Země sněhová koule. Globální zalednění mohla podle nového výzkumu končit stejně náhle, jako začala.

Autor: Jan Toman

Představa, že si Země před stamiliony let prošla několika cykly kompletního zalednění, dnes nepředstavuje sci-fi, ale tvrdý fakt. Nové důkazy z jižní Číny navíc ukazují, že tyto epizody končily velmi rychle, což mohlo mít zásadní vliv na rozvoj života.

Podle hypotézy „Země – sněhové koule“ (v originále Snowball Earth) naše planeta ve starohorách několikrát celá, nebo téměř celá, zamrzla. Maximum, ve které mohl život během období sněhové koule doufat, byl úzký pruh ledové tříště a slané břečky na rovníku. Moderní doby ledové, při kterých se kontinentální ledovce rozpínají do středních zeměpisných šířek, by tedy těmto „pramatkám všech zalednění“ neměly sahat ani po kotníky. Různé počítačové modely i geologické doklady existenci podobných období v historii Země podporují. Stále ovšem zůstává víc otázek než odpovědí. Kromě vlivu těchto zalednění na evoluci života panují nejasnosti především ohledně jejich konkrétního průběhu. Podle některých vědců se ochlazovalo, nebo naopak oteplovalo, dlouho a postupně. Podle dalších globální zalednění začínala náhle a stejně skokově také končila. Skupina čínských a amerických vědců nejnověji silně podpořila druhou variantu. Na různých místech v jižní Číně totiž podle jejich výsledků došlo k velmi rychlému a časově souběžnému odlednění.

Období čtvrtohor, ve kterém žijeme, je z klimatického hlediska rozhodně zvláštní. Celkově je chladno, relativně sucho a už několik milionů let se střídají doby ledové a meziledové. Podobně chladných období zažila Země od vzniku složitých mnohobuněčných živočichů na přelomu starohor a prvohor jen několik. Už v první polovině 20. století si ale různí badatelé všimli, že neklamné známky zalednění nesou některé starší vrstvy, a to i takové, které by měly pocházet z rovníkových oblastí naší planety. Mezi řadou dalších dokladů se jedná o netříděné usazeniny zvané diamiktity, nebo tzv. dropstony, kamínky, které nad vodními plochami vypadávají ze spodní strany ledového příkrovu a následně se zabořují do usazenin na dně. Teorie o starohorním, dost možná masivním, zalednění však zapadla a hlubšího přijetí se jí dostalo až koncem minulého století. Jednak bylo třeba, aby si geologové udělali jasno v myšlence kontinentálního driftu, tj. faktu, že se poloha kontinentů v čase mění. Celému modelu ale výrazně pomohly také moderní výpočetní metody a počítačové simulace.

Dnes se soudí, že globálních zamrznutí nastalo před 2,1 až 2,4 miliardami let a potom později zhruba před 720 až 635 miliony let hned několik. Přispěla k nim patrně řada faktorů. Jako první musíme zmínit nižší svítivost slunce. Naše hvězda totiž v průběhu času svůj výkon mírně zvyšuje. Dalším důležitým spouštěčem zalednění mohl být úbytek skleníkových plynů. V tomto případě se jednalo hlavně o kysličník uhličitý, který z atmosféry začaly odčerpávat nejprve nově vyvinuté fotosyntetizující sinice a později také jednobuněční předkové moderních rostlin. Klíčový vliv na globální zalednění však patrně měla poloha kontinentů.

Normálně na Zemi operuje zpětnovazebný „termostat“ založený na množství skleníkových plynů, intenzitě srážek a zvětrávání hornin. Čím víc se Země oteplí, tím víc spadne srážek v tropech. Intenzivnější srážky však vedou k výraznějšímu zvětrávání silikátových hornin, při kterém se váže oxid uhličitý z atmosféry. Vzhledem k tomu, že jde o důležitý skleníkový plyn, teplota na planetě klesá. Zvětralé, nyní karbonátové, horniny eroze spláchne do moře a uloží na dně. Posun kontinentálních desek následně tyto horniny pohřbí v zemském plášti, kde se „recyklují“ zpět na silikáty. Při tom se oxid uhličitý uvolňuje a uniká sopečnou činností do ovzduší. Pokud se tedy ochladí příliš, srážky v tropech poklesnou, eroze se zklidní a Země dostane příležitost nahromadit v atmosféře dost kysličníku uhličitého na to, aby se celý systém dostal zpět do rovnováhy.

Jak ovšem ukazují počítačové modely, celý systém může selhat, pokud se u rovníku nachází příliš velká plocha kontinentů. Stane se totiž příliš náchylným k erozi a pohlcování oxidu uhličitého. Kontinenty navíc odrážejí větší množství slunečního záření, čemuž ještě napomáhá pomalu rostoucí sněhový pokryv. Negativní zpětnou vazbu, která na Zemi udržovala ideální teplotu, přehluší pozitivní zpětná vazba, při které každý další nárůst ledového příkrovu vede k ještě výraznějšímu odrážení slunečního záření do kosmu. Výsledkem je, že teploty katastrofálně klesnou a planeta zamrzne.

Jeden z modelů sturtianského zalednění. Škála dole značí procento pokrytí daného území ledem. Po většinu období zůstával nezamrzlý jen úzký pruh ledové břečky podél rovníku. Podle NASA-GISS/Columbia-CCSR.

Ještě zapeklitější otázku pro geology a paleoklimatology představuje, jak se z tohoto stavu Země vůbec mohla dostat. Nejpravděpodobnější je, že drastické zalednění výrazně postihlo také živé obyvatele naší planety. Sotva přežívající fotosyntetické organismy nestíhaly odčerpávat významnější množství oxidu uhličitého, takže se tento plyn mohl spolu s dalším skleníkovým plynem vznikajícím při sopečné činnosti, metanem, volně hromadit v ovzduší. Když jejich koncentrace překročila určitý práh, začalo překotné tání. Tomu napomáhala stejná pozitivní zpětná vazba, která předtím vedla k zamrznutí. Čím víc holé souše a volné hladiny se na Zemi odlednilo, tím víc pohltily slunečního záření a výrazněji povrch zahřály.

Nejnovější příspěvek do diskuse o globálních zaledněních publikoval tým čínských a amerických vědců ve vědeckém časopisu Geology. V tomto případě se badatelé zaměřili na důkladné datování závěrečných fází dvou posledních starohorních zalednění, sturtianského a marionanského, jejichž průběh by snad mohl vnést trochu světla i do procesů, které se na těchto globálních táních podílely. Hned zpočátku se ovšem vynořila celá řada komplikací. Ty vyplývaly hlavně z útržkovitého charakteru starých geologických vrstev. Dokonce i když se vědci zaměřili jen na doklady z jižní Číny, měli problém spolehlivě identifikovat usazeniny ze stejného období. Nakonec se jim ale pořadí vrstev v provinciích Guizhou a Yunnan podařilo srovnat, výsledkem čehož byl odběr zirkonů ze dvou nánosů sopečného popela těsně následujících koncům obou zalednění.

Zirkonová zrna vědci analyzovali komplexní spektroskopickou metodou určenou k radiometrickému datování přítomných izotopů uranu a olova. Starší ze dvou vzorků pocházel zhruba z období před 658,8 miliony let. To zhruba odpovídá závěru sturtianského globálního zalednění podle jiných geologických studií, rozhodně se ale nejedná o tak přesný údaj, aby nám umožňoval vyvozovat závěry o průběžném či skokovém konci zalednění. Pro toto zalednění tak máme paradoxně daleko přesnější údaje o jeho počátku, který nastal velmi rychle před asi 717 miliony let.

Výrazně úspěšnější byli vědci s druhým vzorkem. Marionanské období má sice notoricky nejistý počátek, ale zirkony z jeho závěru badatelé přesně datovali do období před 634,6 miliony let. To se velice úzce shoduje s jiným datováním stejné vrstvy z jižní Číny na 635,2 miliony let. Rozdíl necelého milionu let na skoro miliardové škále? To je opravdu velký úspěch. Údaje se jeden druhému blíží dokonce tak přesně, že jsou podle statických metod nerozlišitelné. Odhady stejné události ze zbytku světa mají samozřejmě trochu větší „rozstřel“. Přesto se ale zdá možné, že přinejmenším v Asii skončilo marionanské zalednění velice rychle, možná během 1000 až 10 000 let.

Pokud by podobným teplotním šokem končila i ostatní globální zalednění, mohla by mít na život ještě výraznější vliv, než dosud biologové předpokládali. Z pohledu organismů navyklých na mrazivé podnebí by se rozhodně blížila spíše katastrofickým událostem s rizikem hromadného vymírání než radostnému nástupu příznivějších podmínek. Ale kdo ví. Možná, že právě velké teplotní šoky dohnaly evoluci k větším obrátkám. Krátce po marionanském zalednění totiž nastal explozivní rozvoj mnohobuněčných živočichů završený příchodem prvohor a biosféry, jak ji známe dnes.

Zdroj: Zhou C, Huyskens MH, Lang X, Xiao S & Yin QZ (2019): Calibrating the terminations of Cryogenian global glaciations. Geology, 47.

Facebook Comments