Kredit: CC0 Public Domain.

Asi před 717 miliony let naše planeta zmrzla. Ne jako v nedávné době ledové, kdy se u nás toulal Kopčem se svými kumpány. Země tehdy zmrzla úplně a totálně na kost. Nastalo sturtské zalednění, které trvalo asi 60 milionů let, zřejmě ne vždy se stejnou intenzitou. Pokud by někdo v té době pozoroval Zemi z blízkého vesmíru, nejspíš by mu připomněla gigantickou sněhovou kouli. Tomuto období se nikoliv nadarmo říká Sněhová koule, anglicky Snowball Earth. Otázkou je, proč k tomu všemu došlo. A, pochopitelně, zda k tomu může dojít znovu. Jak to je u zásadních klimatických zvratů v minulosti naší planety obvyklé, i v tomto případě zatím tápeme.

Francis Macdonald. Kredit: Harvard.

Francis Macdonald a Robin Wordsworth z Harvardu ve studii uveřejněné časopisem Geophysical Research Letters nabízejí novou hypotézu, podle které Zemi zamrazilo extrémně masivní soptění. Jinými slovy, ohnivá katastrofa podle nich nakonec skončila mrazivým peklem. Podle toho, co víme, zabral rozjezd sturtského zalednění pár set tisíc let. A ve stejné době probíhalo velkolepé soptění v oblasti od dnešní Aljašky po Grónsko, v takzvané Franklinově velké magmatické provincii (Franklin large igneous province, Franklin LIP). Je to pouhá souhra okolností? Podle Macdonalda s Wordsworthem stěží.

Robin Wordsworth. Kredit: Harvard.

Dnes už v podstatě víme, že vulkanická aktivita, zvláště rozsáhlá, může mít zásadní vliv na klima celé planety. Jak ale mohlo soptění velké magmatické provincie zmrazit Zemi? Macdonald a Wordsworth si nejdřív mysleli, že vznikající čediče mohly reagovat s oxidem uhličitým v atmosféře a postupně ochladit Zemi. Jenomže takové ochlazování by trvalo spíše miliony let. A datování s radioizotopy ukazuje, že se Sněhová koule utvořila rychleji. Proto se Macdonald a Wordsworth zeptali – mohly by aerosoly z Franklinova soptění rychle a dramaticky zmrazit Zemi? A odpověděli si, že ano, za jistých okolností.

Exploze sopky Pinatubo, 1991. Kredit: D. Harlow, Wikimedia Commons.

Nelze si totiž nevšimnout, že na Zemi čas od času dochází ke zběsilému soptění velkých magmatických provincií. Planeta ale během nich obvykle nezamrzá na kost. V čem se tedy Franklinova velká magmatická provincie liší? Geologické a chemické studie oblasti mezi Aljaškou a Grónskem ukazují, že se tady soptilo skrz sedimenty bohaté na síru. Přitom se do atmosféry mohlo dostat velké množství oxidu siřičitého. A když se oxid siřičitý dostane do horních vrstev atmosféry, tak velmi slušně zablokuje průchod slunečního záření. Viděli jsme to třeba při explozi filipínské sopky Pinatubo v roce 1991. Ta tehdy vyvrhla do atmosféry 10 milionů tun aerosolů sloučenin síry a snížila tím globální teplotu planety asi o jeden stupeň Celsia na jeden rok.

Důležitou roli při startu děsivého sturtského zalednění zřejmě sehrál i kontinentální drift. Franklinova velká magmatická provincie byla totiž před 717 miliony úplně jinde než dnes. Nacházela se v blízkosti rovníku, tedy přesně tam, kde mohly emise oxidu siřičitého nejvíce ochladit planetu. Rovněž záleželo na tom, že tropopauza, tedy rozhraní mezi troposférou a stratosférou, kde je oxid siřičitý nejvíce efektivní v zablokování slunečního záření, byla v tomto období poměrně nízko, a ochlazovací účinek tím mohl být zesílen.

Klíčové mohlo být i to, že soptění Franklinovy velké magmatické provincie určitě nebylo jako výbuch sopky Pinatubo. Před 717 miliony let šlo o vulkány po celé oblasti, jejíž velikost přesahuje 3 tisíce kilometrů. Navíc tyto sopky mohly soptit nikoliv jednorázově, ale dlouhodobě, podobě jako dnešní vulkány na Havaji nebo na Islandu. Macdonald s Wordsworthem tvrdí, že když by takové vulkány soptily třeba po dobu desetiletí, tak by mohly rozvrátit celé pozemské klima. Aerosoly se sírou by přitom nemusely zmrazit celou planetu, Stačilo by, kdyby se díky nim dostal led do kritické zeměpisné šířky, a pak už by led sám o sobě zařídil zbytek. Kritická byla hranice, která odpovídá dnešní poloze Kalifornie. Když se podle badatelů led dostal až tam, Sněhové kouli už nebylo možné zabránit.

Nebyl by to výzkum dávného klimatu, aby po sobě nezanechal víc otázek, než odpovědí. Když takhle dramaticky Sněhová koule začala, jak skončila? Další věc je, že sturtské zalednění nebylo jediné. Před 650 miliony let Země zmrzla do Sněhové koule znovu, v takzvaném marinojském zalednění. To trvalo asi 15 milionů let. Začalo ale stejně, jako sturtské? A skončilo stejně? To zatím vůbec není jasné. Sněhová koule je fascinující, ale ještě rozhodně máme co zkoumat.

Video:  Snowball Earth

Literatura
Harvard SEAS 13. 3. 2017, Geophysical Research Letters online 22. 2. 2017.

SRDEČNĚ VÁS ZVEME NA PŘEDNÁŠKOVÝ CYKLUS SEMINÁŘE Z ASTROBIOLOGIE

Přednášky volně přístupné veřejnosti se konají od 9. 3. do 4. 5. ve čtvrtek od 15:00 ve Velké paleontologické posluchárně v přízemí budovy PřF UK (viz plánek) na Albertově 6 na Praze 2 (mapa; nejblíže je zastávka Albertov).

Představíme si rozličná aktuální témata související s astrobiologií, od evoluce inteligence po způsoby pátrání po životě, české přístroje na kosmických sondách, téma planetární ochrany a více. Budeme se těšit na Vaši účast!

23. 3. 2017

Matyáš Šanda: Projekt Hydronaut a simulace kosmických misí

30. 3. 2017

Vladimír Kopecký: Co je zač Ramanova spektroskopie a jak pomáhá v meziplanetárním výzkumu

6. 4. 2017

Michaela Káňová: Terestrické exoplanety – co o nich může říci geofyzika?

13. 4. 2017

Anton Markoš: Hranice živého a neživého aneb Počátky života

20. 4. 2017

Michal Švanda: Červený trpaslík lepší modrého obra aneb Které typy hvězd jsou životu příznivé a které ne

27. 4. 2017

účast organizátorského týmu na Academia Film Olomouc – seminář se nekoná

4. 5. 2017

Antonín Knížek: Počátky chemické abiogenese – vznik organických látek na rané Zemi, ve vesmíru a vůbec