Земля-снежок растаяла под кислотным дождём из газировки

635 миллионов лет назад концентрация углекислого газа в атмосфере планеты достигла уровня, при котором с неба пошли дожди с угольной кислотой, широко встречающейся в газированной воде.Исследователи из КНР и США проанализировали содержание различных изотопов магния в горных породах из Южного Китая древностью в 635 миллионов лет. Содержание различных изотопов магния указало на то, что эти породы в ту пору подвергались сильной эрозии под воздействием угольной кислоты. Открытие подтверждает давно разработанную гипотезу о том, что Земля-снежок растаяла, когда над ней начали массово идти кислотные дожди. Соответствующая статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Учёные исследовали фрагмент скальных пород, который 635 миллионов лет назад был частью горной вершины. Она выступала над всепланетным ледником, покрывавшим в ту эпоху Землю, и подвергалась прямому контакту с дождями, содержащими угольную кислоту. Это изменило соотношение изотопов магния в леднике. Как отмечают исследователи, их находка показывает, что именно огромная концентрация диоксида углерода в воздухе привела к размораживанию Земли. Если его было достаточно для ливней с угольной кислотой, значит, парниковый эффект достигал уровня, немыслимого по сегодняшним меркам.

Кроме того, новая работа указывает на источник карбонатной "шапки" – слоя карбонатных отложений, лежащего поверх слоёв времён глобального оледенения. Угольная кислота была агрессивной химической средой, с помощью которой из горных пород образовывались карбонаты. С таявшей водой они стекали в океаны, где стали основой для резкого роста содержания соединений кальция. Избыток этого вещества сыграл большую роль в образовании животного мира кембрия. Тогдашние многоклеточные существа часто использовали кальций для "строительства" наружных твёрдых пороков.

Климат нашей планеты в долгосрочном плане управляется углеродным циклом. Если на ней слишком жарко, углекислый газ из воздуха активно поглощается горными породами. При малом содержании диоксида углерода в воздухе парниковый эффект ослабевает — и Земля снова охлаждается. Если становится холодно, скорость химических реакций замедляется и углекислый газ слабее поглощается горными породами, накапливаясь в атмосфере. От этого наступает глобальное потепление, и климат всё равно возвращается к норме. 650 миллионов лет назад этот естественный терморегулятор по не ясным пока причинам дал сбой.

Углекислого газа однажды стало так мало, что на планете установилось глобальное оледенение: льдом покрылась вся вода и суша, даже на экваторе. Это состояние в геологии обозначают как Земля-снежок (snowball earth). По логике углеродного цикла, вулканические извержения, пополняющие атмосферный углекислый газ, со временем должны были поднять его концентрацию до огромных значений, ведь горные породы и морская вода из-подо льда не могли связать ключевой парниковый газ. Со временем его доля в воздухе так поднялась, что парниковый эффект пересилил охлаждение Земли за счёт отражения солнечного света льдами.

У гипотезы был серьёзный недостаток: её было очень трудно проверить. В теории большая концентрация углекислого газа в воздухе должна вести к спонтанному образованию угольной кислоты и её выпадению с водой в виде кислотных дождей. Однако ранее все попытки найти прямые химические следы таких дождей были безуспешны. Дело в том, что они шли, когда планета была полностью покрыта льдом и добраться до горных пород было очень сложно.