja predmet razprave glede obsega, mehanizmov in bioloških posledic. Raziskave se nadaljujejo in z novimi dokazi se lahko prevladujoče razumevanje še spremeni.

Išči po črki