Ледник на экваторе и метровые грибы. 8 эпох в истории Земли, когда ее вид сильно отличался от современного
История Земли наполнена периодами, когда ее облик и атмосфера кардинально отличались от современного - от горячего планетарного парника до заснеженных пустошей ледниковых периодов. Эти эпохи оставили свой след в эволюции и климате нашей планеты.
РБК-Украина (проект Styler) рассказывает о периодах в истории Земли, когда ее вид существенно отличался от нынешнего.
При подготовке материла использовались следующие источники: Wikipedia, OpenGeology, Dynamic Earth, New Scientist, Earth How.
Катархей (огромная Луна и горячая атмосфера)
Время: примерно 4,5 миллиарда лет назад
Примерно 4,5 миллиарда лет назад, во время формирования Земли из протопланетного облака, окружавшего молодое Солнце, планета была экстремально горячей и покрыта расплавленной лавой.
В это же время начала формироваться ее ранняя атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, водорода и водяного пара, с температурой около 230 градусов по Цельсию и плотностью в 27 раз выше, чем сегодняшняя земная атмосфера.
При этом с Землей столкнулась планета размером с Марс, названная Тейей. Оторванніе части Земли сформировали Луну, которая находилась очень близко - на расстоянии всего около 22 тысяч километров. Сейчас до нее 384,4 тысячи километров.
Это создавало впечатление гигантского огненного шара на небе. Однако жизни на Земле в то время не было, поэтому это великолепие осталось незамеченным.
Примерно через 5 миллионов лет океан магмы остыл, образовав земную кору, и сформировались первые океаны с жидкой водой из водорода и кислорода, выделившихся из мантии.
Несмотря на температуру в 200 градусов по Цельсию, вода оставалась жидкой из-за высокого атмосферного давления. День на Земле тогда продолжался всего 6 часов, так быстро планета вращалась после столкновения с Тейей.
Земля примерно 4,5 миллиарда лет назад (фото: Wikimedia)
Ранний архей (оранжевый воздух и фиолетовые моря)
Время: 3,8-2,5 миллиарда лет назад
В те далекие времена Землю можно было скорее назвать Планетой Воды, так как суши на ее поверхности еще не было. Древние континенты еще не поднялись над океанами, выступая лишь в виде горячих вулканических островов. Газы, выбрасываемые вулканами, способствовали образованию все более сложных молекул, вероятно, благодаря им возникла жизнь.
Бактерии и другие одноклеточные организмы, обитавшие на мелководье и образовывавшие микробные маты на камнях, могли быть первыми формами жизни на планете.
Кислород в атмосфере составлял менее 0,001 процента от сегодняшнего уровня, преобладал углекислый газ, азот и метан, придавая Земле оранжевый оттенок в космическом плане, напоминающий Титан, спутник Сатурна. Это, вероятно, позволяет ученым предполагать возможность простейшей жизни на Титане.
Кроме того, молекулярные биологи полагают, что в период между 3,5 и 2,4 миллиарда лет назад в океанах Земли процветали ранние формы фотосинтеза. Эти организмы использовали не хлорофилл, а ретиналь, что придавало морям и океанам фиолетовый оттенок.
Ранний архей (фото: Earth-logs)
Скучный миллиард (черные, красные и розовые океаны)
Время: 1,8 миллиарда лет - 720 миллионов лет назад
Не только фиолетовый цвет был характерен для океанов нашей планеты в течение ее истории. Примерно 1,8 миллиарда лет назад начался период, известный как "Скучный миллиард", который ученые называют "самым унылым временем в истории Земли" или "Средними веками Земли". Эти названия отражают малую научную активность в течение 1,08 миллиарда лет, когда на планете практически ничего не происходило.
Климат оставался крайне стабильным, без периодов заморозков или потеплений. Эволюция живых организмов протекала медленно: в океанах преобладали цианобактерии, вырабатывавшие кислород, и красные водоросли, в то время как на суше жизни почти не было, за исключением некоторых бактерий и протолишайников.
Продолжительность суток оставалась почти неизменной и составляла около 19 часов.
Тем не менее, в этот период все же происходили некоторые интересные явления. Например, в начале "Скучного миллиарда" из-за обильного отложения железа в водах океанов они приобрели красный оттенок.
Затем анаэробные цианобактерии, использующие сероводород вместо кислорода, заставили воду стать темно-бирюзовой, а в некоторых местах она приобрела молочно-бирюзовый оттенок. Этот разноцветный хаос был назван океаном Кэнфилда в честь геохимика, который его описал.
"Скучный миллиард" (фото: Cosmos Magazine)
Криогений (ледники на экваторе)
Время: 720-635 миллионов лет назад
Даже не увлекающиеся палеонтологией иногда слышали о ледниковом периоде, когда по заснеженным тундрам бродили мамонты и шерстистые носороги. Это был период плейстоцена, начавшийся 2,6 миллиона лет назад и закончившийся 11,7 тысяч лет назад.
Однако в истории нашей планеты были и более суровые периоды заморозков, которые даже мамонты, если бы они тогда существовали, не выдержали бы. Приблизительно 720 миллионов лет назад Земля погрузилась в криогенный период, так названный из-за сильного похолодания на ее поверхности.
В атмосфере планеты уменьшилось содержание углекислого газа, парниковый эффект ослаб, и глобальная температура опустилась настолько низко, что климат на экваторе стал аналогичным современному климату Антарктиды.
Ученые дали планете того времени даже название - Земля-снежок. Становясь больше, ледники сильно увеличивали альбедо (способность отражать солнечное излучение), что усиливало охлаждение. Постепенно Земля превратилась в огромный снежный шар.
Но это не повлияло на жизнь тех времен, поскольку суша тогда была безлюдной, а живые организмы обитали только в океанах.
Криогенный период завершился из-за увеличившейся вулканической активности. Вулканы выбрасывали в атмосферу огромные количества CO2 - в 13 раз больше, чем человеческая деятельность. Парниковый эффект возобновился, и Земля начала размораживаться.
Так земля могла выглядить в Криогений (фото: Wikimedia)
Эдиакарский период (райский)
Время: около 635-538,8 миллиона лет назад
Более 500 миллионов лет назад на Земле не существовало концепции хищничества. Различные виды животных сосуществовали друг с другом, не атакуя и не питаясь другими особями своего вида.
Тем не менее, существуют сомнения у ученых относительно того, существовали ли животные вообще в это время. Возможно, в то время на Земле преобладали лишь грибы, лишайники, водоросли или даже простые микроорганизмы.
На поверхности планеты не было жизни, но она цвела на дне океанов. Там странные существа паслись на просторных полях, заселенных фотосинтезирующими цианобактериями, которые ученые называют Садами Эдиакары. В воде плавали медузы, а на дне обитали морские грибы и актинии.
Самые удивительные создания тех времен совершенно отличались от существующих сегодня. Например, дикинсонии - плоские мягкотелые существа овальной формы, достигавшие длины 1,4 метра и напоминавшие одеяло, ползали по дну и питались бактериальными матами.
Также были колонии цианобактерий, выглядевшие как зеленоватая плесень, и чарния - организм неясной природы, напоминавший лист с зигзагообразно расположенными сегментами и фильтровавший питательные вещества из воды.
Хотя чарния росла на дне, ученые считают ее животным, а не водорослью, из-за ее необычного вида. Еще одним интересным представителем была инария - существо, напоминающее луковицу чеснока и длиной до 12 сантиметров.
Несмотря на разнообразие животного мира в эдиакарских садах, не было замечено хищников. Животные того времени не обладали когтями, клыками, панцирями или шипами.
Однако в начале раннего кембрия распад суперконтинентов, повышение уровня морей и изменение состава атмосферы привели к кризису питательных веществ. Это стимулировало появление хищных животных, включая морских членистоногих.
Жизнь в эдиакарский период (фото: Wikimedia)
Силурийский и девонский периоды (царство восьмиметровых грибов)
Время: 443,8-358,9 миллиона лет назад
Примерно 400 миллионов лет назад на Земле царили прототакситы - огромные древние грибы, которые были самыми крупными сухопутными организмами своего времени. Они отличались от современных грибов тем, что у них не было шляпок, только стебли.
Прототакситы могли достигать в диаметре 1 метра и в высоту до 8,8 метра. Они расширялись не только вверх, но и вширь, что придавало им вид кольцевых образований, подобных современным деревьям.
Интересно отметить, что в то время еще не существовали деревья. Наиболее ранние растения, такие как куксония, вырастали всего на 6 сантиметров, а более крупная барагванатия достигала всего лишь 20 сантиметров в высоту и поднималась над мхом, покрывавшим землю.
Однако по мере развития растений, те, которые могли фотосинтезировать, вытеснили прототакситы и стали доминирующими в растительном мире.
Поверхность планеты в силурийский и девонский периоды (фото:Sam Noble Museum)
Граница пермского и триасового периодов (самый смертоносный)
Время: 251,9 миллиона лет назад
В конце пермского периода произошло самое разрушительное вымирание видов в истории Земли. В этом катастрофическом событии погибли целых 81 морских и 70 процентов наземных позвоночных видов, а также огромное количество насекомых.
Причина этого массового вымирания была связана с резким размножением одноклеточных организмов под названием Methanosarcina в конце пермского периода. Ученые считают, что это произошло из-за удачной мутации, позволившей этим микробам переваривать ацетат. Кроме того, усилилась вулканическая активность, создавшая благоприятные условия для размножения этих организмов.
Methanosarcina в процессе своей жизнедеятельности выделяли огромное количество метана и сероводорода. Это привело к кислотности воды в океанах и невозможности для жизни большинства организмов. Накопление углекислоты и метана также привело к сильнейшему парниковому эффекту, а уровень кислорода в атмосфере резко снизился.
Особенно отвратительным был запах сероводорода, который выделяли бактерии. Это вещество имеет запах тухлых яиц.
С точки зрения палеонтологии пермское вымирание было относительно коротким - всего около 50 000 лет. После этого вулканическая активность уменьшилась, количество бактерий Methanosarcina сократилось, и уровень газов в атмосфере стабилизировался. Однако в течение этих лет атмосфера Земли была насыщена неприятными запахами.
Пермское вымирание (фото: Earth Archives)
Меловой период (зеленые леса в Арктике и Антарктике)
Время: 145-66 миллионов лет назад
Сегодня жизнь в районах вокруг Северного и Южного полярных кругов представляет собой суровую и унылую картину. Там ужасно холодно, и, за исключением некоторых лишайников, растительности практически нет. Единственными обитателями на севере являются белые медведи, на юге - пингвины. Это и есть все виды животного мира в этом регионе.
Однако в эпоху динозавров полярные области нашей планеты были настоящими райскими уголками. В то время атмосфера содержала в 2,5 раза больше углекислого газа, что превратило Землю в огромную теплицу, и средняя температура на планете была на десяток градусов выше. Полярные шапки отсутствовали, а уровень моря был выше на 170 метров.
Антарктика была покрыта плотными лесами, сравнимыми с современными лесами южного умеренного климата, наподобие лесов современной Австралии. В болотах на территории нынешней Антарктиды обитали лягушки, почти неотличимые от современных.
Средняя годовая температура на континенте составляла 15-21 градус по Цельсию, а на самом южном полюсе не опускалась ниже 13 градусов. В Арктике также процветали лиственные леса, а вблизи полюса обитали динозавры и крокодилы.
Как могла выглядеть Антарктида в меловой период (фото: BBC Earth)