Антарктида відома як континент, похований під льодом. Але під цими замерзлими просторами можуть ховатися докази гір, які колись змагалися з сучасними Гімалаями і які суттєво вплинули на розвиток життя на Землі.
Попередні дослідження 2022 року припустили, що величезні гірські хребти утворилися, коли суперконтинент Гондвана збирався приблизно 650-450 мільйонів років тому.
Але нове дослідження додає до цієї історії: воно виявляє, що, хоча ці гори давно стерті, їх поховані "корені" та осад, який вони скинули, можуть зберігати підказки про важливі аспекти їх існування.
Дослідники вважають, що ці гори допомогли створити екологічні умови, які дозволили складному тваринному життю процвітати.
Ця велика ідея походить з найменших геологічних капсул часу: цирконів.
Цирконові кристали є незвично міцними, і їхня хімія та вік за ураном-свинею можуть розкрити, коли і де утворилися породи, які їх виробили.
Оскільки більше 99,5% Антарктиди покрито льодом, безпосередньо досліджувати її геологію важко.
Замість цього два геологи з Австралійського національного університету вивчили циркони, які були перенесені в океанські осади з континенту, поєднавши 1712 новоаналізованих зерен з тисячами раніше вивчених антарктичних цирконів.
Вони виявили, що Антарктида має особливо сильний віковий підпис цирконів між 650 і 450 мільйонами років тому – період, коли Гондвана формувалася.
Коли дані з Антарктиди були включені в глобальну базу даних і зважені відповідно до площі, представленої різними зразками, сигнал Гондвани став найбільшим сигналом, пов'язаним з гірським будівництвом суперконтиненту в наборі даних.
Циркони вказують на щось набагато більше, ніж давні гори.
Деякі з них несуть хімічні підписи, пов'язані з глибокими коріннями дуже високих гір – місць, де породи піддавалися величезному тиску. Ці циркони особливо поширені в запису Гондвани, що підтримує ідею, що деякі з гірських поясів були справді гімалайського масштабу.
Дослідники стверджують, що зіткнення, в яких зараз відомі Антарктида, Індія, Австралія та Калахарі, створили гірські хребти в стилі Гімалаїв.
Коли ці гори піднімалися, вони одночасно піддавалися атакам сил ерозії.
Ця ерозія могла скинути величезні кількості осадів в навколишні океани, потенційно створюючи "найбільшу систему турбідитів в геологічному записі".
Деяка частина старішої частини цієї системи може зараз бути похована під антарктичним льодом.
І тут геологія потенційно стає біологією.
Ерозійні гори не просто виробляють пісок і бруд. Вони вивільняють поживні речовини, включаючи фосфор і залізо, в океани. Ці поживні речовини можуть стимулювати первинне виробництво водоростями та ціанобактеріями – організмами, які займають нижню частину морської їжі та виробляють кисень через фотосинтез.
Але просто створення більшого обсягу кисню недостатньо – для того, щоб атмосферний кисень суттєво зріс, органічний вуглець та інші зменшені матеріали повинні бути поховані, перш ніж вони зможуть реагувати з киснем і повернутися в атмосферу.
Гондванські гори могли надати саме механізм для цього. Величезні кількості органічного вуглецю та пірувіту швидко і глибоко поховані.
Отже, постійна доставка поживних речовин з цих ерозійних гір допомогла підвищити первинне виробництво, збільшуючи виробництво кисню, в той час як швидке поховання органічного вуглецю та пірувіту запобігло частині цього кисню від повторного споживання.
Ця збалансована система забезпечила саме ті інгредієнти – кисень, їжу та хімічні будівельні блоки, необхідні для біомінералізованих скелетів – для підйому тварин.
Це не означає, що антарктичні гори якимось чином викликали кембрійський вибух (період на початку палеозою, під час якого виникло майже все тваринне життя).
Насправді, автори чітко не стверджують цього. Натомість вони припускають, що формування гір створило сприятливі екологічні умови, які допомогли сприяти надзвичайній диверсифікації тваринного життя.
Існують також важливі невизначеності.
Час і величина підвищення атмосферного кисню не є настільки добре визначеними, як дослідники хотіли б; вони визнають, що їхні розрахунки кисню не доводять їхню гіпотезу.
Вони також зазначають докази змін в хімії, пов'язаній з киснем, вже близько 800 мільйонів років тому, які їхня модель не пояснює повністю.
Але ці нові докази підтверджують історію, яка має сенс: континенти зіткнуться, гори піднімуться, гори еродують, поживні речовини заповнюють океани, вуглець похований – і через сотні мільйонів років тварини диверсифікуються в світ, який все більше нагадує наш.
І десь під сьогоднішнім антарктичним льодом стародавні корені цих гір можуть все ще чекати, поки ми зробимо більше розкопок.
Дослідження опубліковане в Earth and Planetary Science Letters.
Цікавий факт
Цирконові кристали, які використовуються в дослідженнях, можуть бути старшими за 4 мільярди років, що робить їх одними з найстаріших відомих матеріалів на Землі.