Nový pohled na Zemi: Sůl z mořského ledu mohla prohloubit globální zamrznutí planety

Mezi 720 a 635 miliony let nazpět mohla Země zažít jednu z nejextrémnějších klimatických epizod ve své historii. Během tohoto období, známého jako "Sněhová koule Země", se ledové příkrovy pravděpodobně rozšířily od pólů až k tropům a pokryly většinu oceánů a kontinentů planety. Geologové to vědí díky starověkým horninám nalezeným v nízkých zeměpisných šířkách, které nesou nezaměnitelné stopy ledovců – důkaz, že led kdysi existoval v oblastech, které jsou dnes teplé.

Vědci dlouho věřili, že zamrzání zesílilo kvůli zpětné vazbě led-albedo, procesu, při kterém expandující led odráží více slunečního světla zpět do vesmíru. Čím jasnější planeta je, tím méně tepla absorbuje, což umožňuje ledu šířit se ještě dále. Toto vysvětlení však nemusí být úplné. Nová modelovací studie naznačuje, že sůl zanechaná na mořském ledu mohla planetu ještě více zesvětlit a ochladit, když začala globální zalednění. Autoři studie poznamenávají, že jejich výsledky naznačují, že srážení soli mohlo hrát roli při utváření raného klimatu "Sněhové koule Země".

Mechanismus začíná způsobem, jakým zamrzá mořská voda. Oceánská voda obsahuje rozpuštěné soli, a když se tvoří led, většina těchto solí je vytlačena z krystalové struktury. Některé z nich zůstávají uvězněny uvnitř malých kapes koncentrované slané kapaliny, známé jako solanka. V extrémně chladných prostředích může tato solanka nakonec krystalizovat a zanechat za sebou pevnou sůl. Vědci předpokládají, že během fáze "Sněhové koule Země" mohl tento proces probíhat na rozsáhlých oblastech mořského ledu vystavených atmosféře.

Dalším klíčovým procesem je sublimace, kdy se led mění přímo na vodní páru, aniž by se nejprve roztavil. Za suchých a mrazivých podmínek očekávaných na "Sněhové kouli Země" se velké plochy ledu mohly postupně sublimovat. Když k tomu došlo, sůl uvězněná v ledu by s ním nezmizela. Místo toho by zůstala na povrchu jako jemné krystaly tvořící bledý, reflexní povlak. Vzhledem k tomu, že solné krystaly dokážou efektivně odrážet sluneční světlo, mohly by takové usazeniny zvýšit celkovou jasnost planety. V klimatické vědě platí, že čím více slunečního světla se odrazí od Země, tím méně tepla zůstane k ohřevu povrchu, což podporuje ještě větší tvorbu ledu.

Vědci z UiT (Arktické univerzity v Norsku) poznamenávají, že pro zkoumání důležitosti tohoto efektu implementovali mechanismus zpětné vazby s navrhovanou relevancí pro "Sněhovou kouli Země" do jednoduchého klimatického modelu – zpětnou vazbu sůl-albedo. Simulace ukázaly, že jakmile se sůl začala hromadit na povrchu ledu, zesílila ochlazování, které již probíhalo v raných fázích globálního zalednění. Jinými slovy, solná vrstva působila jako dodatečná podpora procesu zamrzání a pomáhala tlačit Zemi k hlubšímu zamrzlému stavu.

Model také naznačil, že tento slaný povrch mohl planetu učinit odolnější vůči oteplování. Ve srovnání se simulacemi, které zahrnovaly pouze tradiční odrazivost ledu, verze se solnými usazeninami vyžadovala mnohem silnější oteplení, než se zamrzlá planeta mohla začít tát. Autoři studie uvedli, že ukázali, že zpětná vazba sůl-albedo zavádí dva koexistující stavy "Sněhové koule Země" v jednoduchém klimatickém modelu, jeden s usazeninami solných krystalů a jeden bez, přičemž ten první je výrazně chladnější. Vědci také poznamenávají, že chladnější stav může lépe odpovídat geologickým důkazům z neoproterozoické éry, kdy se události "Sněhové koule Země" pravděpodobně vyskytly.

Budoucí studie využívající podrobnější klimatické modely prozkoumají, jak tyto procesy interagují a zda solný efekt zůstává silný za realističtějších podmínek. Autoři studie uzavřeli, že jejich výsledky zdůrazňují srážení soli jako důležitý fyzikální proces, který si zaslouží další výzkum v budoucích modelovacích studiích "Sněhové koule Země".