Около 650 миллионов лет назад Земля пережила одну из самых экстремальных климатических катастроф в своей истории

Около 650 миллионов лет назад Земля пережила одну из самых экстремальных климатических катастроф в своей истории. Судя по всему, почти вся поверхность планеты тогда оказалась покрыта льдом. Этот период получил название “Земля-снежок” (Snowball Earth). Новое исследование итальянских астрономов и климатологов попыталось объяснить, почему подобное вообще стало возможным, а также почему сегодня такой сценарий практически исключён.

Период позднего протерозоя, продолжавшийся примерно от миллиарда до 541 миллиона лет назад, был временем серьёзных климатических и геологических изменений. Тогда распадался суперконтинент Родиния, а на Земле постепенно появлялись сложные многоклеточные организмы. Именно в эту эпоху произошли несколько глобальных оледенений, крупнейшее из которых длилось примерно с 650 до 635 миллионов лет назад. Согласно гипотезе “Земли-снежка”, ледники тогда покрывали почти всю поверхность планеты, а открытая жидкая вода практически исчезла.

Чтобы понять, как Земля смогла перейти в такое состояние, исследователи смоделировали климатические условия того времени. Они изучили влияние сразу нескольких факторов: яркости Солнца, концентрации углекислого газа, расположения континентов и отражательной способности поверхности планеты.

В позднем протерозое большая часть суши была объединена в суперконтинент Родиния. Значительная часть этого массива находилась в тропических широтах, где солнечное излучение особенно интенсивно. Однако само Солнце тогда светило примерно на 5% слабее, чем сейчас. Кроме того, суша ещё не была покрыта растительностью. Поверхность представляла собой в основном голые породы и гранит, хорошо отражавшие солнечный свет.

Именно альбедо, то есть отражательная способность поверхности, оказалось одним из ключевых факторов вымерзания планеты. Лёд отражает до 90% падающего света. Поэтому даже небольшое похолодание может вызвать цепную реакцию: чем больше льда образуется, тем больше света отражается обратно в космос и тем сильнее падает температура.

Моделирование показало, что сочетания более тусклого Солнца и высокой отражающей способности поверхности Родинии оказалось достаточно, чтобы запустить глобальное оледенение даже при концентрации углекислого газа до 1000 частей на миллион. Для сравнения, современная концентрация CO? составляет около 428 частей на миллион.

Интересно, что если бы континенты позднего протерозоя располагались так же, как сегодня, вероятность глобального оледенения резко снижалась бы. В этом случае “Земля-снежок” могла бы возникнуть только при концентрации CO? ниже 400 частей на миллион.

Однако особенно важную роль, по мнению авторов работы, сыграло отсутствие растительности. Зелёные растения поглощают гораздо больше солнечного света, чем голые камни и песок. Когда на Земле позже появилась растительность, альбедо поверхности снизилось, и вероятность глобального замерзания резко уменьшилась. Исследователи отмечают, что уже при альбедо около 15% сценарий “Земли-снежка” становился практически невозможным при уровнях CO?, характерных для позднего протерозоя. Кроме того, современное Солнце стало ярче, чем сотни миллионов лет назад, что делает повторение глобального полного оледенения в современных условиях крайне маловероятным.

Авторы работы также подчёркивают, что растения влияют на климат не только через отражение света. Они участвуют в круговороте воды и увеличивают содержание водяного пара в атмосфере, который сам по себе является мощным парниковым газом. Таким образом, появление растительности могло сыграть важную роль не только в развитии жизни на Земле, но и в стабилизации климата планеты, сделав новые глобальные “ледниковые катастрофы” гораздо менее вероятными.