Когда лед покрывал практически весь мир, океаны под ним, тем не менее, уже формировали свои течения, обеспечивая зарождающуюся жизнь всеми необходимыми питательными веществами, говорится в новом исследовании.
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что раньше наша планета могла иметь видимость так называемого «снежного шара». Геологические доказательства говорят о том, что ледяное покрытие достигало экватора, по крайней мере, дважды за период неопротерозойской эры (635-750 миллионов лет назад). Ледяное покрывало, охватывавшее Землю, не было полностью затвердевшим: вероятно, вокруг теплых мест (кратеры вулканов, например) было много пробоин или тонких участков. Тем не менее, в других местах толщина льда могла достигать половины мили.
Именно в эти периоды «снежной Земли», как считают ученые, древняя жизнь могла начать свое поступательное движение к широкому видовому разнообразию. Тем не менее, до настоящего времени было очень мало сделано для моделирования процессов перемещения воды и питательных веществ внутри покрытых льдом океанов, где и обитали первобытные живые организмы. Предыдущие исследования уже говорили о том, что океанские воды могли медленно перемещаться, и такая относительно стоячая вода вряд ли была бы благоприятной средой для увеличения видового разнообразия первобытной жизни. Тем не менее, данные научные работы не учитывали влияния геотермального тепла, идущего от планеты, которое и могло стать потенциальной причиной движения океанских вод.
Океаны заснеженной Земли
Для симуляции периода покрытой льдами Земли группа ученых создала 3D-модель высокого разрешения океанов и континентов неопротерозойской эры. Симуляция принимала в расчет слабое геотермальное тепло, а также почти километровый слой льда, покрывающий океаны и сушу. Детали исследования можно найти в журнале «Природа» за 7 марта 2013 года.
Как ни удивительно, но океаны оказались не застойными бассейнами, наоборот, они достаточно динамично двигались.
«Это противоречит обычному интуитивному мышлению», говорит член команды ученых Даниэл Шрег (Гарвард). «Наши предположения, да и не только, заключались в том, что, если ледяной покров мешает ветрам направлять движение водных масс, то океаны окажутся относительно малоподвижными».
Геотермальное тепло должно было стать причиной подъема воды со дна океанов, что ведет к началу процесса конвекции, который можно наблюдать в кастрюле с кипящей жидкостью. По сути, температура и соленость воды должны были оставаться приблизительно одинаковыми на всех глубинах, а такая ситуация в корне отличается от того, что можно было наблюдать в любой другой период истории Земли.
«В настоящее время океан намного более стратифицирован – в верхней его части вода теплая и в ней можно купаться, а внизу она холодная с повышенной плотностью и сопротивляется смешиванию», говорит Шрег. «В заснеженном океане плотность воды почти повсюду одинаковая, поэтому процесс смешивания не требует больших затрат энергии».
Смешивание океанов
Вдобавок к этому, мощные течения должны были охватить экваториальную зону, а вдоль побережья начался большой подъем вод. Нестабильные экваториальные потоки должны были стать причиной водоворотов, которые, в свою очередь, спровоцировали возникновение реактивных течений, подобных тем, которые можно увидеть в атмосфере Юпитера. Такой круговорот, включая и теплую воду, предполагает, что уровень таяния льда вблизи континентов был в 10 раз выше, чем считалось раньше.
«Заснеженная Земля действительно должна представляться нам как совсем другая планета», говорит Шрег. «Некоторые критические замечания о гипотезе «снежного шара» Земли основываются на том предположении, что принцип функционирования планеты не изменился. Я считаю, что новые данные – еще один хороший пример того, насколько отличалась снежная Земля от того, с чем мы имеем дело сейчас. Если бы в наше время планета вновь покрылась льдом, то многие вещи, считавшиеся фундаментальными, изменились бы. Среди них окажется и циркуляция воды в океанах».
«Покрытый льдом океан – не слишком приятное место для жизни, это ведь не отдельная экосистема», говорит Шрег. «Данная модель заставляет задуматься о процессе попадания питательных веществ внутрь океана, а также смешивании углерода и кислорода».
