Policzyli brakujące miliardy lat. Wiadomo, co naprawdę zjadało skały
Nowe datowania pokazują, że gigantyczna przerwa w zapisie skalnym, znana jako Wielka Niezgodność, zaczęła się formować setki milionów lat wcześniej, niż wskazywały dotychczasowe hipotezy.
Na ścianach Wielkiego Kanionu, widać coś, co od ponad stu lat spędza geologom sen z powiek. Młodsze, stosunkowo cienkie warstwy piaskowca liczące około 500 mln lat leżą tam bezpośrednio na skałach, które są starsze o ponad miliard lat. Takie nagłe przeskoki wieku, gdzie młode osady spoczywają na znacznie starszym podłożu, powtarzają się na wielu kontynentach. Geolodzy nazywają je niezgodnościami, a tę największą ochrzcili mianem Wielkiej Niezgodności. To luka w skalnym archiwum, w której brakuje całych rozdziałów historii Ziemi.
Przez lata najpopularniejsze wyjaśnienia wskazywały na dwa wielkie wydarzenia późnego proterozoiku, czyli okresu sprzed mniej więcej miliarda do kilkuset milionów lat. Jedna szkoła twierdziła, że skały starły ogromne lądolody podczas tzw. epoki Ziemi Śnieżki, gdy nasz glob miał być niemal cały przykryty lodem. Druga podkreślała rolę superkontynentu Rodinia: jego wypiętrzenie miało wynieść stare skały wysoko, wystawić je na niszczący wpływ atmosfery i rzek, a potem zetrzeć je niemal do gołego fundamentu.
Obie wizje łączyło jedno: główny etap erozji miał nastąpić stosunkowo późno, niedługo przed tzw. eksplozją kambryjską, czyli gwałtownym pojawieniem się zróżnicowanego życia morskiego około 540 mln lat temu. W tej układance Wielka Niezgodność była wręcz podejrzana o udział w tym biologicznym przeskoku – miała zasilić oceany w minerały i składniki odżywcze.
Chińskie skały mówią, że wszystko zaczęło się dużo wcześniej
Nowe badania skał z północnych Chin każą tę historię napisać całkowicie od nowa. Zespół pod kierunkiem geologa Lianga Duana przyjrzał się miejscom, gdzie Wielka Niezgodność jest doskonale wyeksponowana. Młodszy, jasny piaskowiec datowany na około 520 mln lat spoczywa tam bezpośrednio na ciemnym granicie, którego wiek sięga mniej więcej 2,18 mld lat.
Sama różnica wieku to jeszcze nie wszystko. Ważne było pytanie, kiedy te stare skały znalazły się blisko powierzchni i mogły zacząć być intensywnie ścierane przez wiatr, wodę i lód. Tego nie widać gołym okiem. Trzeba zajrzeć do minerałów w środku skał.
Badacze wykorzystali zestaw termochronometrów, czyli metod datowania opartych na rozpadzie promieniotwórczym i wrażliwości minerałów na temperaturę. Wybrane minerały działają tu jak maleńkie zegarki – kiedy skała jest głęboko w skorupie, gorąco kasuje ich pamięć. Gdy wraz z wypiętrzaniem i erozją wędruje ku chłodniejszym, płytszym partiom, zegar się uruchamia.
Analiza stanowisk pokazała, że badane granity gwałtownie się wychładzały między około 2,1 a 1,6 mld lat temu. Z ich historii termicznej wynika, że przemieszczały się w tym czasie z głębokości rzędu 12 km aż w okolice powierzchni. Innymi słowy, proces wypiętrzania i erozji musiał ruszyć na dobre kilkaset milionów lat przed powstaniem Rodinii i epizodami globalnych zlodowaceń.
Autorzy wiążą to z jeszcze starszą układanką kontynentów: superkontynentem Columbia (nazywanym też Nuna), który miał istnieć mniej więcej 2 mld lat temu. Jego formowanie się, a później rozpad mogły wywołać falę orogenezy, czyli budowy gór i związanej z tym erozji na skalę planetarną.
Jeśli ta interpretacja jest prawidłowa, to Wielka Niezgodność nie jest pamiątką po jednym kataklizmie, ale efektem długiego, wieloetapowego zdzierania kontynentów, które zaczęło się znacznie wcześniej, niż dotąd zakładano.
Boring Billion wcale nie było takie nudne
Najbardziej zaskoczona wynikami jest część badaczy, którzy od lat określali okres między mniej więcej 1,8 a 0,8 mld lat temu mianem nudnego miliarda. W podręcznikach pojawia się on jako czas geologicznej i biologicznej stabilizacji: mało spektakularnych gór, bardzo powolna ewolucja, niewielkie zmiany w atmosferze i oceanach.
Nowe datowania sugerują coś wręcz przeciwnego, przynajmniej w niektórych regionach Ziemi mogło dochodzić do gwałtownego wypiętrzania i ścierania gór już około 2 mld lat temu. Jeżeli podobny sygnał uda się potwierdzić na innych kontynentach, trzeba będzie zmienić wyobrażenie o tym okresie jako o statycznym tle między wcześniejszymi a późniejszymi dramatami geologicznymi.
Zmieniłoby to także sposób, w jaki patrzymy na długotrwałe cykle obiegu pierwiastków. Silna erozja to nie tylko znikające góry, lecz także gigantyczne ilości osadów i rozpuszczonych minerałów, które trafiają do mórz. To z kolei wpływa na skład chemiczny oceanów, ilość tlenu w atmosferze i warunki życia mikroorganizmów. Jeśli część tego procesu przesuniemy o setki milionów lat wstecz, zmienia się historia nie tylko skał, ale również środowiska, w którym rozwijało się wczesne życie.
Czy to koniec związku między Wielką Niezgodnością a eksplozją kambryjską?
Od kilku lat popularna była wizja, w której Wielka Niezgodność i eksplozja kambryjska tworzą parę wręcz idealną. Najpierw gigantyczna erozja ściera stare kontynenty, wrzucając do oceanów ogromne ilości fosforu, wapnia i innych pierwiastków. Chwilę później, gdy środowisko jest już dokarmione, w morzach nagle pojawia się bogactwo nowych form życia – pierwsze skorupy, szkielety, intensywne drążenie dna.
Nowe wyniki z Chin mocno utrudniają tak prostą opowieść. Jeżeli główna fala erozji, która stworzyła Wielką Niezgodność, ruszyła już około 2 mld lat temu, to nie można jej po prostu postawić tuż przed progiem kambru. Oczywiście późniejsze zlodowacenia i ruchy kontynentów zapewne dołożyły swoje, ale nie są już jedynymi podejrzanymi.
Zobacz także:
Część badaczy pozostaje sceptyczna wobec tej rewolucji. Wskazują, że dane z jednego regionu to za mało, by rozwiązać globalną zagadkę. Zwracają też uwagę, że sam fakt wypiętrzenia skał nie musi automatycznie oznaczać równie intensywnej erozji na powierzchni. Do tego potrzebne są dodatkowe dowody, np. z osadów w dawnych basenach morskich.
Mimo tych zastrzeżeń nowe datowania zmuszają do poszukiwania bardziej złożonych scenariuszy. Zamiast jednej wielkiej fali osadów tuż przed kambrem, geolodzy coraz częściej rozważają długotrwałe skubanie starego podłoża: fale erozji i sedymentacji powtarzające się w różnych miejscach i czasach, które razem dały efekt widoczny dziś jako globalną przerwę w zapisie skalnym.
