Onze planeet was ooit een sneeuwbal. Tussen ongeveer 635 en 720 miljoen jaar geleden was de aarde volledig bedekt met dik ijs. Hoewel deze periode destijds enigszins onvruchtbaar was, bleek deze periode uiteindelijk cruciaal voor de domesticatie van het complexe leven op aarde. Nu denkt een internationaal team van wetenschappers dat ze het meest complete geologische record van ‘Sneeuwballand’ hebben gevonden in de Port Askaig-formatie in Schotland en Ierland. Deze enorme rotsgroep ontstond waarschijnlijk tussen 662 en 720 miljoen jaar geleden, net vóór de grote bloei van het leven. De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een onderzoek dat op 15 augustus werd gepubliceerd Publicatieblad van de Geological Society of London.
“Deze rotsen registreren een tijd waarin de aarde bedekt was met ijs”, zegt Graham Shields, co-auteur van het onderzoek en geoloog aan de Universiteit van Londen. “Al het complexe, meercellige leven, zoals dieren, is ontstaan uit deze diepvries, en het eerste bewijsmateriaal in het fossielenarchief verscheen kort nadat de planeet was ontdooid.”
[Related: ‘Dark’ archaeologists scour melting ice for ancient artifacts.]
IJs schept leven?
De unieke rotsen in dit onderzoek dateren uit de 60 miljoen jaar durende Sturt-ijstijd. Dit is een van de twee grote bevriezingen tijdens de Cryogenische periode (tussen 635 en 720 miljoen jaar geleden). Miljarden jaren vóór de Cryogen was de planeet veel warmer, maar het leven op aarde bestond voornamelijk uit eencellige organismen en algen.
Na deze diepe bevriezing begon waarschijnlijk het complexe leven te ontstaan. De meeste dieren die vandaag de dag leven, zijn in sommige fundamentele opzichten vergelijkbaar met levensvormen die zich meer dan 500 miljoen jaar geleden ontwikkelden. Een van de heersende theorieën achter deze explosie van leven is dat de extreme kou mogelijk de opkomst van altruïsme heeft bevorderd. Eencellige organismen leerden op de een of andere manier met elkaar samenwerken en vormden zo meercellig leven.
Aangenomen wordt dat zowel de opmars als de terugtrekking van het ijs over de aarde gedurende duizenden jaren hebben plaatsgevonden – relatief snel in geologische termen. De snelheid is waarschijnlijk te wijten aan het albedo-effect, waarbij hoe meer ijs er is, hoe meer zonlicht terug de ruimte in wordt gereflecteerd en omgekeerd.
“Het terugtrekken van het ijs zou catastrofaal zijn. “Het leven was gewend aan tientallen miljoenen jaren van diepvriezen”, zei Shields. “Als de wereld eenmaal zou opwarmen, zou al het leven zich moeten meten in een wapenwedloop om zich aan te passen. Wat overleefde waren de voorouders van alle dieren.”
[Related: First rocks recovered from Earth’s mantle.]
Het ijs van gisteren leidt naar de rotsen van vandaag
Op zoek naar hard bewijs van deze periode keek het team naar de Port Askaig Formatie. Deze rotsformatie omspant wat nu Ierland en Schotland is en bestaat uit verschillende lagen die op sommige plaatsen wel een halve mijl dik zijn.
Eén uitloper die is ontdekt op een groep Schotse eilanden, de Garvelachs genaamd, bevat geologisch bewijs van de overgang van onze planeet van warm en tropisch naar bevroren sneeuwbal tijdens de Sturtian-ijstijd. Ter vergelijking: andere gesteenten die zich in dezelfde tijd in Noord-Amerika en Afrika hebben gevormd, laten deze klimaattransitie niet zien.
“De rotslagen die bij Garvelachs worden blootgelegd, zijn mondiaal uniek. Onder de rotsen die tijdens de onvoorstelbare kou van de Sturt-ijstijd zijn ontstaan, liggen 70 meter diepte [229 feet] oudere carbonaatgesteenten gevormd in tropische wateren”, zei co-auteur en UCL-promovendus Elias Rugen in een verklaring. “Deze lagen registreren een tropisch marien milieu met overvloedig cyanobacterieel leven dat geleidelijk koeler werd, wat het einde markeerde van ongeveer een miljard jaar gematigd klimaat op aarde.”
Het team verzamelde zandsteenmonsters van de Port Askaig-formatie en van de oudere, 70 meter dikke Garbh Eileach-formatie daaronder. Ze analyseerden kleine permanente mineralen, zirkonen genaamd. Deze mineralen zijn van cruciaal belang voor het dateren van gesteenten – zelfs op de maan – omdat ze het radioactieve element uranium bevatten. Dit element vervalt met een constante snelheid, zodat geologen op basis van deze vervalsnelheid een idee kunnen krijgen van hoe oud gesteente is. Zirkonen en ander geochemisch bewijs geven aan dat de rotsen hier tussen 662 en 720 miljoen jaar geleden zijn afgezet.
Volgens het team zou de nieuwe datering van de rotsen het bewijs kunnen leveren om de locatie officieel tot een markering voor het begin van de Cryogene periode in het geologische record te verklaren. Bekend als de Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP), noemen sommige wetenschappers deze marker een gouden piek omdat er soms stekels in de rots worden geslagen om de grens te markeren. De Internationale Unie voor Geologische Wetenschappen overweegt de valuta als de ontsluitingen bij Garvelachs een gouden piek zullen ontvangen.