Neoproterozoiczne odliczanie do biologicznego "wielkiego wybuchu"

Przyjazne życiu środowisko na Ziemi, które znamy dzisiaj, powstało około 780 a 540 milionów lat temu. W tym okresie superkontynent Rodinia był już uformowany i zaczął się rozpadać wzdłuż równika. Podczas tego rozpadu udokumentowano masową aktywność wulkaniczną, która zmieniła skład chemiczny naszej atmosfery i oceanów. Zmiany te doprowadziły do serii okresów zlodowacenia, z których co najmniej dwa miały zasięg globalny. Te globalne zlodowacenia były jednak krytyczne dla powstania życia w formie, jaką znamy dzisiaj. Po zlodowaceniach, oceany były bogate w nutrienty, które pozwoliły na rozkwit życia. Rozkwit życia w oceanie doprowadził do szybkiego wzrostu koncentracji tlenu w atmosferze, co pozwoliło na dalszy rozwój bardziej złożonych form życia. Wraz ze wzrostem koncentracji tlenu w atmosferze, w krytycznym okresie około 541 milionów lat temu, zwanym biologicznym „wielkim wybuchem”, pierwszy raz pojawiło się życie wielokomórkowe. Ten wielki wybuch wyznacza moment, w którym biologiczna różnorodność życia znacząco wzrosła.

dr Ashley Gumsley, fot. Łukasz Bera Ten globalny konsensus nie jest jednak pozbawiony kontrowersji. Wiele mechanizmów, które umożliwiły nagromadzenie tlenu w atmosferze oraz rozwój życia wielokomórkowego, pozostaje nie do końca rozpoznanych. Jedną ze wskazówek do lepszego zrozumienia tej kontrowersji jest kontekst uzyskany przez dokładną i precyzyjną geochronologię (tj. datowanie bezwzględne) kluczowych wydarzeń z tego okresu. Jest to niezbędne do interpretacji badań geochemicznych, cyklów geobiologicznych oraz określenia znaczenia innych wskaźników.

Istnieje kilka obszarów, gdzie zachowały się skały z tego okresu, a jednym z najlepszych miejsc, w których można znaleźć ich pozostałości, są Namibia i Republika Południowej Afryki. Pozostałości te obejmują różnorodne skały osadowe i wulkaniczne. Jednak na zachowanych tam skałach lodowcowych (tj. diamiktytach) dokonano wielu sprzecznych korelacji. Dotyczy to zarówno ich wieku, jak i kwestii, czy pochodzą z czterech, trzech czy dwóch zlodowaceń. Celem tego projektu było ustalenie tych zależności czasowych i korelacji, przy wykorzystaniu głównie technik geochronologicznych. Jest to konieczne, ponieważ cztery udokumentowane zlodowacenia mogą być wynikiem złożoności strukturalnej. Ma to istotne znaczenie, ponieważ niektóre diamiktyty są kontrowersyjnie interpretowane jako formacje powstałe zarówno przed, jak i po znanych globalnych zlodowaceniach zwanych Sturtian i Marinoan. To wprowadza znaczące komplikacje do interpretacji modeli geochemicznych i cyklów geobiologicznych oraz ich wskaźników dla Ziemi w tym okresie. Ponieważ diamiktyty są diagnostycznymi skałami, mogą być wykorzystywane jako znaczniki w zapisie skalnym. dr Ashley Gumsley, fot. Łukasz Bera

W ramach tego projektu wykazano, że istnienie tego pre-sturtiańskiego zlodowacenia jest nieprawidłowe. Wynika to z faktu, że pozostałości jednej z tych masywnych prowincji magmowych okazały się dość złożone, składając się z wielu zdarzeń, które następowały po tych samych ścieżkach przez długi okres czasu. Stwierdzono, że składa się ona z przewodów magmowych o różnym wieku od 1508 milionów lat temu do 717 milionów lat temu, a także z innych powstałych 508 milionów lat temu, co podkreśla złożoność stosowania zależności wiekowych wynikających z wychodni skał w celu określenia bezwzględnego wieku jednostek osadowych (lodowcowych).

Dodatkowo, w ramach tego badania zidentyfikowano również nowe, masywne zdarzenia magmowe, które dostarczają kluczowych danych dotyczących położenia południowej Afryki w obrębie superkontynentu Gondwana (następcy Rodinii) w tym okresie, co pozwoli lepiej zrekonstruować paleogeografię tego burzliwego okresu oraz zidentyfikować kolejne jednostki lodowcowe w innych regionach.