Stel je voor dat de aarde volledig bedekt is met ijs. Hoewel het moeilijk is om alle oceanen en landmassa's van vandaag verduisterd door gletsjers voor te stellen, zo'n met ijs bedekte versie van de planeet was miljoenen jaren geleden niet zo vergezocht.

Duur van ongeveer 1, 000 tot 540 miljoen jaar geleden, het dramatische hoofdstuk dat bekend staat als het Neoproterozoïcum is een belangrijk onderdeel van de 4,5 miljard jaar oude geschiedenis van de aarde. Tijdens die periode van ernstige ijstijd was er een tijd waarin meercellige organismen begonnen te diversifiëren en zich over de planeet te verspreiden.

Veel onderzoekers stellen dat ijs mogelijk elk oppervlak van de planeet heeft bedekt, die zich uitstrekt van de polen helemaal tot aan de hete tropen van de evenaar - een hypothese die bekend staat als 'Sneeuwbal-aarde'.

Hoe was het mogelijk dat er wereldwijd ijs was, zelfs in de warmste delen van de aarde?

Onderzoekers van de Universiteit van Rochester werpen nieuw licht op die vraag. Door minerale gegevens te analyseren die door gletsjers zijn achtergelaten vóór het begin van het Neoproterozoïcum, Scott MacLennan, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Mauricio Ibanez-Mejia, een assistent-professor bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen, presenteren het eerste geologische bewijs dat de aarde mogelijk een koel klimaat heeft gehad vóór Snowball Earth.

De studie, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , geeft belangrijke informatie over een periode in de geschiedenis van de planeet die de weg vrijmaakte voor de ontwikkeling van complex leven op aarde.

"Dit is een fascinerende periode, aangezien deze dramatische veranderingen in het milieu plaatsvonden op het moment dat de eerste echte dieren begonnen te verschijnen en zich op aarde ontwikkelden, ', zegt Ibanez-Mejia.

Wat veroorzaakte sneeuwbal aarde?

Een cruciaal aspect van het begrijpen van een periode van wereldwijde ijstijd is bepalen hoe het klimaat was vóór Sneeuwbal Aarde. Computermodellen geven aan dat een koel mondiaal klimaat nodig was om een ​​sneeuwbalaardestaat te initiëren, maar een dergelijke toestand is niet bevestigd door geologisch bewijs. In plaats daarvan, geologisch bewijs heeft eerder gesuggereerd dat de aarde onmiddellijk voorafgaand aan de Neoproterozoïsche ijstijd een warm en ijsvrij klimaat had.

Hoewel wetenschappers de exacte mechanismen niet kennen die Snowball Earth mogelijk hebben veroorzaakt, ze vermoeden dat wat ze ook waren, de mechanismen omvatten een enorme afname van de atmosferische kooldioxideconcentraties. Er zijn verschillende scenario's waarin de atmosferische kooldioxide kan zijn afgenomen. Ze omvatten een toename van biomassa in de oceanen, die mogelijk koolstofdioxide uit de atmosfeer heeft gehaald en heeft omgezet in organisch materiaal, of een toename van de verwering van de continentale korst, die ook koolstofdioxide opneemt.

Om te bepalen of deze scenario's haalbaar zijn, echter, het is van cruciaal belang om meer te weten over het klimaat op aarde voordat de massale ijstijden begonnen.

"Als de aarde erg heet was, het zou betekenen dat de oceaan veel warmte opsloeg, wat veel tijd zou kosten om van de aarde af te komen om een ​​Sneeuwbal Aarde te creëren, ' zegt MacLennan.

Klimaataanwijzingen in rotsen ontsluiten

Wetenschappers kunnen het klimaat op aarde op bepaalde tijdstippen bepalen door rotsen te bestuderen die op verschillende tijdstippen in de geschiedenis van de aarde zijn afgezet. MacLennan en zijn collega's gebruikten zirkoondateringsmethoden om de gletsjerrotsen in het hedendaagse Virginia zeer nauwkeurig te dateren. paleomagnetische gegevens, waarmee onderzoekers kunnen bepalen waar de continenten duizenden en zelfs miljoenen jaren geleden lagen, hebben vastgesteld dat Virginia zich in het midden van een supercontinent in de tropen bevond terwijl de gletsjerrotsen werden afgezet. Het supercontinent viel later uiteen in kleinere delen.

De onderzoekers ontdekten dat de gletsjerrotsen eigenlijk 30 miljoen jaar vóór de eerste sneeuwbalaarde waren afgezet. De waarneming was verrassend omdat ze hadden verwacht dat de gletsjerrotsen verband zouden houden met de gebeurtenis Sneeuwbal Aarde. In plaats daarvan, de ontdekking geeft aan dat er gletsjers waren in de tropen nabij de evenaar - zij het op potentieel grote hoogte - zelfs vóór Snowball Earth.

"De planeet wordt altijd kouder weg van de tropen en in de richting van de polen omdat de aarde het grootste deel van het binnenkomende zonlicht op de evenaar ontvangt, " zegt MacLennan. "Als er gletsjers in de tropen zijn, de rest van de planeet moet ook erg koud zijn geweest. Dit betekent dat onze eerdere visie van een hete, vochtige wereld vóór de Sneeuwbal Aarde is waarschijnlijk onjuist."

Het potentiële triggermechanisme voor de massale wereldwijde afkoeling is daarom misschien niet zo extreem geweest als sommige onderzoekers denken; de planeet veranderde niet onmiddellijk van een warme staat naar een bevroren staat, maar lijkt in plaats daarvan een meer geleidelijke afkoeling te hebben ervaren naar een sneeuwbalaarde-staat.

De overleving van het leven in het neoproterozoïcum

Dit onderzoek roept interessante vragen op over hoe de aarde er 800 tot 700 miljoen jaar geleden echt uitzag. vóór de gebeurtenissen van Snowball Earth, in een tijd waarin interessante biologische innovaties plaatsvonden toen meercellige organismen begonnen te diversifiëren.

"Er zijn veel vragen geweest over hoe meer- en eencellige levensvormen de sneeuwbalaarde zouden overleven, vooral als er een snelle overgang was van een hete kaswereld, " zegt MacLennan. "Onze schattingen voor het pre-Sneeuwbalklimaat impliceren dat de planeet waarschijnlijk kouder was dan de moderne wereld, wat betekent dat er op grote breedte en hoogte mogelijk voldoende koude omgevingen zijn geweest waar organismen zich aan deze koude omstandigheden hadden kunnen aanpassen."