Międzynarodowy zespół badaczy dokonał niezwykłego odkrycia. Granice między epokami i okresami geologicznymi tworzą ukrytą strukturę matematyczną, co może fundamentalnie zmienić nasze rozumienie przeszłości Ziemi. To trochę tak, jakby natura miała swój własny, precyzyjny harmonogram, który dopiero zaczynamy odczytywać.
Wielofraktalna natura ziemskich przemian
Naukowcy analizujący dane z Międzynarodowej Komisji Stratygrafii oraz ślady pozostawione przez organizmy morskie skupili się na eonie fanerozoicznym sprzed około 540 milionów lat. Badania objęły mikroskopijne skamieniałości morskie zwane konodontami, wymarłe głowonogi znane jako amonoidy, kolonialne zwierzęta morskie, czyli graptolity oraz wapienny nanoplankton.
Czytaj także: Nabroiliśmy. To ludzie odpowiadają za to, że Ziemia się chwieje, a dni są coraz dłuższe
Wyniki badań pokazują, że zdarzenia geologiczne nie rozkładają się równomiernie, lecz tworzą skupiska oddzielone długimi okresami względnego spokoju. Ten wzorzec opisano jako system wielofraktalny, wymagający całego spektrum wykładników do opisania swojej dynamiki. To zaskakujące podobieństwo do innych naturalnych systemów, które obserwujemy w topografii gór czy nawet w ludzkim ciele.
Matematyczny model zmian na Ziemi
Badacze opracowali nowy model teoretyczny zwany Złożonym Procesem Wielofraktalno-Poissonowskim. Sugeruje on, że zdarzenia geologiczne są zagnieżdżone w sobie, tworząc kaskadowy wzorzec zmienności. To odkrycie ma szczególne znaczenie, ponieważ systemy wielofraktalne występują powszechnie w przyrodzie – od dynamiki bicia serca po aktywność mózgu.
Jednym z kluczowych ustaleń jest określenie zewnętrznej skali czasowej Ziemi. Okazuje się, że potrzeba co najmniej 500 milionów lat, a idealnie miliarda lat, aby ujawnił się pełny zakres naturalnej zmienności naszej planety. Średnia data rozpoczęcia megaklimatu, czyli długoterminowego reżimu klimatycznego, sięga 780 plus/minus 280 milionów lat temu.
Wyzwania w interpretacji zapisu geologicznego
Analizy ujawniły występowanie dwóch zjawisk znanych jako efekty Sadlera. Pierwszy z nich wskazuje, że niekompletność zapisu geologicznego wzrasta wraz z jego rozdzielczością, podczas gdy drugi pokazuje, że niekompletność rośnie również z długością badanej próbki. Ogon rozkładu prawdopodobieństwa interwałów między granicami geologicznymi skaluje się z wykładnikiem około 3,3, co sugeruje ogromną zmienność z okazjonalnie bardzo dużymi lukami czasowymi.
Nowe perspektywy w modelowaniu planety
Badania opublikowane w Earth and Planetary Science Letters wprowadzają nowy sposób myślenia o zmianach na Ziemi. Gęstość czasowa zdarzeń granicznych została uznana za nowy paleoindykator – narzędzie do badania przeszłego klimatu i warunków środowiskowych. Silna przerywaność wskazuje, że największa skala megaklimatu wynosi co najmniej około 0,5 miliarda lat.
Czytaj także: Ziemia robi się coraz bardziej sucha. Te zmiany mogą być nieodwracalne
To odkrycie zmienia sposób modelowania przyszłych zmian planetarnych. Zamiast traktować zdarzenia geologiczne jako przypadkowe, naukowcy mogą teraz uwzględnić ich hierarchiczną, matematyczną strukturę. Natura zawsze potrafi zaskoczyć, a nasza wiedza o ziemskich procesach wciąż pozostaje fragmentaryczna. Być może jednak właśnie udało nam się dostrzec pierwsze zarysy większego, matematycznego porządku ukrytego w geologicznej historii naszej planety.