Snjóboltajörð
Fyrir 540 milljónum ára varð sprenging í lífríki jarðar. Þúsundir nýrra tegunda komu fram á mjög skömmum tíma, eitthvað sem hefur valdið vísindamenn höfuðverk í áratugi. Nú gætu vísindamenn hins vegar hafa leyst ráðgátuna. Í klettabelti í Namibíu fannst jöklasetlag fyrir neðan kalksteinslag, sem yfirleitt myndast aðeins í hlýjum sjó. Skilin milli þessara laga eru nokkuð skörp sem bendir til þess að á þessum stað hafi skipts á mjög heitt hlýindaskeið og ægilegar ísaldir. Svipuð ummerki hafa fundist í Bandaríkjunum, Ástralíu og á Svalbarða, sem var fyrir 550 milljón árum var við miðbaug. Hvernig landssvæði við miðbaug gat verið undir þykkum ís þýddi aðeins eitt. Einhvern tímann var öll jörðin hulin ís.
Hvernig jörðin varð snjóbolti
Meginlöndin lágu saman: Fyrir 770 milljónum ára var jörðin svolítið öðruvísi en í dag. Öll meginlönd jarðar lágu saman í einu ofurmeginlandi, Rodinu, og regnskýin náðu því ekki langt inn í landið. Eldfjöll spúðu koltvísýringi upp í andrúmsloftið og þar sem lítið rigndi hélst koltvísýringurinn í andrúmsloftinu. Meðalhiti um 20°C.
Meginlöndin rofna: Fyrir 750 milljónum ára rofnuðu meginlöndin og regnskýin áttu nú greiða leið yfir landið. Regnið skolaði koltvísýringnum niður á klettabeltið þar sem það myndaði kalk. Meðalhitinn lækkaði niður í um 0°C.
Ísöldin skellur á: Meðalhiti jarðar lækkaði niður í -50°C á stuttum tíma. Sáralítið líf lifði þessar hamfarir af.
Jörðin sleppur: Fyrir tilstilli eldfjalla jókst magn koltvísýrings gífurlega í gufuhvolfinu. Meðalhitastigið var komið upp í 50°C. Ísinn tók að bráðna og lífverur tóku að þróast á gífurlegum hraða.
Snjóboltajörð, eins og þessi kenning kallast, segir að fjórum sinnum í jarðsögunni hafi jörðin breyst í djúpfrystan, alhvítan snjóbolta þar sem bæði lönd og þurrlendi voru hulin marga kílómetra þykkum ís. Þetta ástand varði í um 10 milljón ár, en svo hlýnaði loftslag og jörðin breyttist í sannkallað gufubað, með meðalhitastigi um 50°C. Vísindamenn telja að þessar snöggu loftlagsbreytingar hafi komið gífurlegri þróunarbylgju af stað, þar sem megnið af gerlum og þörungum jarðar dóu út og þeir sem lifði voru þvingaðir til að þróast í mjög ólíka stefnu.
Það hefur enn ekki verið staðfest hvað kom af stað svo snöggum loftlagsbreytingum af stað. Þó hefur jarðfræðinga lengi grunað að stærsti þátturinn hafi verið miklar sveiflur í magni koltvísýrings í gufuhvolfinu. Koltvísýringur virkar líkt og hlífðarskjöldur og gerir það að verkum að hitageislun frá sólinni á erfitt að komast í gegnum gufuhvolfið og út í geiminn. Sé koltvísýringurinn í miklu magni umbreytist planetan í eins konar gróðurhús, líkt og gerðist í tiliviki Venusar, en lofthjúpurinn þar er 96,5% úr koldíoxíði og hitinn er í kringum 480°C á yfirborði plánetunnar. Dragi hins vegar mikið úr koltvísýringnum kólnar plánetan mikið þar sem hitageislunin á greiða leið út í geiminn og helst ekki við plánetuna. Þó svo að koltvísýringur sé alltaf að bætast við í andrúmsloftinu, t.d. fyrir tilstilli eldfjalla, þá hverfur mikið af honum jafnharðan. Til dæmis umbreytist koltvísýringur t.d. í kalk þegar súrt regn fellur niður á klöpp og plöntur vinna úr honum súrefni með ljóstillífun. Magn koltvísýrings í andrúmsloftinu er yfirleitt í jafnvægi, en fyrir 770 milljón árum hélst þetta jafnvægi ekki.
Svona gæti jörðin hafa litið úr fyrir 710 milljónum ára.
Mynd: Jóhann Gísli Ólafsson
Fyrir 770 milljón árum lágu öll meginlönd jarðar saman í einu ofurmeginlandi, Rodinu. Þetta land var nær allt eyðimörk, þar sem regnskýin komust ekki inn á meginlandið. Eldfjöll spúðu koltvísýringi upp í andrúmsloftið og þar sem hélst þessi koltvísýringur í gufuhvolfinu.
Fyrir um 750 milljónum ára sundraðist hins vegar Rodina og tók að reka í sundur. Nú áttu regnskýin greiða leið yfir landið og rigna tók yfir svæðum sem áður voru skraufþurr. Þetta regn blandaðist koltvísýringunum og myndaði freyðandi kolsýru sem breytti sílikonlaginu í klettunum í kalk. Meðalhitinn lækkaði þónokkup, niður í 0°C.
Fljótlega kólanði mikið. Heimskautaísinn stækkaði sem jók enn á kólnunina. Bæði sjór og þurrlendi gleyptu í sig um helming af hitageislum sólarinnar og stækkandi hafísinn endurvarpaði nær öllum hitanum beint aftur út í geiminn. Eftir því sem ísbreiðurnar stækkuðu, því minna af hitageislum náði jörðin að gleypa og því meira kólnaði. Á endanum var öll jörðin öll komin í klakabönd. Á fáeinum áratugun lækkaði lofthitinn niður í -50°C.
Á meðan snjóboltajörðin ríkti átti líf mjög erfitt uppdráttar. Nær ekkert líf var á jörðinni, fyrir utan þörunga, gerla og mögulega bakteríur. Eftir að öll jörðin var hulin ís varð ísing til þess að það hætti að rigna á jörðinni. Hinn litli raki sem myndaðist fór beina leið út í geiminn. Yfir jörðinni lá marga kílómetra þykkur ís, og einungis hæstu tindar eldfjalla sluppu. Eldfjöllin spúðu gífurlegu magni koltvísýrings upp í andrúmsloftið. Þar sem þörungarnir voru undir ís og ekkert rigndi myndaði koltvísýringurinn aftur hlífðarskjöld utan um jörðina. Á nokkrum milljónum ára var magn koltvísýrings orðið 350-falt það magn sem það er í dag. Meðalhitinn var orðinn 50°C, 100°C hærri en hann hafði verið nokkrum milljónum ára áður. Ísinn tók að bráðna. Gífurleg vatnsgufa myndaðist og hvert flóðið á fætur öðrum af súru regni skall niður. Gríðarþykkt lag af kalkseti myndaðist ofan á jöklasetlaginu, sem eru einu merki um þessar hamfarir í dag.
Snjóboltajörð varð svo aftur fyrir um 640 milljónum ára. Eftir þessar hamfarir hófst gífurlegt þróunarkapphlaup. Nýjar og flóknar tegundir spruttu upp á mjög stuttum tíma og jörðin var orðin heimkynni ýmsra tegunda.
Vísindamenn telja að alls fjórum sinnum í jarðsögunni hafi jörðin orðið að snjóbolta, tvisvar á fornfrumlífsöld fyrir um 2220 milljónum ára, fyrir um 710 milljónum ára á nýfrumlífsöld (Cryogeníum) og svo fyrir um 640 milljónum ára (Marinóan). Snjóboltajarðir eru líklega einhverjar hræðilegustu náttúruhamfarir sem skollið hafa á jörðinni. Erfitt er að sjá hvernig lífið myndi þola slíkar hamfarir aftur og allavega færu flestar flóknari lífverur mjög illa út úr snjóboltajörð. Reyndar er jörðin ekki eini hnötturinn í sólkerfinu þar sem slíkar ógnarhamfarir hafa skollið á. Evrópa, tungl Júpíters er t.d. algjörlega hulið margra kílómetra þykkum ís, sem fllýtur ofan á vatnshafi. Vísindamenn velta nú fyrir sér hvort líf leynist í þessu hafi.
Jarðlög víða um heim, m.a. hér í Namibíu, hafa gefið sterka vísbendingu um snjóboltajörð.
Mynd: Michael Hambrey/www.glaciers-online.net