Ледена епоха: Земята снежна топка

Сега е трудно да си представим, но в някои моменти от историята на Земята ледът е обхващал цялата планета. Тази замръзнала Земя изглеждала като снежна топка. Обстановката е била „толкова тежка, че цялата повърхност на Земята, от полюс до полюс, включително океаните, е била напълно замръзнала“, казва Мелиса Хейдж, учен еколог и асистент в Оксфордския колеж на Университета Емори в Джорджия, САЩ.

През 1840 г. Луис Агасис, швейцарски учен, е сред първите, които откриват и предоставят доказателства, че Земята е преминала през ледникови епохи. Джоузеф Кършвинк, американски геолог, по-късно въвежда термина „Земя – снежна топка“ в учебник от 1992 година. Работата на Кършвинк се основава на доказателства, предоставени от Агасис и други учени.

Учените смятат, че e имало от три до четири тежки ледникови периода, които са замразили почти или изцяло повърхността на Земята. Те са настъпили преди между 750 милиона и 580 милиона години. По това време  земните масиви са били разположени на или близо до екватора, което е довело до увеличено изветряне.

Изветрянето се случва, когато вятърът и валежите разрушават скалите и минералите на повърхността на планетата. Процесът води до намаляване на нивата на въглероден диоксид в атмосферата, което позволява повече топлина да се разсейва от повърхността на Земята в космоса, охлаждайки планетата.

„Увеличеното континентално изветряне води до намаляване на атмосферния въглероден диоксид и причинява глобално охлаждане“, обяснява Хейдж. „След като полярните океани започват да замръзват, повече слънчева светлина се отразява от белите повърхности и охлаждането се усилва,“ допълва тя.

Обикновено ледът, който се образува над континентите, като ледени покривки, постепенно забавя изветрянето и позволява на атмосферните нива на въглероден диоксид и температурите да се повишат. Преди стотици милиони години обаче, всички земни масиви са били разположени на екватора. Без земни маси на полюсите, върху които да се оформят ледени покривки цикълът на изветряне и охлаждане продължава безконтролно, потапяйки планетата в дълбок мраз.

Според учените средната световна температура е спаднала до минус 50 градуса по Целзий през тези ледникови епохи, които са продължили приблизително 10 милиона години. С вода, която не може да се изпари от покритите с лед океани, водният цикъл (в който водата се движи между атмосферата, земята и океаните) буквално спира.

Има обаче някои спорове дали Земята е била през тези периоди напълно замръзнала или са останали петна от скали и открита вода на екватора, където слънчевата светлина може да навлезе във водата и да позволи на някои организми да оцелеят. Тази хипотеза е въведена през 2000 г. от Ричард Коуен, американски геолог от университета в Дартмут.

Интензивните ледникови епохи най-накрая свършват, защото според учените, вулканите продължават да изпомпват въглероден двуокис в атмосферата, като в крайна сметка затоплят планетата достатъчно, за да се възобнови водният цикъл.

„Повишените парникови газове (водни пари и въглероден диоксид), които задържат топлината на повърхността на планетата, в крайна сметка водят до затопляне“, казва Хейдж. Средните глобални температури се повишават до 50 С само за няколко стотици години. Това от своя страна води до увеличаване на континенталното изветряне, което спомага отново за намаляване на количеството въглероден диоксид в атмосферата и ново понижаване на температурата.

Феномен, известен като циклите на Миланкович, също играе роля в приливите и отливите на ледниковите епохи, според Хейдж. Трите цикъла са кръстени на сръбския астроном Милутин Миланкович, който предоставя доказателства, свързващи промените в климата с променящото се количество слънчева енергия, която земната повърхност получава в зависимост от позицията на планетата. Циклите се отнасят до леки промени във формата на земната орбита около Слънцето, наклона на оста на планетата и до колко Земята се колебае по оста си, докато се върти.

Когато Земята се затопля и излиза от дълбокото замръзване, възниква огромна експлозия на различни форми на живот, известна като Камбрийски взрив. Това е най-ранният известен период в рамките на вкаменелостите, в който основните групи животни се появяват в много кратък геоложки период (около 40 милиона години).

Ще видим ли нов период на „Земя снежна топка“ в нашето бъдеще? Според Хейдж, това е малко вероятно, поради разположението и ориентацията на континентите.

„Дори и при екстремни зими ще се образуват континентални ледникови покривки, които ще спрат континенталното изветряне и ще позволят натрупването на въглероден диоксид в атмосферата, което ще доведе до затопляне, а не до измръзване“, казва тя.