Новое исследование ученых из Саутгемптонского университета опровергает устоявшееся представление о том, что климат нашей планеты полностью остановился во время самой экстремальной ледниковой эпохи, известной как «Земля-снежок». Этот драматический период в истории Земли, называемый криогением, длился с 720 по 635 миллионов лет назад.
Долгое время научное сообщество полагало, что в эту эпоху климатическая система планеты практически прекратила свою работу. Огромные ледяные щиты простирались от полюсов до самых тропиков, превращая Землю в гигантский снежный шар, видимый из космоса. Считалось, что в таких условиях обмен между атмосферой и океаном почти полностью прекратился, подавив любые краткосрочные климатические колебания на миллионы лет.
Однако работа, опубликованная в журнале Earth and Planetary Science Letters, ставит эту гипотезу под сомнение. Исследование показывает, что по крайней мере на одном из этапов «Земли-снежка» климат продолжал меняться в годовых, десятилетних и даже столетних масштабах, демонстрируя закономерности, напоминающие те, что наблюдаются в современной климатической системе.
Открытие основано на анализе исключительно хорошо сохранившихся слоистых пород – варвов – на островах Гарвеллах у западного побережья Шотландии. Эти отложения сформировались во время стертского оледенения – самого интенсивного эпизода «Земли-снежка», который продолжался около 57 миллионов лет.
Томас Гернон, профессор наук о Земле и планетах в Саутгемптоне и соавтор исследования, отметил: «Эти породы сохранили весь набор климатических ритмов, которые мы знаем сегодня – годовые сезоны, солнечные циклы и межгодовые колебания. Это просто ошеломляюще. Это говорит нам о том, что климатическая система имеет врожденную склонность к колебаниям даже в экстремальных условиях, если ей дать малейшую возможность».
Команда тщательно проанализировала 2600 отдельных слоев в формации Порт-Аскейг. Каждый слой представляет собой годовой объем осадочных накоплений, предлагая своего рода ежегодный архив древних климатических условий. Ведущий автор, доктор Хлоя Гриффин, научный сотрудник в области наук о Земле, пояснила: «Эти породы – настоящая природная флешка, фиксировавшая ежегодные изменения климата в один из самых холодных периодов в истории Земли. До сих пор мы не знали, могла ли вообще существовать климатическая изменчивость в таких временных масштабах во время „Земли-снежка“».
Микроскопическое исследование показало, что слои образовывались в результате сезонных циклов замерзания и оттаивания в спокойных, глубоких водах подо льдом. Когда исследователи применили статистический анализ к различиям в толщине слоев, они обнаружили четкие повторяющиеся закономерности. «Мы нашли явные доказательства повторяющихся климатических циклов, действовавших каждые несколько лет или десятилетий, – говорит доктор Гриффин. – Некоторые из них очень напоминают современные климатические модели, такие как колебания, похожие на Эль-Ниньо, и солнечные циклы».
Несмотря на эти находки, исследователи не считают, что такая изменчивость была характерна для всего периода «Земли-снежка». «Наши результаты предполагают, что подобная климатическая активность была скорее исключением, чем правилом, – объяснил профессор Гернон. – Фоновое состояние „Земли-снежка“ было чрезвычайно холодным и стабильным. То, что мы здесь видим, – это, вероятно, кратковременное возмущение, длившееся тысячи лет, на фоне в остальном глубоко замерзшей планеты».
Чтобы лучше понять, как это могло произойти, команда провела климатическое моделирование замерзшей Земли. Модели показали, что если бы океаны были полностью запечатаны подо льдом, большинство климатических колебаний было бы подавлено. Однако если бы даже небольшая часть поверхности океана – около 15 процентов – оставалась свободной ото льда, взаимодействие между атмосферой и океаном могло бы возобновиться.
Доктор Минмин Фу, руководившая работой по моделированию, сообщила: «Наши модели показали, что не нужны огромные открытые океаны. Даже ограниченные участки открытой воды в тропиках могут позволить действовать климатическим режимам, подобным тем, что мы видим сегодня, создавая сигналы, записанные в породах». Эти результаты подтверждают идею о том, что «Земля-снежок» не всегда была полностью замерзшей, а могла прерываться интервалами, которые иногда описывают как состояния «Земли-слякоти» или «водного пояса».
Понимание того, как вел себя климат Земли во время этой древней эпохи, дает знания, выходящие далеко за ее пределы. «Эта работа помогает нам понять, насколько устойчива и насколько чувствительна климатическая система, – заключил профессор Гернон. – Она показывает, что даже в самых экстремальных условиях, которые когда-либо видела Земля, система могла прийти в движение. Это имеет глубокие последствия для понимания того, как планеты реагируют на серьезные возмущения, включая нашу собственную в будущем».
