Най-ниската океанска температура в историята е –15°C: как е оцелял животът?

Преди около 700 милиона години Земята е била покрита с ледена обвивка с дебелина стотици метри – замръзнало състояние, което учените наричат „Земята снежна топка“ (Snowball Earth). Макар да са се охладили силно, океаните са запазили достатъчно топлина, за да не замръзнат напълно.

Ново изследване, публикувано в Nature Communications, предлага оценка за това колко студени и солени са били океаните през този период.

Екипът анализира скални отлагания и изчислява, че морската температура е била около –15°C. Това е с около –12°C по-студено дори от най-ниските температури на океана днес. Проучването показва и че солеността е била повече от четири пъти по-висока, което е понижило точката на замръзване достатъчно, за да предотврати вледеняване на океаните. Тези нови оценки подсказват, че всички микроби, фитопланктон, водорасли и гъби, живели през този период, са оцелели при далеч по-сурови условия, отколкото учените досега са смятали.

„Тези стойности за температурата и солеността повишават летвата за екологичното натоварване“, казва Рос Мичъл, геолог от Китайската академия на науките.

Проучването започва, когато геологът Пол Хофман от Университета на Виктория, Канада, се пита дали температурите на океана в Земята снежна топка могат да обяснят аномалия, наблюдавана в железни слоеве, отложени върху океанското дъно.

Тези ленти от ръжда се оформят, когато внезапни импулси кислород навлизат в океаните и реагират с натрупаното в тях разтворено желязо.

По-ранно изследване на Максуел Лехте от Университета в Мелбърн показва, че такива железни натрупвания са се образували близо до древните брегови линии, където ледниците са се срещали с морето и богатата на кислород разтопена вода под леда е прониквала в океана

Но железните слоеве от периода на Земята снежна топка съдържат много по-тежки железни частици в сравнение с аналогични отлагания от преди 2,4 милиарда години. Това кара Хофман да се запита дали екстремно ниските температури не са причината.

Мичъл работи с геохимиците Кай Лу и Лианджун Фън, които изчисляват каква температура би обяснила тежките железни частици. Отговорът: около –15°C.

Геохимикът Тимъти Конуей от Университета на Южна Флорида, който не е участвал в изследването, коментира: „Харесва ми подходът. Той се опира на експериментални данни и теоретичен модел. Предположенията изглеждат разумни.“

Екипът изключва вероятността аномалията да се дължи на ерозия от ледниците на сушата или на хидротермални отвори. Освен това изчислява, че водите по ръбовете на ледената покривка са били повече от четири пъти по-солени, за да останат течни при такъв студ.

Учените отдавна се опитват да разберат как животът е преживял криогенния период, време, което включва две глобални заледявания, едното от които е Земята снежна топка, а другото подобен епизод преди около 650 милиона години.

Една теория предполага, че животът е бил адаптиран към екстремни условия на недостатъчен кислород, почти никаква светлина и огромен студ. Друга теория гласи, че животът е оцелял в хидротермални извори, където организмите биха могли да използват химикали за енергия, а не светлина. Възможност е също животът да е оцелял в езера с разтопена вода върху леда, подобно на цианобактериите и водораслите, които в момента живеят на ледения шелф Макмърдо в Антарктида.

„Тези повърхностни условия биха могли да позволят на разнообразен живот да се запази и да продължи да се развива през заледяванията“, казва геохимикът Фатима Хусейн от Масачузетския технологичен институт, която не е участвала в проучването, но е ръководила изследванията по тази тема миналата година.

А може би организмите са се придвижвали към основите на ледената покривка, където в разтопената вода е имало повече кислород. Тази идея се подкрепя от бактерии, открити да живеят в студени, солени саламури под леда на езерото Вида в Антарктида.

„Научаваме все повече колко екстремен е бил криогенният период“, казва Хусейн. „И това прави оцеляването и последвалото драматично разнообразяване на живота още по-удивително.“