Przez długi czas okres między 1,8 a 0,8 miliarda lat temu uważano za geologicznie i biologicznie stagnacyjny, nazywając go nawet “nudnym miliardem lat”. Najnowsze badania naukowców z University of Sydney podważają tę koncepcję, pokazując, że ten pozornie spokojny czas był w rzeczywistości kluczowy dla stworzenia warunków niezbędnych do rozwoju eukariontów – przodków wszystkich złożonych form życia, od grzybów po rośliny i zwierzęta.
Między 1,8 a 0,8 miliarda lat temu wcale nie było tak “nudno”
Kiedy Nuna rozpadła się około 1,46 miliarda lat temu, doszło do spektakularnych zmian w ukształtowaniu planety. Długość płytkich szelfów kontynentalnych wzrosła wówczas ponad dwukrotnie, osiągając około 130 tys. km. Dla porównania, współcześnie mierzy ona ok. 170 tys. km. Te rozległe, nasłonecznione obszary morskie stały się idealnymi inkubatorami życia, oferując stabilne, natlenione środowiska o umiarkowanych warunkach.
Czytaj też: Ziemia traci równowagę energetyczną. Półkula północna pochłania coraz więcej światła słonecznego
Równie istotne okazały się zmiany w procesach geologicznych. Rozproszenie kontynentów doprowadziło do reorganizacji granic płyt tektonicznych i skrócenia stref subdukcji. W efekcie emisje wulkanicznego dwutlenku węgla spadły ponad dwukrotnie – z ok. 30 mln ton węgla rocznie przed rozpadem Nuny do zaledwie 10 mln ton między 1,6 a 1,27 mld lat temu. Jednocześnie ekspansja zboczy grzbietów śródoceanicznych zwiększyła magazynowanie węgla w skorupie oceanicznej poprzez proces, w którym woda morska przesiąka przez pęknięcia, nagrzewa się, a zawarty w niej dwutlenek węgla zostaje usunięty podczas produkcji wapienia.
Ten podwójny mechanizm – zmniejszenie emisji przy jednoczesnym wzroście magazynowania – ochłodził klimat Ziemi i zmienił chemię oceanów. Długoterminowe zmniejszenie aktywności wulkanicznej i związane z tym globalne ochłodzenie prawdopodobnie ograniczyły intensywność wietrzenia oksydacyjnego, pozwalając na gromadzenie się większych ilości tlenu w atmosferze zamiast jego zużywania w reakcjach chemicznych ze skałami.
Nieprzypadkowo pierwsze skamieniałości eukariontów pojawiły się około 1,05 mld lat temu, dokładnie w okresie maksymalnego rozproszenia kontynentów i największej rozciągłości płytkich mórz. Te rozległe pasywne krawędzie kontynentalne stworzyły wówczas idealne warunki dla dywersyfikacji organizmów wymagających tlenu do życia, oferując im stabilność, dostęp do światła słonecznego i odpowiednie natlenienie.
Tak szczegółowe rekonstrukcje były możliwe dzięki zaawansowanym narzędziom badawczym. Naukowcy z grupy EarthByte wykorzystali nowo opracowany model tektoniki płyt z dynamicznymi granicami, pokrywający ostatnie 1,8 mld lat. Wykorzystują oni oprogramowanie open-source, takie jak GPlates, pyGPlates czy GPlately do budowania tak zwanej “głębokoczasowej wirtualnej Ziemi” – cyfrowej rekonstrukcji naszej planety z odległej przeszłości.
Co ważne, wszystkie dane i procedury badawcze są publicznie dostępne, co stanowi doskonały przykład otwartej nauki. Dzięki temu każdy może zweryfikować wyniki i wykorzystać je w dalszych badaniach. Warto przy tym zauważyć, że choć współpraca naukowców z przemysłem, jak w przypadku projektu STELLAR z firmą BHP, może budzić pewne kontrowersje, to właśnie takie partnerstwa często przyspieszają rozwój metod badawczych.
Badanie opisane w Earth and Planetary Science Letters po raz pierwszy ilościowo powiązało rekonstrukcje tektoniki płyt z głębokiego czasu z długoterminowym odgazowaniem węgla i biologicznymi kamieniami milowymi. Okazuje się, że okres środkowego proterozoiku, wcześniej uważany za mało interesujący, był w rzeczywistości kluczowy dla ewolucji życia – to wtedy komórki eukariotyczne wyewoluowały z prostszych przodków prokariotycznych.
Zrozumienie tych procesów ma znaczenie nie tylko akademickie. Pokazuje, jak głęboko powiązane są procesy geologiczne z ewolucją życia i klimatem. Ta wiedza może pomóc w lepszym przewidywaniu przyszłych zmian środowiskowych, choć warto pamiętać, że współczesne zmiany klimatyczne wywołane przez człowieka przebiegają znacznie szybciej niż te naturalne, geologiczne procesy. Mimo imponującego postępu w rekonstrukcji dawnych dziejów Ziemi, wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi, co tylko podkreśla złożoność mechanizmów kształtujących naszą planetę.