Antarktida dažniausiai įsivaizduojama kaip ledu sukaustytas žemynas, tačiau po storu ledo skydu gali slypėti gerokai dramatiškesnė istorija. Naujas tyrimas rodo, kad po Antarktidos ledu gali būti užkastos senovinių kalnų grandinių „šaknys“, kadaise prilygusios šiandienos Himalajams.
Mokslininkų teigimu, šie milžiniški kalnai galėjo prisidėti prie sąlygų, kurios vėliau leido suklestėti sudėtingai gyvybei vandenynuose. Idėja paremta ne tiesioginiais gręžiniais, o itin patvarių mineralų, cirkonų, analize.
Kas išdavė senovinius superkalnus
Cirkonai yra itin atsparūs kristalai, išsaugantys uolienų „parašą“ net tada, kai pačios uolienos seniai suirusios. Jų cheminė sudėtis ir urano bei švino izotopų santykiai leidžia datuoti, kada ir kokiomis sąlygomis susiformavo uolienos, iš kurių šie grūdeliai kilo.
Kadangi daugiau nei 99,5 proc. Antarktidos dengia ledas, tiesiogiai tirti žemyno geologiją sunku. Todėl tyrėjai rėmėsi cirkonais, kurie iš Antarktidos buvo pernešti į vandenynų nuosėdas, ir sujungė 1 712 naujai ištirtų grūdelių duomenis su ankstesniais Antarktidos cirkonų tyrimais.
Analizė atskleidė ypač ryškų amžiaus „piką“ laikotarpiu maždaug prieš 650–450 milijonų metų, kai formavosi superžemynas Gondvana. Įtraukus Antarktidos duomenis į pasaulinę duomenų bazę, Gondvanos kalnodaros signalas tapo vienu didžiausių tokio tipo pėdsakų visame rinkinyje.
Nuo kalnų erozijos iki deguonies
Vienas svarbiausių tyrimo akcentų – dalis cirkonų rodo susidarymą sąlygomis, būdingomis itin aukštų kalnų giluminėms „šaknims“, kur uolienas veikia didžiulis slėgis. Tai sustiprina hipotezę, kad susidūrus dabartinės Antarktidos, Indijos, Australijos ir Kalahario kratonų masyvams galėjo iškilti Himalajų masto kalnų juostos.
Tokie kalnai kyla ne vien tam, kad vėliau būtų nušlifuoti erozijos. Ardant kalnams, į aplinkinius vandenynus patenka didžiuliai kiekiai nuosėdų ir cheminių elementų, ypač fosforo ir geležies, kurie skatina pirminę produkciją – dumblių ir cianobakterijų augimą.
Didesnė pirminė produkcija reiškia daugiau organinės medžiagos ir daugiau fotosintezės metu pagaminamo deguonies. Tačiau vien gamybos nepakanka: kad deguonies lygis atmosferoje augtų, dalis organinės anglies turi būti greitai palaidota nuosėdose, kitaip ji suyra ir deguonis vėl „sunaudojamas“ cheminėse reakcijose.
Tyrėjai teigia, kad Gondvanos kalnų erozija galėjo sukurti būtent tokį mechanizmą: didžiuliai nuosėdų srautai greitai užklojo organine anglimi ir sulfidu turtingas nuogulas, padėdami ilgesniam laikui „užrakinti“ anglį ir taip palengvindami deguonies kaupimąsi.
Ar tai paaiškina gyvūnų įvairovės šuolį?
Mokslininkai pabrėžia, kad nenori tiesiogiai teigti, jog Antarktidos superkalnai sukėlė kambro sprogimą – laikotarpį, kai ankstyvajame paleozojuje sparčiai išaugo gyvūnų įvairovė. Greičiau kalbama apie palankias aplinkos sąlygas: daugiau maisto jūrų ekosistemose, daugiau deguonies ir daugiau cheminių „statybinių blokų“, reikalingų, pavyzdžiui, mineralizuotiems skeletams.
Vis dėlto lieka neapibrėžtumų. Tyrėjai pripažįsta, kad atmosferos deguonies kilimo laikas ir mastas nėra pakankamai tiksliai rekonstruoti, o jų skaičiavimai patys savaime dar neįrodo priežastinio ryšio.
Taip pat minimi ir ankstesni, maždaug prieš 800 milijonų metų fiksuojami deguonies chemijos pokyčiai, kurių šis modelis iki galo nepaaiškina. Nepaisant to, nauji cirkonų duomenys sustiprina bendrą scenarijų: žemynams susidūrus kyla kalnai, jie ardomi, maistinės medžiagos užlieja vandenynus, o nuosėdos padeda palaidoti anglį – ir po ilgo geologinio „grandininio“ proceso gyvybei atsiveria naujos galimybės.
Jei po Antarktidos ledu iš tiesų slypi senųjų kalnų „šaknys“ ir dalis milžiniškų nuosėdinių kūnų, ateities tyrimai – nuo geofizinių matavimų iki kryptingesnių gręžinių – galėtų pateikti dar tvirtesnių įrodymų. Kol kas cirkonai primena, kad net ledo tyloje gali būti užkoduota istorija, pakeitusi visos planetos biologinę raidą.
Tyrimas publikuotas mokslo žurnale „Earth and Planetary Science Letters“.