Zemlja kot snežna kepa
Zaradi tektonike kontinentalnih plošč se je Zemlja izvila iz ledenega oklepa.
Odpri galerijo
Dolgo nihče ni verjel, da bi se lahko zgodila globalna poledenitev. Foto Shutterstock
Zemeljsko podnebje je v več milijard let dolgi zgodovini prešlo že skozi zelo nenavadna obdobja. Po nekaterih geoloških najdbah lahko sklepamo, da so pred približno 500 milijoni let vsi oceani zamrznili, tako da je bila Zemlja kot velika snežna kepa. Povsod na planetu, tudi okoli ekvatorja, je bilo tako mraz, kot je danes samo na Antarktiki.
Dokazi o popolni poledenitvi vsega planeta kažejo na več takšnih epizod v zgodovini Zemlje. Zadnjič naj bi planet zamrznil kot velikanska snežna kepa pred približno 640 milijoni let, obdobje zaledenitve pa naj bi trajalo nekaj milijonov let.
Med takšno poledenitvijo se je povprečna temperatura na površju Zemlje po nekaterih ocenah spustila na 50 stopinj Celzija pod ničlo, debela plast snega je prekrivala tudi tropska območja in ledena skorja na oceanih je bila debela več kot kilometer. Samo toploti, ki je še vedno prihajala iz vroče zemeljske notranjosti, se lahko zahvalimo, da morja niso zamrznila povsem do dna.
Takšne skrajne podnebne razmere so bile seveda pogubne za večino takratnih preprostih živih bitij. A nekaj organizmov je preživelo in kmalu po koncu zadnje popolne poledenitve so se pojavila prva mnogocelična živa bitja, čemur danes pravimo kambrijska eksplozija raznolikosti življenjskih oblik.
Dolgo so se geologi ukvarjali z nenavadnimi najdbami ledeniških skalnih tvorb na območju ekvatorja, ki so nakazovale, da je tudi tropski pas nekoč prekrival ledeni oklep. Nihče namreč ni verjel, da bi se poledenitev med preteklimi ledenimi dobami lahko spustila niže od zemljepisnih širin, ki ustrezajo Evropi in Severni Ameriki. Težava je bila namreč, da si nihče ni znal zamisliti naravnega mehanizma, ki bi lahko ledeno oblogo, če bi se ta razširila po vsem planetu, tudi odstranil.
Ko se na začetku ledene dobe območja ledenikov začnejo širiti z obeh polov proti ekvatorju, to proces ohlajanja Zemlje samo še pospeši. Zaledenela morska površina in zasnežena površina kontinentov namreč odbijata nazaj v vesolje veliko več sončne svetlobe, kot je površina tekoče vode ali nezasnežena pokrajina kontinentov. Ker se zaradi bele površine zaledenele in zasnežene Zemlje absorbira manj sončne energije kot prej, postaja na zaledeneli Zemlji čedalje bolj mraz.
Med znanstveniki, ki so razmišljali o klimatski preteklosti planeta, je dolgo veljalo prepričanje, da če bi zaledenitev zajela tudi tropske kraje, bi to pomenilo, da se Zemlja iz te ledene dobe ne bi nikoli več izkopala. V ledeni oklep bi bila ujeta za vse večne čase, saj niso poznali mehanizma, ki bi jo lahko spet segrel.
A Zemlja ima nekaj, česar nima noben drug planet osončja. Samo na Zemlji se kontinenti premikajo, povzročajo potrese in vulkanske izbruhe ter ves čas spreminjajo obličje planeta. In prav odkritje tektonike kontinentalnih plošč, ki je specifično zemeljski pojav, je prineslo mehanizem, ki bi lahko spet segrel planet.
Metaforično bi lahko rekli, da ima Zemlja poseben mehanizem, ki jo oblači oziroma slači glede na to, ali ji je vroče ali pa jo zebe. Bistveni element tega cikla je toplogredni plin ogljikov dioksid, ki deluje v atmosferi kot izolacija oziroma dodatno oblačilo planeta. Več ko je v ozračju ogljikovega dioksida, bolj je Zemlja oblečena in manj energije oddaja v vesolje.
V morjih se iz absorbiranega ogljikovega dioksida tvorijo karbonatne kamnine, ki se odlagajo na morsko dno. Proces tvorjenja kamnin pa je odvisen od temperature. Čim toplejše je površje Zemlje, tem hitreje se tvorijo kamnine in z večjo intenzivnostjo odstranjujejo ogljikov dioksid iz ozračja. Lahko bi rekli, da je proces tvorjenja karbonatnih kamnin nekakšno slačenje planeta in spravljanje obleke (ogljikovega dioksida) v omaro (kamnine na morskem dnu). Ker se v toplejšem okolju iz ozračja izloči več ogljikovega dioksida, to povzroči, da se planet začne ohlajati.
Animacija premikanja tektonskih plošč:
Obstaja pa tudi mehanizem, ki začne delovati, če se planet preveč ohladi. Tu priskoči na pomoč specifika planeta Zemlje, na kateri se kontinenti premikajo oziroma drsijo na velikih tektonskih ploščah. Ogljikovi sedimenti, ki so se v toplem obdobju odlagali na dnu morja, se lahko s tektoniko plošč zarijejo pod sosednjo ploščo in pridejo do vročega predela globlje pod zemeljsko površino, tam se znova spremenijo v ogljikov dioksid ter se vrnejo v ozračje skozi vulkanske izbruhe in tako spet odenejo planet v toplejša oblačila.
Prav vulkanska aktivnost je rešila Zemljo pred usodo, da bi po obdobju snežne kepe ostala za večno popolnoma zamrznjena. Vulkani so v ozračje dovajali ogljikov dioksid, ki tam deluje kot dodatna izolacija.
Ker pa je bila Zemlja tako zelo mrzla, se je moralo v ozračju nabrati zelo veliko toplogrednega plina, da se je dovolj oblekla in so se začeli ledeniki taliti. Ker ni bilo dežja, se ogljikov dioksid ni spiral, ampak je ostajal v ozračju. Potrebna je bila nekaj sto- ali celo tisočkrat večja koncentracija ogljikovega dioksida v atmosferi, kot je današnja, da se je led sploh začel taliti.
Tej ekstremni ledeni dobi je hitro sledilo obdobje peklenske vročine. Povprečna temperatura Zemljinega površja se je tako z minus 50 dvignila na plus 50 stopinj Celzija. V geološko gledano zelo kratkem času se je Zemlja iz snežne kepe spremenila v pravo savno. A na srečo so višje temperature pospešile tudi tvorjenje karbonatnih kamnin v morjih, tako da se je izolacijski plašč atmosfere spet zmanjšal. Podnebje na Zemlji se je tako znova normaliziralo.
–––
Sašo Dolenc je urednik Kvarkadabre, spletnega časopisa za popularizacijo znanosti.
Dokazi o popolni poledenitvi vsega planeta kažejo na več takšnih epizod v zgodovini Zemlje. Zadnjič naj bi planet zamrznil kot velikanska snežna kepa pred približno 640 milijoni let, obdobje zaledenitve pa naj bi trajalo nekaj milijonov let.
Med takšno poledenitvijo se je povprečna temperatura na površju Zemlje po nekaterih ocenah spustila na 50 stopinj Celzija pod ničlo, debela plast snega je prekrivala tudi tropska območja in ledena skorja na oceanih je bila debela več kot kilometer. Samo toploti, ki je še vedno prihajala iz vroče zemeljske notranjosti, se lahko zahvalimo, da morja niso zamrznila povsem do dna.
Takšne skrajne podnebne razmere so bile seveda pogubne za večino takratnih preprostih živih bitij. A nekaj organizmov je preživelo in kmalu po koncu zadnje popolne poledenitve so se pojavila prva mnogocelična živa bitja, čemur danes pravimo kambrijska eksplozija raznolikosti življenjskih oblik.
Pred 640 milijoni let je nastopila ekstremna ledena doba, ki je trajala nekaj milijonov let.
Na območju ekvatorja je bilo tako mraz, kot je danes samo na Antarktiki.
Tektonika plošč, ki je specifično zemeljski pojav, je prinesla mehanizem, ki je planet spet segrel.
Po koncu zadnje popolne poledenitve se je zgodila kambrijska eksplozija raznolikosti življenjskih oblik.
Na območju ekvatorja je bilo tako mraz, kot je danes samo na Antarktiki.
Tektonika plošč, ki je specifično zemeljski pojav, je prinesla mehanizem, ki je planet spet segrel.
Po koncu zadnje popolne poledenitve se je zgodila kambrijska eksplozija raznolikosti življenjskih oblik.
Sneg in led v tropih
Dolgo so se geologi ukvarjali z nenavadnimi najdbami ledeniških skalnih tvorb na območju ekvatorja, ki so nakazovale, da je tudi tropski pas nekoč prekrival ledeni oklep. Nihče namreč ni verjel, da bi se poledenitev med preteklimi ledenimi dobami lahko spustila niže od zemljepisnih širin, ki ustrezajo Evropi in Severni Ameriki. Težava je bila namreč, da si nihče ni znal zamisliti naravnega mehanizma, ki bi lahko ledeno oblogo, če bi se ta razširila po vsem planetu, tudi odstranil.
Ko se na začetku ledene dobe območja ledenikov začnejo širiti z obeh polov proti ekvatorju, to proces ohlajanja Zemlje samo še pospeši. Zaledenela morska površina in zasnežena površina kontinentov namreč odbijata nazaj v vesolje veliko več sončne svetlobe, kot je površina tekoče vode ali nezasnežena pokrajina kontinentov. Ker se zaradi bele površine zaledenele in zasnežene Zemlje absorbira manj sončne energije kot prej, postaja na zaledeneli Zemlji čedalje bolj mraz.
Med znanstveniki, ki so razmišljali o klimatski preteklosti planeta, je dolgo veljalo prepričanje, da če bi zaledenitev zajela tudi tropske kraje, bi to pomenilo, da se Zemlja iz te ledene dobe ne bi nikoli več izkopala. V ledeni oklep bi bila ujeta za vse večne čase, saj niso poznali mehanizma, ki bi jo lahko spet segrel.
50
stopinj pod ničlo je bila povprečna temperatura na površju Zemlje med ekstremno poledenitvijo.
stopinj pod ničlo je bila povprečna temperatura na površju Zemlje med ekstremno poledenitvijo.
Kdo oblači in slači planet?
A Zemlja ima nekaj, česar nima noben drug planet osončja. Samo na Zemlji se kontinenti premikajo, povzročajo potrese in vulkanske izbruhe ter ves čas spreminjajo obličje planeta. In prav odkritje tektonike kontinentalnih plošč, ki je specifično zemeljski pojav, je prineslo mehanizem, ki bi lahko spet segrel planet.
Metaforično bi lahko rekli, da ima Zemlja poseben mehanizem, ki jo oblači oziroma slači glede na to, ali ji je vroče ali pa jo zebe. Bistveni element tega cikla je toplogredni plin ogljikov dioksid, ki deluje v atmosferi kot izolacija oziroma dodatno oblačilo planeta. Več ko je v ozračju ogljikovega dioksida, bolj je Zemlja oblečena in manj energije oddaja v vesolje.
V morjih se iz absorbiranega ogljikovega dioksida tvorijo karbonatne kamnine, ki se odlagajo na morsko dno. Proces tvorjenja kamnin pa je odvisen od temperature. Čim toplejše je površje Zemlje, tem hitreje se tvorijo kamnine in z večjo intenzivnostjo odstranjujejo ogljikov dioksid iz ozračja. Lahko bi rekli, da je proces tvorjenja karbonatnih kamnin nekakšno slačenje planeta in spravljanje obleke (ogljikovega dioksida) v omaro (kamnine na morskem dnu). Ker se v toplejšem okolju iz ozračja izloči več ogljikovega dioksida, to povzroči, da se planet začne ohlajati.
Animacija premikanja tektonskih plošč:
Obstaja pa tudi mehanizem, ki začne delovati, če se planet preveč ohladi. Tu priskoči na pomoč specifika planeta Zemlje, na kateri se kontinenti premikajo oziroma drsijo na velikih tektonskih ploščah. Ogljikovi sedimenti, ki so se v toplem obdobju odlagali na dnu morja, se lahko s tektoniko plošč zarijejo pod sosednjo ploščo in pridejo do vročega predela globlje pod zemeljsko površino, tam se znova spremenijo v ogljikov dioksid ter se vrnejo v ozračje skozi vulkanske izbruhe in tako spet odenejo planet v toplejša oblačila.
Toplogredni plini so rešili planet
Prav vulkanska aktivnost je rešila Zemljo pred usodo, da bi po obdobju snežne kepe ostala za večno popolnoma zamrznjena. Vulkani so v ozračje dovajali ogljikov dioksid, ki tam deluje kot dodatna izolacija.
Ker pa je bila Zemlja tako zelo mrzla, se je moralo v ozračju nabrati zelo veliko toplogrednega plina, da se je dovolj oblekla in so se začeli ledeniki taliti. Ker ni bilo dežja, se ogljikov dioksid ni spiral, ampak je ostajal v ozračju. Potrebna je bila nekaj sto- ali celo tisočkrat večja koncentracija ogljikovega dioksida v atmosferi, kot je današnja, da se je led sploh začel taliti.
50
stopinj pod ničlo je bila povprečna temperatura na površju Zemlje med ekstremno poledenitvijo.
stopinj pod ničlo je bila povprečna temperatura na površju Zemlje med ekstremno poledenitvijo.
Tej ekstremni ledeni dobi je hitro sledilo obdobje peklenske vročine. Povprečna temperatura Zemljinega površja se je tako z minus 50 dvignila na plus 50 stopinj Celzija. V geološko gledano zelo kratkem času se je Zemlja iz snežne kepe spremenila v pravo savno. A na srečo so višje temperature pospešile tudi tvorjenje karbonatnih kamnin v morjih, tako da se je izolacijski plašč atmosfere spet zmanjšal. Podnebje na Zemlji se je tako znova normaliziralo.
–––
Sašo Dolenc je urednik Kvarkadabre, spletnega časopisa za popularizacijo znanosti.
