Kalandozás bolygónk múltjában - 2. rész: A "hógolyó Föld" és a többsejtű állatok felbukkanása

Néhány százmillió évvel ezelőtt, a prekambrium vége felé a földtörténet legnagyobb és leghosszabb jégkorszaka sújtotta a Földet, amikor még a trópusi területek is eljegesedtek. A "hógolyó Földet" később a légkörben felhalmozódó, vulkáni eredetű szén-dioxid üvegházhatása tudta megolvasztani. A fejlett állatok robbanásszerű megjelenése is ehhez a meleghullámhoz kapcsolódhat.

"Pottyantott kő" (angolul dropstone). A jég által szállított, majd abból kiolvadó kőzetdarab a finoman rétegzett iszapban landolt a tenger aljzatán, majd az iszap megkövesedett és bezárta. (Ghaub Formáció, Namíbia; forrás: snowballearth.org)

A Föld éve alkalmából új sorozatot indít a Magyar Természettudományi Múzeum Őslénytára és az [origo]. Bemutatjuk bolygónk múltjának legfontosabb geológia és éghajlati eseményeit, a kontinensek vándorlásától a jégkorszakokig. A "fő fogást" azonban az egykori élőlények jelentik: felfedjük a legjelentősebb ősmaradványokat és a leghíresebb lelőhelyeket.

Az első részben bemutattuk a prekambrium legfontosabb eseményeit: az ősi földkéreg és a kontinensek, illetve az őslégkör és az ősóceán létrejöttét, majd megismerhették a legfontosabb kőzeteket és az ősi élővilágot is.

A földtörténet legnagyobb és leghosszabb jégkorszaka

A proterozoikum (előidő) klímájára utaló bizonyítékok viszonylag jól megőrződtek az egykori kőzetekben, ám igen nehezen értelmezhetők. Például glaciális (gleccser által lerakott) üledékeket találtak az egykori trópusokon (lásd jobbra, az 1. ábrán). Ezekkel keveredve vasban gazdag üledékek fordulnak elő, amelyek főleg a prekambrium korábbi szakaszaiban voltak gyakoriak, amikor az óceán és a légkör még egyáltalán nem, vagy csak alig tartalmazott oxigént. Közvetlenül a gleccserüledékek fölött pedig kizárólag meleg vízben képződő karbonátos kőzetek rakódtak le. Ha a Föld olyan erősen lehűlt, hogy a trópusokig beborította a jég, akkor vajon hogyan melegedett fel ismét ilyen gyorsan? Hogyan reagált az élővilág ezekre a drasztikus változásokra?

Ezekre a kérdésekre az ún. "Hógolyó Föld" elmélet nyújt magyarázatot, amely Joseph Kirschvink nevéhez fűződik. Elképzelése szerint a következő négy fázis követte egymást.

1. fázis. 770 millió évvel ezelőtt a szárazföldek kis kontinenseket alkottak az Egyenlítő közelében.

A megnövekvő csapadékmennyiség egyre több szén-dioxidot mosott ki a levegőből, és a szénasavas víz gyorsabban erodálta a kontinentális kőzeteket. Az üvegházhatás csökkenése miatt a globális hőmérséklet csökkent, és eljegesedések kezdődtek a sarkvidéki óceánokon.

A fehér jég több napfényt tükrözött vissza, mint a sötétebb tengervíz. Ez a visszacsatolás megállíthatatlan lehűlést idézett elő, ami néhány évezreden belül jéggel borította be a bolygót.

 

2. fázis. A globális átlaghőmérséklet hamarosan mínusz 50 Celsius-fokra zuhant (ez már közelít a mai Marséhoz), és az óceánokat egy kilométer vastagságú jég borította be. A legtöbb mikroszkopikus tengeri szervezet elpusztult, de némelyikük fennmaradt a vulkáni eredetű melegforrások közelében.

A hideg és száraz levegő meggátolta a szárazföldi gleccserek növekedését. Az esők hiányában a vulkánokból kiáramló szén-dioxid nagy mennyiségben halmozódott fel a légkörben.

 

3. fázis. A vulkáni működés néhányszor tízmillió év alatt több százszorosára növelte a szén-dioxid koncentrációját a légkörben.

Az üvegházhatás lassan a jég olvadáspontja fölé emelte a hőmérsékletet. A tengeri jégből elpárolgó nedvesség újra megfagyott a magasabb kiemelkedéseken, a szárazföldi gleccserek növekedését táplálva.

A trópusokon kialakuló nyílt vízfelület elindította a globális hőmérséklet gyorsabb növekedését. A hógolyót felváltotta egy meleg és csapadékos világ.

 

4. fázis. A tengervíz fokozódó elpárolgása tovább növelte az üvegházhatást. A felszíni átlaghőmérséklet most plusz 50 Celsius-fok fölé emelkedett, erősítve a párolgást és a csapadék mennyiségét.

A szénsavas esők erodálták a gleccserek visszahúzódásával felszínre kerülő kőzeteket, és bikarbonát-ionokat szállítottak az óceánokba, hol karbonátos kőzetek képződtek (kiszivattyúzva a szén-dioxid nagy részét a légkörből).

A hosszú genetikai izoláció után gyökeresen új életformák népesítették be a Földet, amint a globális klíma normalizálódott.