Около 700 миллионов лет назад Земля остыла настолько, что, по мнению ученых, массивные ледяные щиты покрыли всю планету, как гигантский снежный ком. Это глобальное похолодание, известное как "Земля снежного кома", продолжалось десятки миллионов лет.
И все же, каким-то чудом, ранние формы жизни не только сохранились, но и процветали. Когда лед растаял и земля оттаяла, возникла сложная многоклеточная жизнь, которая в конечном итоге привела к формам жизни, которые мы узнаем сегодня.
Гипотеза "Снежной Земли" в значительной степени основана на данных, полученных из осадочных пород, обнажившихся в районах, которые когда-то располагались вдоль береговых линий и мелководных морей, а также на моделировании климата. Физические доказательства того, что ледяные щиты покрывали внутреннюю часть континентов в теплых экваториальных регионах, ускользали от ученых — до сих пор.
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, наша команда геологов описывает недостающее звено, найденное в необычном галечном песчанике, заключенном в гранит, который образует Пайкс-Пик в Колорадо.
Разгадка тайны снежного кома на горе Земля.
Пик Пайкс, первоначально названный народом юте Тава-Каа-ви, дал этим примечательным скалам свое родовое название - Тава. Они состоят из затвердевших песчаных инъекций, которые образуются аналогично медицинским инъекциям, когда богатая песком жидкость вытесняется в нижележащую породу.
Возможным объяснением того, что привело к образованию этих загадочных песчаников, является огромное давление ледяного покрова Снежного кома, который вытесняет осадочные породы, смешанные с талой водой, в ослабленную породу под ними.
Однако препятствием для проверки этой идеи было отсутствие данных о возрасте пород, которые позволили бы определить, когда существовали подходящие геологические условия для закачки песка.
Мы нашли способ разгадать эту тайну, используя залежи железа, найденные рядом с инжектитами Тава, недалеко от Пайкс-Пик и в других местах Колорадо.
Железные минералы содержат очень небольшое количество природных радиоактивных элементов, включая уран, который медленно распадается до свинца с известной скоростью. Недавние достижения в области лазерного радиометрического датирования позволили нам измерить соотношение изотопов урана и свинца в железооксидном минерале гематите, чтобы определить, как давно образовались отдельные кристаллы.
Железные жилы, по-видимому, образовались как до, так и после того, как песок был закачан в коренную породу Колорадо: мы обнаружили жилы гематита и кварца, которые прорезали дамбы Тава и пересекались с ними. Это позволило нам определить возраст песчаных инжектитов, которые, должно быть, сформировались между 690 и 660 миллионами лет назад.
Итак, что же произошло?
Временные рамки означают, что эти песчаники сформировались в криогенный период, от 720 до 635 миллионов лет назад. Название происходит от древнегреческого слова "холодное рождение" и является синонимом климатических изменений и прекращения жизни на нашей планете, включая Землю, покрытую снежным комом.
Хотя причины экстремального похолодания в то время обсуждаются, преобладающие теории предполагают изменения в активности тектонических плит, в том числе выброс в атмосферу частиц, которые отражали солнечный свет от Земли. В конечном счете, накопление углекислого газа в результате вулканического газовыделения, возможно, снова согрело планету.
Тава, найденная на Пайкс-Пик, должна была образоваться недалеко от экватора, в самом сердце древнего континента под названием Лаврентия, который постепенно, с течением времени и длительных тектонических циклов, переместился в свое нынешнее северное положение в Северной Америке.
Происхождение пород Тава обсуждается уже более 125 лет, но новая технология позволила нам впервые окончательно связать их с криогенным периодом Земли Снежного кома.
Сценарий, по которому, как мы предполагаем, произошло нагнетание песка, выглядит примерно так:
Гигантский ледяной покров с участками геотермального нагрева у его основания породил талую воду, которая смешалась с богатыми кварцем отложениями внизу. Вес ледяного покрова создал огромное давление, которое вытеснило эту песчаную жидкость в коренную породу, которая уже была ослаблена за миллионы лет. Как и при гидроразрыве пласта для получения природного газа или нефти в наши дни, давление раскалывало горные породы и выталкивало талую воду, в конечном итоге создавая инъектиты, которые мы видим сегодня.
Ключ к разгадке еще одной геологической загадки
Новые находки не только еще больше укрепляют глобальную гипотезу о снежной Земле, но и присутствие инжектитов Тавы в слабых трещиноватых породах, когда-то покрытых ледяными покровами, дает ключ к пониманию других геологических явлений.
Временные разрывы в летописи горных пород, образовавшиеся в результате эрозии и называемые несоответствиями, можно увидеть сегодня по всей территории Соединенных Штатов, особенно в Гранд-Каньоне, где в некоторых местах отсутствует более миллиарда лет времени. Несоответствия возникают, когда продолжительный период эрозии удаляет и предотвращает образование новых слоев породы, оставляя несогласованный контакт.
Наши результаты подтверждают, что Большое несогласие вблизи Пайкс-Пика, должно быть, образовалось до появления Земли Снежного кома в криогенный период. Это противоречит гипотезам, которые связывают образование Большого несогласия с крупномасштабной эрозией, вызванной самими ледяными щитами Земли Снежного Кома.
Мы надеемся, что тайны этих неуловимых криогенных пород в Колорадо приведут к открытию новых наземных данных о Снежной Земле. Такие находки могут помочь составить более четкое представление о нашей планете во время экстремальных климатических явлений и о процессах, которые привели к созданию пригодной для жизни планеты, на которой мы живем сегодня.
