Badania nad formacją Port Askaig w Irlandii i Szkocji sugerują, że jest to kluczowy zapis geologiczny ery pokrywy lodowej Ziemi, zapewniający unikalny wgląd geologiczny w preludium złożonej ewolucji życia.
Zespół naukowców pod kierownictwem University College London (UCL) odkrył, że formacja skalna w Irlandii i Szkocji może stanowić najobszerniejszy zapis zjawiska „ziemskiej kuli śnieżnej”, krytycznej fazy w historii Ziemi, kiedy cała planeta była otoczona lód.
Badania opublikowane w czasopiśmie „ Journal of Geological Society of Londonujawnia, że formacja Port Askaig, złożona z warstw skał o grubości do 1,1 km, powstała prawdopodobnie między 662 a 720 milionami lat temu podczas zlodowacenia sturtowskiego – pierwszego z dwóch globalnych zamarznięć, które, jak się uważa, zapoczątkowały rozwój złożonych, życie wielokomórkowe.
Unikalne spostrzeżenia geologiczne
Jeden z odsłoniętych wychodni tej formacji, znaleziony na szkockich wyspach Garvellachs, jest wyjątkowy, ponieważ ukazuje przejście w „Ziemię kuli śnieżnej” z wcześniej ciepłego, tropikalnego środowiska. W innych skałach, które powstały w podobnym czasie, na przykład w Ameryce Północnej i Namibii, brakuje tego przejścia.
„Te skały dokumentują czas, kiedy Ziemia była pokryta lodem. Całe złożone, wielokomórkowe życie, takie jak zwierzęta, powstało z tego głębokiego zamarznięcia, a pierwsze dowody w zapisie kopalnym pojawiły się wkrótce po rozmrożeniu planety” – powiedział starszy autor, profesor Graham Shields z UCL Earth Sciences.
Pierwszy autor Elias Rugen, doktorant na UCL Earth Sciences, powiedział: „Nasze badanie dostarcza pierwszych jednoznacznych ograniczeń wiekowych dla tych szkockich i irlandzkich skał, potwierdzając ich globalne znaczenie.
„Warstwy skał odsłonięte na Garvellachs są unikalne na skalę światową. Pod skałami powstałymi podczas niewyobrażalnego zimna zlodowacenia Sturtiana znajduje się 70 metrów starszych skał węglanowych powstałych w wodach tropikalnych. Warstwy te dokumentują tropikalne środowisko morskie z kwitnącym życiem sinic, które stopniowo stawało się chłodniejsze, wyznaczając koniec mniej więcej miliarda lat umiarkowanego klimatu na Ziemi.
„Większości obszarów świata brakuje tego niezwykłego przejścia, ponieważ starożytne lodowce zeskrobały i zniszczyły skały pod spodem, ale w Szkocji jakimś cudem można zobaczyć to przejście”.
Kontekst teoretyczny i historyczny
Zlodowacenie Sturtian trwało około 60 milionów lat i było jednym z dwóch dużych zamarznięć, które miały miejsce w okresie kriogenicznym (pomiędzy 635 a 720 milionami lat temu). Przez miliardy lat poprzedzających ten okres życie składało się wyłącznie z organizmów jednokomórkowych i glonów.
Po tym okresie szybko pod względem geologicznym pojawiło się złożone życie, a większość współczesnych zwierząt jest w zasadniczy sposób podobna do form życia, które wyewoluowały ponad 500 milionów lat temu. Jedna z teorii głosi, że wrogi charakter ekstremalnego zimna mógł spowodować pojawienie się altruizmu, w ramach którego organizmy jednokomórkowe nauczyły się współpracować ze sobą, tworząc życie wielokomórkowe.
Uważa się, że postęp i cofanie się lodu na planecie następowało stosunkowo szybko, na przestrzeni tysięcy lat, ze względu na efekt albedo – to znaczy, że im więcej jest lodu, tym więcej światła słonecznego odbija się z powrotem w przestrzeń kosmiczną i odwrotnie. .
Profesor Shields wyjaśnił: „Cofanie się lodu byłoby katastrofalne. Życie było przyzwyczajone do głębokiego zamarznięcia przez dziesiątki milionów lat. Gdy tylko świat się ociepli, całe życie musiałoby wziąć udział w wyścigu zbrojeń, aby się przystosować. Cokolwiek przetrwało, było przodkiem wszystkich zwierząt.
Metodologia badań i wyniki
Na potrzeby nowych badań zespół badawczy zebrał próbki piaskowca z formacji Port Askaig o grubości 1,1 km, a także ze starszej formacji Garbh Eileach o grubości 70 m znajdującej się pod spodem.
Przeanalizowali drobne, niezwykle trwałe minerały w skale zwane cyrkoniami. Można je dokładnie datować, ponieważ zawierają pierwiastek radioaktywny uran, który w stałym tempie przekształca się (rozpada) w ołów. Cyrkonie wraz z innymi dowodami geochemicznymi sugerują, że skały powstały pomiędzy 662 a 720 milionami lat temu.
Potencjalne znaczenie globalne
Naukowcy twierdzą, że nowe ograniczenia wiekowe skał mogą dostarczyć dowodów potrzebnych do uznania tego miejsca za wyznacznik początku okresu kriogenicznego.
Znacznik ten, znany jako globalna sekcja i punkt stratotypu granicy (GSSP), jest czasami określany jako złoty kolec, ponieważ złoty kolec jest wbijany w skałę, aby zaznaczyć granicę. GSSP przyciągają gości z całego świata, a w niektórych przypadkach na ich terenie utworzono muzea.
Grupa z Międzynarodowej Komisji Stratygrafii, będącej częścią Międzynarodowej Unii Nauk Geologicznych, odwiedziła Garvellachów w lipcu, aby ocenić przypadek złotego kolca na archipelagu. Obecnie na wyspy można dotrzeć wyłącznie czarterując łódź lub pływając na nie kajakiem.
W badaniu wzięli udział naukowcy z UCL, Uniwersytetu Milano-Bicocca we Włoszech i Uniwersytetu Birkbeck w Londynie. Prace sfinansowała Rada ds. Badań nad Środowiskiem Naturalnym (NERC).
Odniesienie: „Pochodzenie pod wpływem lodowca i powinowactwo sturtowskie ujawnione przez wieki detrytycznego cyrkonu U – Pb z piaskowców w formacji Port Askaig, supergrupa Dalradian” Elias J. Rugen, Guido Pastore, Pieter Vermeesch, Anthony M. Spencer, David Webster, Adam GG Smith, Andrew Carter i Graham A. Shields, 16 sierpnia 2024 r., Dziennik Towarzystwa Geologicznego.
DOI: 10.1144/jgs2024-029
