Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Země jako ledová koule

Je rozvoj mnohobuněčných organizmů výsledkem globálního zalednění?
 |  5. 5. 2002
 |  Vesmír 81, 254, 2002/5

Před stovkami milionů let byla na Zemi jen obrovská bílá pustina. Od pólů až k rovníku se po kontinentech plazily gigantické ledovce kilometrové mocnosti. Globální teplota povrchu Země se po miliony let pohybovala hluboko pod bodem mrazu.

Ve světle takového kataklyzmatu se kvartérní doby ledové jeví jen jako přechodná mírná ochlazení. Zmíněná představa nám může připadat nepravděpodobná, nicméně nacházíme stále další indicie svědčící o tom, že pevnina byla skutečně pokryta ledem i na rovníku. Otázkou zůstává míra zalednění oceánů a důsledky této katastrofy pro život na Zemi.

S myšlenkou, že Země byla kdysi postižena výrazným zaledněním, si vědci začali pohrávat v roce 1960. Různě po světě nalézali ledovcové uloženiny zhruba 700 milionů let staré, z neoproterozoické éry, kdy na Zemi žily pouze jednobuněčné organizmy. Když britský geolog Brian Harland zkoumal vzorky těchto uloženin, zjistil, že podle záznamu magnetického pole pocházejí i z míst, která tenkrát ležela v blízkosti rovníku. Nemohl však vyloučit možnost, že se magnetické pole v jeho vzorcích změnilo až během mladších období.

V téže době sovětský klimatolog M. I. Budyko dospěl při modelování ledových dob k závěru, že jakmile se led a sníh rozšíří do určité kritické vzdálenosti od pólů, dá se do pohybu nevratný proces, jehož výsledkem je planeta pokrytá ledem. Jak je to možné? Čím větší je rozloha sněhu a ledu, tím více slunečního tepla je odraženo zpět do vesmíru (a tím chladnější je klima). Když se oblasti pokryté ledem rozšíří blíže než na nějakých 30° k rovníku, začne tento jev výrazně nabývat na síle, protože území v nízkých zeměpisných šířkách odrazí mnohem více přímého slunečního záření než stejné území blíže k pólu. Celá planeta se pak pokryje ledem během několika tisíciletí.

Další vědci však v této teorii našli trhlinu. Kdyby bývala Země zmrzla úplně, nemohla nikdy roztát, protože led a sníh by odrážely veškeré teplo. Země ale zmrzlá není, a proto nikdy úplně zmrzlá nebyla Teorie globálního zalednění byla opuštěna tak rychle, jak rychle přišla na svět.

V roce 1986 se u australského Adelaide našly vzorky ledovcových uloženin, jejichž magnetický záznam ukazoval na vznik v nízké zeměpisné šířce, a přitom prokazatelně pocházel z doby jejich vzniku, což potvrdil specialista na paleomagnetizmus Joe Kirschvink. To by znamenalo, že Země skutečně byla pokryta ledem i v rovníkových oblastech. Jak potom ale mohla rozmrznout? Kirschvink hledal vysvětlení v oxidu uhličitém, který se dostává do atmosféry v důsledku sopečné činnosti. Z atmosféry je CO2 odnášen srážkami, rozpuštěný ve vodě se účastní zvětrávacích pochodů, a nakonec se ve formě karbonátů ukládá v moři (viz Globální cyklus uhlíku, tabulka a citace článků o CO2 z let 1993-2000 v tomtéž čísle, Vesmír 80, 153, 2001/3). Jenže při globálním zalednění byly kontinenty pokryté ledem a neexistovaly vodní toky, které by odkrývaly nové a nové horniny podléhávající zvětrávání. CO2 uvolňovaný z vulkánů proto neskončil jako karbonát na dně moří, ale hromadil se v atmosféře, až nakonec vyvolal skleníkový efekt.

Významný důkaz pro globální zalednění nalezl harvardský geolog Paul Hoffman v Namibii. Zjistil, že během neoproterozoického zalednění v uloženinách kleslo zastoupení izotopu 13C na úkor 12C, a na konci zalednění dosáhl jejich poměr hodnoty odpovídající zemskému plášti. Tuto skutečnost lze těžko vysvětlit jinak než tehdejším velmi nízkým zastoupením fotosyntetizujících organizmů. Tyto organizmy narušují izotopový poměr, protože při fotosyntéze dávají mírně přednost CO2 obsahujícímu izotop 12C před CO2 obsahujícím 13C. Při intenzivní fotosyntéze je mořská voda (a tedy i karbonáty usazující se na dně) obohacena izotopem 13C. Během globálního zalednění fotosyntetizující organizmy téměř vyhynuly, čímž lze dobře vysvětlit příklon k původním hodnotám, obvyklým pro doby před existencí fotosyntetizujících organizmů.

Jiní vědci spočetli, že k tomu, aby Země zcela pokrytá ledem roztála, by byla potřeba koncentrace CO2 350krát vyšší než ta dnešní. Takové množství CO2 by ale vulkanickou činností vznikalo miliony let. Hoffmanův kolega D. Schrang přemýšlel, jak by se takový superskleníkový efekt projevoval, a došel k závěru, že vzhledem k přítomnosti vodních par a CO2 by mohly teploty vzduchu dosáhnout 40 až 50 °C. Během několika století by se klima změnilo z mrazivého do nejteplejšího, objevily by se přívaly kyselých dešťů a obrovské hurikány. V teplém klimatu by se začaly srážet karbonáty A právě skutečnost, že jsou neoproterozoické glaciální uloženiny v mnoha oblastech pokryty vrstvou karbonátů, považuje Schrang za jeden z hlavních argumentů pro teorii globálního zalednění. V roce 1998 ji v Science uveřejnili P. Hoffman a D. Schrang. Po měsíce se stránky prestižních časopisů Nature i Science plnily jak kritickými, tak souhlasnými odezvami. Mnoho vědců zůstalo nepřesvědčeno.

Podle Hoffmana teorie globálního zalednění řeší řadu nevysvětlených záhad. Dob globálního zalednění bylo podle něho víc dvě, nebo dokonce čtyři. Přestože život začal již před 3,5 miliardy let, setrvával ve formě jednobuněčných bakterií a řas, a teprve po posledním globálním zalednění se objevila ediakarská fauna (viz Vesmír 76, 16, 1997/1; Vesmír 78, 236, 1999/4), první mnohobuněčné organizmy, a potom kambrická evoluční exploze a vznik kmenů existujících dodnes. Proč nastal náhlý rozkvět života právě v této době? Hoffman a Schrang věří, že příčinou bylo právě globální zalednění, jemuž v konečném důsledku vděčí za svou existenci i člověk.

Jak takové globální zalednění vznikne a proč jich v historii Země nebylo mnohem víc? Podle D. Schranga to není tak snadné, jak to vysvětloval M. I. Budyko. Když se polární čepičky začnou rozšiřovat, tak se nejen více odráží sluneční teplo, ale zároveň ledový pokryv znemožňuje zvětrávací procesy. CO2 potom není poután v karbonátech a jako skleníkový plyn zvyšuje teplotu, tj. brání dalšímu ochlazování. Lavinová reakce vedoucí ke globálnímu zalednění vznikne jedině tehdy, když jsou kontinenty blízko rovníku a ledové čepičky se rozšiřují v oceánu; potom je CO2 i při značném pokrytí planety ledem pohlcován během erozních procesů na kontinentech u rovníku.

Někteří vědci se domnívají, že globální zalednění v podání Hoffmana a Schranga je příliš extrémní. V oceánu pokrytém kilometr mocnou vrstvou ledu by nastaly anoxické podmínky a většina organizmů by vyhynula. W. Hyde proto vytvořil model simulující chování klimatu za globálního zalednění. Ukázalo se, že i při pokrytí kontinentů ledovci v rovníkových oblastech může existovat rovníkový oceán bez ledu.

Literatura

Gabrielle Walker: Snowball Earth, New Scientist 164 (2211), 28-33, 1999
William Hyde et al.: Neoproterozoic snowball earth simulations with a couplet climate/ice-sheet model, Nature 405, 425-429, 2000
www.scientificamerican.com/ />

Citát

Josef Válka: Jak se nevyrovnat s minulostí,

Revue Proglas 13, s. 25, 2/2002

Každý historik totiž ví, že „pravda“ o minulosti není obsažena v žádném dokumentu a že samy dokumenty nikdy neodpovídají na otázky, které jim klademe; že pravdu a skutečnost musíme sice hledat pomocí dokumentů a paměti, ale že to je pouze cesta k vytvoření obrazu minulosti. Má-li tento obraz být objektivní a pravdivý, musí být dokumenty i paměť podrobeny „kritice“. Historik také ví, že dokumenty, které jsou pro danou otázku „neúplné“ a které nejsou kriticky analyzovány, mohou být tím nejlepším zdrojem nevědomé i vědomé falzifikace minulosti. [...]

Silné tendence vyrovnávat se s minulostí Masarykovy první republiky pomocí jejího hanebného obrazu projevila spodina, ale i jistá část intelektuálů nahnědlé druhé republiky. Okupace byla semeništěm udavačství a zločinu, ale okupační správa také vábila ke spolupráci s režimem říšským obrazem českých dějin. Po roce 1945 se rozpoutalo peklo „očisty“ a revanš. Se spravedlností to mělo málo společného a z hlediska vyrovnávání se s minulostí to byla katastrofa. I když jsem prožil a sdílel „náladu doby“, bez níž jsou některé události nepochopitelné, soudím dnes, že intelektuálové a také církve tehdy morálně selhali. Dnešní renesance nacismu, i když zatím v karikaturní podobě a u pubescentů, svědčí o tom, jak málo byla tehdejší metoda „vyrovnání se s minulostí“ účinná.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Gemologie

O autorovi

Jiří Bruthans

Mgr. Jiří Bruthans (*1976) vystudoval geologii na Přírodovědecké fakultě UK. Na této fakultě se v Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky zabývá hydrogeologií krasových oblastí v ČR a vznikem a vývojem krasu.

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné