de film Overmorgen toont een catastrofale klimaatverschuiving naar mondiale afkoeling, die de nieuwe ijstijd wordt genoemd. In de film, smelten van poolijs veroorzaakt door opwarming van de aarde verstoort de Noord-Atlantische stroom, snel dalende temperatuur van de oceaan, uiteindelijk leidend tot het bevriezen van de oceaan op wereldschaal. Hoewel dit over-the-top effect van deze fictiefilm weinig wetenschappelijke waarheid bevat, veel wetenschappers bestuderen een wereldwijde ijstijd tijdens het cryogene, een geologische periode die duurde van 720 tot 635 miljoen jaar geleden.

Recent onderzoek naar glaciale refugia heeft het debat over deze ijstijd aangewakkerd, een twist brouwen over de mate waarin de ijstijd de aarde bedekte. Er liggen twee hoofdhypothesen op tafel:"Snowball Earth"-theorie, die stelt dat ijs de hele aarde bedekte, en "Slushball Earth"-hypothese, waar de band van de zee bij de evenaar open bleef, waardoor de hydrologische cyclus - de verdamping en precipitatie van water - kan voortduren.

De term Snowball Earth werd voor het eerst bedacht door Joe Kirschvink, een geobioloog bij CalTech in de late jaren 1980. De theorie was gebaseerd op de vroege waarneming dat glaciale afzettingen uit deze tijd wijdverspreid waren op bijna elk continent, met enig geologisch bewijs dat zelfs ijstijd suggereert op tropische breedtegraden. De abrupte verandering in het klimaat is geworteld in de positieve feedbacklus, gewoonlijk aangeduid als het albedo ("witheid" in het Latijn) effect. Simpel gezegd, terwijl de aarde afkoelt en ijs zich vormt van de pool naar lagere breedtegraden, het albedo, of de witheid van de aarde neemt toe, meer zonnestraling weerkaatst - net zoals een zwart T-shirt meer warmte absorbeert, terwijl een wit t-shirt alle golflengten van het licht weerkaatst.

Samen met het albedo-effect, de koolstofcyclus op de lange termijn in een hogere versnelling, het maken van een dubbele positieve feedback. Toen het oude supercontinent Rodinia uiteenviel, de nieuw gecreëerde kustlijn in de lage breedtegraad versterkte de verwering van de rots. Silicaat gesteente, die het grootste deel van de aardkorst vormt, gaat door een chemische verweringsreactie die CO2 uit de atmosfeer verwijdert. Toen de atmosferische CO2 werd verminderd, De aarde werd kouder, als CO2, samen met andere broeikasgassen, blokkeert de warmte om de aarde te ontsnappen. Bovendien, omdat de uiteengevallen continenten zich op de lage breedtegraden bevonden, ze hadden de opmars van ijs in de polen niet kunnen voorkomen, de koudste regio op aarde, die een volledig bevroren planeet zou hebben gecreëerd.

De critici van de Snowball Earth-theorie - waaronder professor Richard Peltier en zijn collega-collega's aan de Universiteit van Toronto en Texas A&M - publiceerden een paper waarin de hypothese werd weerlegd, waarin ze een reeks simulaties uitvoeren die resulteerden in een equatoriale gordel van open water die het voortbestaan ​​van de organismen tijdens de ijstijd zou kunnen verklaren, evenals de daaropvolgende heropleving van talrijke soorten.

Hun argument komt voort uit het feit dat het ijstijdproces niet alleen positieve feedback met zich meebracht, maar ook een belangrijke negatieve feedback. Naarmate het klimaat kouder werd, de atmosferische zuurstof zou dieper in de oceaan zijn gezonken. Terwijl atmosferische zuurstof zich diep in de zee verspreidde, het hechtte aan de laag oude organische stof, CO2 vormen. Kooldioxide, weer vrijgelaten in de atmosfeer, de aarde zou hebben opgewarmd door het broeikaseffect, die de aarde zou hebben ontdooid, voorkomen dat de ijskappen en gletsjers verder oprukken. Daarom, dergelijke negatieve feedback had kunnen voorkomen dat ijs het aardoppervlak volledig bedekte.

Peltier levert nog een belangrijk bewijsstuk tegen de sneeuwbalaarde-theorie:een geografische regio die het voortbestaan ​​van fauna en flora mogelijk maakte, aangeduid als de "glaciale refugia." Had de aarde zichzelf volledig bevroren, het barre klimaat zou veel organismen hebben gedood. Bovendien, volledige reflectie van zonnestraling zou fotosynthetische organismen hebben gedecimeerd. Nog, er is geen dergelijke geologische aanwijzing dat er een massale uitsterving heeft plaatsgevonden.

Het debat van harde versus modderige sneeuwbalaarde wordt raadselachtiger aan het einde van de cryogene periode en het begin van het Cambrium, wanneer de zogenaamde "Cambrische explosie" van dierlijk leven plaatsvindt. De Cambrische explosie verwijst naar een korte periode waarin veel meercellige dieren in verschillende vormen op het aardoppervlak verschenen. Critici van Snowball Earth stellen dat een dergelijke dramatische toename van de biodiversiteit in korte tijd niet had kunnen plaatsvinden in een hard Snowball Earth-scenario, zoveel organismen vóór de explosie zouden zijn uitgestorven. De supporters van Sneeuwbal Aarde, anderzijds, beweren dat de biodiversiteit simpelweg het resultaat is van de robuuste micro-organismen die de sneeuwbalaarde hebben overleefd, evolueren in grootte en anatomische complexiteit in de loop van de tijd.

Geen van deze hypothesen is in steen gebeiteld, maar maken eerder deel uit van een voortdurend debat dat veel opheldering vereist. Om beter te begrijpen wat er gebeurde tijdens de cryogenische periode, het ontwikkelen van verschillende klimaatmodellen met veel parameters is noodzakelijk, flexibiliteit geven aan de altijd onbekende complexiteit van vroegere klimaatomstandigheden. Bovendien, zorgvuldige studie van de organismen die Sneeuwbal Aarde hebben overleefd, zou ons verder kunnen helpen bij het begrijpen van deze raadselachtige periode.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.