Prva Kvantifikovana Temperatura Mora Iz Doba „Snowball Earth“: Oko −15°C i Izuzetno Slani Džepovi

Pre oko 717 miliona godina Zemlja je prešla u stanje poznato kao „snowball Earth“ — globalna glaciacija u kojoj su se glečeri prostirali od polova do ekvatora, a tamna, podledenička mora ostala bez svetla neophodnog za fotosintezu. Novi rad objavljen u Nature Communications donosi prvu kvantifikovanu procenu temperature morske vode iz tog perioda: −15°C ± 7°C. Ako se ova procena potvrdi, bila bi to najniža izmerena temperatura morske vode u istoriji Zemlje.

Kako je dobijena procena?

Istraživači su koristili rđasto-crvene gvožđe-oksidne formacije (iron formations) koje su se taložile tamo gde su kontinentalni glečeri nailazili na zatvorena, podledenička mora. U tim tamnim, anoksičnim uslovima rastvorno gvožđe (Fe2+) oksiduje se u nerastvorne oblike (Fe3+) koji se talože kao gvožđe-oksidi — proces koji ostavlja karakterističan izotopski potpis.

Ispravka hemije u kontekstu nalaza

Bitno je napomenuti ispravnu hemijsku formulaciju: u prirodnim uslovima rastvorni oblik je Fe2+ (često nazivan ferozan), koji se u prisustvu kiseonika oksiduje u Fe3+ (ferri), a taj oksidirani oblik formira nerastvorljive rđaste minerale. Tokom ponovljenih, ograničenih ciklusa delimične oksidacije, preostala rastvorena frakcija gvožđa postaje izotopski obogaćena težim izotopima (npr. Fe-56), što istraživači mogu iskoristiti za rekonstrukciju uslova taloženja.

Temperatura, izotopi i salinitet

Tim je utvrdio da izotopski potpis gvožđa iz Sturtijanske epizode pokazuje izraženiju „težinu“ nego kod još starijih, preoksidacionih formacija. Autori objašnjavaju da minerali koji kristališu u hladnijoj vodi daju izotopski teže vrednosti, pa su, koristeći pretpostavku da su arhaični okeanski uslovi bili oko 25°C, procenili da su vode tokom snežne Zemlje bile otprilike ~40°C hladnije.

Scientists used information about the iron in formations like this one to estimate the temperature of Earth’s ocean 717 million years ago. | Credit: James St. John/Flickr, CC BY 2.0

Da bi voda ostala tečna pri tako niskim temperaturama, mora je morala biti znatno slanija nego danas. Analize izotopa stroncijuma i barijuma ukazuju da su neki džepovi morske vode mogli imati i do četiri puta veći salinitet od modernog okeana — dovoljno da spuste tačku smrzavanja i održe tečnost pri temperaturama nižim od 0°C.

"Radi se o veoma slanim slanicama", rekao je Ross Mitchell iz Instituta za geologiju i geofiziku Kineske akademije nauka, uporedivši ih sa današnjim ekstremnim slanicama u Antarktiku, iako su prema procenama mogli biti još hladniji od −13°C zabeleženih u nekim antarktičkim sistemima.

Procena i ograničenja

Nezavisni stručnjaci pozdravljaju rezultate kao snažan dokaz izuzetno hladnih i slanih uslova tokom Sturtijanske glaciacije, ali upozoravaju na ograničenja kvantitativne tačnosti. Geokemičar Andy Heard iz Woods Hole Oceanographic Institution ističe da je poređenje sa mnogo starijim stijenama „neobičan, ali kreativan“ pristup i da je zaključak o veoma niskim temperaturama robusniji u kvalitativnom smislu nego kao apsolutna tačna vrednost −15°C.

Jochen Brocks sa Australijskog nacionalnog univerziteta navodi da nezavisne analize slanosti iz australijskih sedimenata daju slične rezultate (procena tačke smrzavanja oko −7°C u nekim slanicama), što povećava verodostojnost ove ekstremne slike.

Zašto je ovo važno?

Otkrivanje tako hladnih i slanih džepova ima velike implikacije za razumevanje geoloških, hemijskih i bioloških uslova tokom snežne Zemlje: od mehanizama taloženja i ciklusa gvožđa do sposobnosti ekstremofilnih zajednica da prežive u izolovanim podledeničkim morima. Takođe pomaže u modeliranju klimatskih povratnih sprega koje su dovele do izlaska iz takvog globalnog ledenog pokrivača.

Zaključak: Rad donosi ubedljive dokaze da su podledenička mora tokom Sturtijanske epizode bila izuzetno hladna i često mnogo slanija od današnjeg okeana. Međutim, naučnici pozivaju na dodatne analize i nezavisne metode da bi se preciznije potvrdile apsolutne temperature.