Πριν από περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια, η Γη βρέθηκε εγκλωβισμένη κάτω από ένα στρώμα πάγου πάχους εκατοντάδων μέτρων — μια παγωμένη κατάσταση που οι επιστήμονες αποκαλούν «Χιονόμπαλα Γη» (Snowball Earth). Οι ωκεανοί ψύχθηκαν δραματικά, αλλά κατάφεραν να διατηρήσουν αρκετή θερμότητα ώστε να μην παγώσουν ολοκληρωτικά.
Τώρα, ερευνητές δημοσιεύουν στο Nature Communications νέες εκτιμήσεις για το πόσο κρύοι και πόσο αλμυροί ήταν οι ωκεανοί εκείνης της περιόδου.
Αναλύοντας δεδομένα από αποθέσεις πετρωμάτων, οι συγγραφείς της μελέτης εκτιμούν ότι η θερμοκρασία των θαλασσών έφτανε τους 5 βαθμούς Φαρενάιτ (−15°C). Αυτό είναι περίπου 12°C χαμηλότερο ακόμη και από τις πιο ψυχρές θερμοκρασίες των σημερινών ωκεανών. Παράλληλα, η αλατότητα ήταν πάνω από τέσσερις φορές μεγαλύτερη από τη σημερινή, κάτι που επέτρεπε στο νερό να παραμένει υγρό σε τόσο χαμηλές θερμοκρασίες.
Αυτές οι εκτιμήσεις δείχνουν ότι τα μικρόβια, το φυτοπλαγκτόν, τα φύκη και οι σπόγγοι που ζούσαν τότε στη Γη αντιμετώπιζαν πολύ πιο ακραίες συνθήκες απ’ ό,τι πίστευαν έως τώρα οι επιστήμονες.
«Αυτοί οι νέοι αριθμοί για τη θερμοκρασία και την αλατότητα ανεβάζουν τον πήχη της περιβαλλοντικής καταπόνησης», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης, γεωλόγος Ρος Μίτσελ από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στο Πεκίνο.
Μια ανωμαλία σε αρχαία πετρώματα
Η έρευνα ξεκίνησε όταν ο γεωλόγος Πολ Χόφμαν από το Πανεπιστήμιο της Βικτόρια στον Καναδά αναρωτήθηκε αν η θερμοκρασία των ωκεανών της Χιονόμπαλας Γης θα μπορούσε να εξηγήσει μια ανωμαλία σε παλαιότερα δεδομένα από στρώματα σιδήρου στον θαλάσσιο πυθμένα.
Αυτές οι «ζώνες σκουριάς» σχηματίστηκαν όταν οι ωκεανοί δέχτηκαν αιφνίδιες εισροές οξυγόνου, το οποίο αντέδρασε με τον διαλυμένο σίδηρο που είχε συσσωρευτεί στο νερό.
Σύμφωνα με έρευνα υπό την ηγεσία του γεωλόγου Μάξγουελ Λέχτε από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, οι αποθέσεις σιδήρου εντοπίζονταν κοντά σε αρχαίες ακτογραμμές, όπου οι παγετώνες συναντούσαν τη θάλασσα και το οξυγονωμένο νερό τήξης κάτω από τον πάγο διοχετευόταν στον ωκεανό.
Ωστόσο, οι αποθέσεις της περιόδου Snowball Earth περιείχαν πολύ βαρύτερα σωματίδια σιδήρου σε σύγκριση με παρόμοιες αποθέσεις ηλικίας 2,4 δισεκατομμυρίων ετών. Ο Χόφμαν υπέθεσε ότι η θερμοκρασία των ωκεανών εκείνης της εποχής ίσως ευθυνόταν γι’ αυτή τη διαφορά.
Ο Μίτσελ συνεργάστηκε με τους γεωχημικούς Κάι Λου και Λιαντζούν Φενγκ, οι οποίοι υπολόγισαν ποια θερμοκρασία θα μπορούσε να εξηγήσει την παρουσία των βαρύτερων σωματιδίων: ένα παγωμένο −15°C.
«Μου αρέσει η προσέγγιση που χρησιμοποίησαν», λέει ο γεωχημικός Τίμοθι Κόνγουεϊ από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Βασίζεται σε πειραματικά δεδομένα και σε ένα θεωρητικό μοντέλο με ορισμένες παραδοχές, αλλά φαίνεται λογική».
Η ομάδα εξέτασε επίσης το ενδεχόμενο η ανωμαλία να οφείλεται σε βαρύτερα σωματίδια σιδήρου από παγετωνική διάβρωση ή υδροθερμικές πηγές, όμως τα δεδομένα δεν υποστήριξαν αυτή την εξήγηση.
Παράλληλα, υπολόγισαν ότι οι ωκεανοί κοντά στα όρια των πάγων έπρεπε να είναι πάνω από τέσσερις φορές πιο αλμυροί, ώστε να μειωθεί αρκετά το σημείο πήξης και να μην παγώσουν.
Πώς επέζησε η ζωή;
Οι επιστήμονες εδώ και χρόνια προσπαθούν να κατανοήσουν πώς κατάφερε η ζωή να επιβιώσει στην Κρυογενή περίοδο, που περιλαμβάνει τη Χιονόμπαλα Γη αλλά και ένα ακόμη παρόμοιο επεισόδιο πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια.
Μία θεωρία υποστηρίζει ότι η ζωή είχε προσαρμοστεί σε συνθήκες ελάχιστου οξυγόνου και φωτός, ή ότι επιβίωσε κοντά σε υδροθερμικές πηγές, αντλώντας ενέργεια από χημικές διεργασίες.
Μια άλλη θεωρία θέλει τη ζωή να επιβιώνει σε λιμνούλες νερού τήξης στην επιφάνεια του πάγου, όπως συμβαίνει σήμερα με κυανοβακτήρια και φύκη στον παγοκρηπίδα ΜακΜέρντο στην Ανταρκτική.
«Αυτά τα επιφανειακά περιβάλλοντα θα μπορούσαν να έχουν επιτρέψει σε μια ποικιλόμορφη κοινότητα οργανισμών να επιβιώσει και να συνεχίσει να εξελίσσεται καθ’ όλη τη διάρκεια των παγετωνικών περιόδων», λέει η γεωχημικός Φάτιμα Χουσέιν από το MIT.
Μια ακόμη πιθανότητα είναι ότι οργανισμοί επιβίωσαν ή μετακινήθηκαν στα όρια των πάγων, όπου υπήρχε πρόσβαση σε οξυγόνο από το νερό τήξης στη βάση του πάγου — αν και θα έπρεπε να αντέξουν τις ακραίες συνθήκες που περιγράφει η νέα μελέτη. Την ιδέα αυτή ενισχύει η ανακάλυψη βακτηρίων που ζουν σε εξαιρετικά ψυχρές και αλμυρές άλμες κάτω από τον πάγο της λίμνης Βίντα στην Ανταρκτική.
«Όσο μαθαίνουμε περισσότερα για το πόσο ακραία ήταν η Κρυογενής περίοδος», λέει η Χουσέιν, «τόσο πιο εντυπωσιακό γίνεται το γεγονός ότι η ζωή όχι μόνο επέζησε, αλλά και διαφοροποιήθηκε θεαματικά μετά από αυτή».
