Drevni superkontinent je možda pretvorio naš planet u ledeni svijet

Zemlja je prije više od 600 milijuna godina možda bila samo korak udaljena od toga da postane gotovo potpuno zaleđen planet. Novo istraživanje pokazuje da je u toj klimatskoj prekretnici važnu ulogu mogao imati superkontinent Rodinija, golema kopnena masa smještena blizu ekvatora, u vrijeme kada na kontinentima još nije bilo šuma, travnjaka ni gustog biljnog pokrova.

Zemlja je tada primala manje Sunčeve energije nego danas, a gole stijene i otvoreno tlo odbijali su mnogo više svjetlosti nego današnja vegetacija. Ako bi se led počeo širiti, dodatno bi hladio planet jer i sam odbija velik dio Sunčeve svjetlosti.

Superkontinent na pogrešnom mjestu

U kasnom proterozoiku kontinenti nisu bili raspoređeni kao danas. Velik dio kopna bio je okupljen u Rodiniju, drevni superkontinent koji se protezao preko tropskog pojasa. Na prvi pogled, to ne zvuči kao recept za globalno zaleđivanje. Ekvator je područje najjačeg Sunčeva zagrijavanja.

No Rodinija nije bila prekrivena zelenilom. Kopneni život kakav danas mijenja izgled planeta još nije postojao. Umjesto šuma i travnjaka, gole stijene i otvoreno tlo zauzimali su velike površine.

Tu se krije ključan detalj. Golo kopno odbija više Sunčeve svjetlosti nego vegetacija. Što površina odbija više svjetlosti, to planet zadržava manje topline. U svijetu u kojem je Sunce ionako bilo slabije nego danas, takva razlika mogla je imati planetarne posljedice.

Erica Bisesi iz Astronomskog opservatorija u Trstu i njezini suradnici analizirali su upravo taj spoj okolnosti. U radu objavljenom u časopisu International Journal of Astrobiology istražili su kako su se položaj Rodinije, slabija Sunčeva svjetlost, razina ugljikova dioksida i izgled kopna mogli zajedno uklopiti u nastanak Snježne Zemlje.

Golo kopno odbijalo je toplinu koja je Zemlji trebala

Prije 600 do 700 milijuna godina Sunce je Zemlji slalo oko pet posto manje energije nego danas. Ta razlika na papiru ne izgleda velika, ali u klimatskom sustavu može postati presudna ako površina planeta već odbija mnogo svjetlosti.

Upravo se to moglo dogoditi na drevnoj Zemlji. Velike gole kopnene površine Rodinije nalazile su se u tropskom pojasu, gdje Sunčeva energija inače najjače zagrijava planet. No umjesto da tu toplinu upijaju šume, travnjaci i tamniji biljni pokrov, svijetle stijene i otvoreno tlo vraćali su veći dio svjetlosti natrag u svemir.

Takav planet lakše se hladi. Ako se istodobno smanjuje količina ugljikova dioksida u atmosferi, slabi i staklenički učinak koji zadržava toplinu. Zemlja se tada može približiti pragu na kojem se led počinje širiti sve brže.

Model talijanskog tima pokazuje da je Rodinija mogla pomoći pokrenuti fazu Snježne Zemlje čak i kada je u atmosferi bilo do 1000 dijelova ugljikova dioksida na milijun. Drugim riječima, samo količina CO₂ nije bila dovoljna da objasni cijelu priču. Važan je bio i raspored kopna, izgled površine i slabije Sunce.

Kada su istraživači u modelu upotrijebili današnji raspored kontinenata, rezultat je bio drukčiji. U takvoj konfiguraciji, pri tadašnjem slabijem Suncu, Snježna Zemlja mogla bi nastati samo ako bi razina ugljikova dioksida pala na oko 400 dijelova na milijun ili niže. Iznad toga bi atmosfera zadržala dovoljno topline da spriječi gotovo potpuno zaleđivanje.

Tu se vidi zašto je Rodinija važna. Njezin položaj nije bio samo geološki detalj. Superkontinent smješten u tropskom pojasu mogao je promijeniti način na koji je cijeli planet primao i gubio Sunčevu energiju

Kad se led proširi, hlađenje hrani samo sebe

Snježna Zemlja označava jedno od najekstremnijih klimatskih stanja u povijesti planeta. Prema toj hipotezi, tijekom neoproterozoika led se proširio gotovo do ekvatora, pa je velik dio Zemljine površine mogao biti zarobljen pod ledom.

Najpoznatija takva epizoda završila je prije oko 635 milijuna godina, neposredno prije kambrija, razdoblja u kojem se život u morima snažno razgranao. Znanstvenici i dalje raspravljaju koliko je Zemlja tada bila zaleđena i gdje se mogla zadržati tekuća voda, ali takvo klimatsko stanje nema pravi pandan u novijoj povijesti planeta.

Kada se led jednom proširi, počinje dodatno hladiti planet. Led odbija velik dio Sunčeve svjetlosti natrag u svemir, pa površina prima manje topline. Manje topline zatim omogućuje još veće širenje leda. Tako se početno hlađenje može pretvoriti u proces koji sam sebe pojačava.

Na drevnoj Zemlji taj je proces mogao dobiti dodatni poticaj zbog trošenja silikatnih stijena. Riječ je o prirodnom kemijskom procesu u kojem voda, stijene i ugljikov dioksid reagiraju na površini, pri čemu se CO₂ postupno uklanja iz atmosfere. Dio tog ugljika zatim završava u rijekama i oceanima.

Ako se velike gole kopnene površine nalaze u toplim i vlažnim područjima, taj proces može biti snažniji. Atmosfera tada gubi dio ugljikova dioksida, a s njim i dio sposobnosti da zadržava toplinu. U kombinaciji sa slabijim Suncem i svjetlijim kopnom, Zemlja se mogla približiti pragu nakon kojega se led više ne širi kao lokalna pojava, nego počinje određivati klimu cijelog planeta

Zašto se takav scenarij danas ne ponavlja

Današnja Zemlja razlikuje se od drevne Zemlje na nekoliko presudnih načina. Kontinenti su drukčije raspoređeni, Sunce šalje više energije nego prije 600 do 700 milijuna godina, a kopno više nije gola površina stijena i tla. Život je promijenio izgled planeta.

Vegetacija odbija manje Sunčeve svjetlosti od golih stijena i otvorenog tla. Šume, travnjaci i druga biljna područja pomažu kopnu da upije više energije. U modelu je upravo takva tamnija površina sprječavala ulazak u fazu Snježne Zemlje pri razinama ugljikova dioksida koje bi na golom planetu bile mnogo opasnije.

S današnjim Suncem ta je razlika još veća. Čak i kada bi kontinenti bili raspoređeni slično Rodiniji, model pokazuje da bi globalno zaleđivanje zahtijevalo iznimno nisku razinu ugljikova dioksida, manju od 100 dijelova na milijun. Iznad 200 dijelova na milijun ne bi nastala velika ledena područja nalik onima iz scenarija Snježne Zemlje.

Današnja Zemlja zato nije na putu prema takvoj ledenoj fazi. Sunce je jače, kopno je prekriveno vegetacijom, kontinenti su na drugim mjestima, a izgaranje fosilnih goriva povećava staklenički učinak.

Rodinija sama nije zaledila planet. No novo istraživanje pokazuje da je mogla pomaknuti klimatsku ravnotežu prema opasnoj granici. Golema svijetla kopnena masa u tropskom pojasu možda je odbijala dovoljno Sunčeve energije da drevnu Zemlju dovede do trenutka u kojem led prestaje biti regionalna pojava i postaje stanje gotovo cijelog planeta.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.