چگونه زمین به یک "گوی برفی" تبدیل شد؟

رویداد۲۴- حدود 717 میلیون سال پیش، در زمین عصر یخ بندانی پدید آمد که وسعت بی‌نظیری از قطب تا مناطق استوایی داشته و سبب یخ زدن کل کره زمین شد.

به گزارش بی‌بی‌سی، یخ بندان Sturtian، یک یخبندان عادی نبود بلکه عصر یخبندان شدیدی بود که باعث شد زمین حداقل به مدت پنج میلیون سال به یک گلوله برفی تبدیل شود.

اینکه چگونه این اتفاق رخ داده، سال‌های سال به عنوان یک راز باقی مانده بود.

محققان علت ظهور این عصر یخبندان و شدت آن را کاهش دی‌اکسیدکربن جو زمین به دلیل خاموشی 250‌ میلیون ساله آتشفشان‌ها و کاهش اثر گلخانه‌ای ناشی از آن می‌دانستند.

اما در یک پژوهش جدید، دانشمندان دانشگاه هاروارد می‌گویند که جواب این مسئله ممکن است در نبود فوران‌های آتشفشانی ناشی از تنزل دمای زمین باشد.

در این دوره یخبندان زمین به طور کلی یخ زده که به آن زمین "گلوله برفی" یا "گوی برفی" می‌گویند.

زمین گوی برفی The Snowball Earth hypothesis فرضیه‌ای است که بر پایه برخی از یافته‌های زمین‌شناسی و دیگر دانسته‌ها، باور دارد که همه سطح زمین به طور کامل و یا تقریباً نزدیک به همه جای کره زمین و دستکم یک بار در بیش از 650 میلیون سال پیش منجمد شده است.

از این دوره‌های یخبندان تقریباً کامل زمین اغلب به عنوان "گلوله برفی زمین" یاد می‌شود. بنا بر آن گمان‌ها در زمانی که این سیاره پوشیده از یخ بود ضخامت یخ به یک تا دو کیلومتر می‌رسیده است.

 با توجه به جدول‌های زمانی زمین‌شناسی، ظهور ناگهانی انفجار کامبرین که پیدایش گونه‌های زندگی چند سلولی بر روی زمین را به همراه دارد، درست بعد از آخرین رخداد یخبندان سراسری روی داده است.

در دوره زمین گلوله برفی، میانگین دما حتی در خط استوا هم به منفی 20 درجه رسیده و وضعیت زمین، شبیه به وضعیت قاره جنوبگان امروزی بود.

موجودات زنده اغلب نابود شده و مقدار اندکی از آنها در قسمت‌های کوچکی که بقایایی از آب گرم وجود داشت، زندگی می‌کردند.

از این رو به زمین گوی برفی می‌گفتند که این وضعیت در حدود 12 میلیون سال به طول انجامید.

به گفته محققان، هیچ دوره یخبندانی از نظر وسعت و عظمت با این دوره قابل مقایسه نیست. با این حال همین یخبندان توانست زمینه ساز تکاملی بزرگ یعنی پدید آمدن اولین حیوانات و شکوفایی قابل توجه حیات که در اصطلاح انفجار کامبری (Cambrian Explosion) نامیده می‌شود.

هنوز بر سر گستردگی این یخبندان در میان دانشمندان اختلاف وجود دارد.

 برخی دانشمندان بر این باورند که این یخبندان تمام زمین را در برگرفته و فقط بخش‌های کوچکی که چشمه‌های آب گرم از آنها می‌جوشیده باقی مانده و برخی دیگر معتقدند که یک کمربند آب روان در اطراف خط استوای زمین باقی مانده بوده است.

بیشتر دانشمندان صرف نظر از اینکه این یخبندان چقدر وسعت داشته، بر این باورند که گلوله برف مذکور به صورت ناگهانی پدید آمده است.

دانشمندان می‌گویند که این پدیده بر اثر تغییرات آب و هوایی متعدد و ممتد قاره‌های زمین رخ داده است که با جذب دی اکسید کربن( گاز گلخانه ‌ای که گرمایش زمین را موجب می‌شود) از جو، موجب تنزل دما شده است. دو موج شدید انجماد جداگانه به فاصله یک دوره گرم 20 میلیون ساله بوجود آمده است. در نهایت در حدود 660 میلیون سال پیش، آتشفشان‌ها به قدری دی‌اکسید کربن منتشر کردند که فضا برای خروج زمین از حالت انجماد مهیا شد.

به عقیده زمین‌شناسان احتمالا این تغییر روند طبیعت بر اثر دوره یخبندان، مدیون اکسیژن حیات‌بخش فراوانی است که در این دوره در فضا پراکنده شد.

فرض بر این است که وجود گیاهان میکروسکوپی در یخ‌ها موجب آزاد شدن اکسیژن شده است.طی دوران گلوله برفی، یخ رودها مقادیر زیادی از خاک غنی از فسفر را از سنگ‌های زیرین جدا کردند. سپس در انتهای دوره یخبندان، رودخانه‌ها این خاک را به اقیانوس‌ها و جایی که میکروب‌ها از آن تغذیه کردند بردند.

وجود مقادیر زیادی از فسفر، سبب بهره وری بیولوژیکی و همچنین مدفون شدن کربن در اقیانوس‌ها شده که در نهایت به ایجاد اکسیژن منجر خواهد شد.

طی سال‌های گذشته مطالعه روی رسوبات سراسر دنیا، حاکی از افزایش ناگهانی فسفر در انتهای دوران گلوله برفی بود. در مقابل این مدارک صرفا مفروض در سال 2014، با مطالعه بر سطح کرومیوم سنگ‌های قدیمی(که در شرایط اکسیژنی متفاوت فرق دارد)، سعی شد مقدار اکسیژن دوران گلوله برفی تخمین زده شود. تا 800 میلیون سال پیش، مقدار اکسیژن جو فقط یک صدم مقدار امروزی بوده است.

با استدلال به اینکه در مناطق کم‌اکسیژن امروزی پیچیدگی اکوسیستمی و تنوع جانوری کمتری وجود دارد، آن مقدار اکسیژن اصلا در حدی نبوده که بخواهد حیات را ممکن کند. البته این استدلال چندان محکم نیست. نتایج منتشر شده از آزمایش‌های انجام شده در سال 2014، حاکی از این است که تعدادی از جانوران قادرند با اکسیژنی بسیار کمتر از حد تعیین شده زنده بمانند. اسفنج‌ها که از قدیمی‌ترین انواع جانوران هستند، برای ادامه حیات به 0.5 درصد سطح اکسیژن امروزی نیاز دارند. بر این مبنا، اکسیژن منشا همه ‌کاره‌ای نبوده است.

در نهایت هنوز هم زمین از دوره یخبندان مصون نبوده و عوامل متعددی می‌تواند مجددا زمینه ساز این واقعه شود و بار دیگر زمین را دچار یخ زدگی کند. هنوز هم برخورد یک شهاب سنگ بزرگ مشابه آنچه برای دایناسورها پیش آمد، می‌تواند سبب ایجاد گرد و غباری شود که نورخورشید را مسدود کرده و سبب یخ زدن زمین می‌شود. همچنین دمای اقیانوس‌ها نیز کمتر از عصر دایناسورها بوده و همین موضوع می‌تواند سبب شود تا اقیانوس‌ها نیز دچار یخ زدگی شوند.