Potraga nestalih milijardu godina istorije

Neobična potraga za pronalaženjem nestalih milijardu godina istorije

„ZASTRAŠUJUĆA KATASTROFA”, glasio je naslov na naslovnoj strani Čikago tribjuna od 3. jula 1869. godine. List je govorio o incidentu u kom je učestvovao šaroliki tim istraživača predvođenih jednorukim, samoukim geologom Džonom Veslijem Pauelom. Njihova misija bila je jednostavna, ali ne i laka – da putuju 1.600 kilometara nizvodno od obale Grin Rivera u Vajomingu, beležeći otkrića tokom tog putovanja. Prošlo je više nedelja otkako su se poslednji put čule bilo kakve vesti o ekspediciji i strepnja u javnosti samo je rasla.

Sada je za novine govorio čovek koji je tvrdio da je jedini preživeli iz ekspedicije. Poslednji put kad ih je video, rekao je on, Pauel je stajao na čamcu, mašući šeširom u veselom pozdravu… neposredno pre nego što su čitavu ekspediciju progutali smrtonosni brzaci. Satima kasnije, narator je pronašao usamljenu putničku torbu kako pluta niz reku. U njoj su bile Pauleove sveske.

Narednih nedelja, tragična vest se svuda proširila. Ali Pauelova supruga nije bila uverena – a ispostavilo se da je bila savršeno u pravu. Ubrzo je postalo jasno da izvor verovatno nikad nije ni sreo Pauela, a kamoli da je bio član ekspedicije. Njegova čitava priča bila je potpuno izmišljena. Za to vreme, istraživači su nastavljali putovanje, potpuno nesvesni bizarnog skandala koji se odvijao kod kuće. I ubrzo posle toga, živi i zdravi Pauel obelodanio je nestanak jedne sasvim druge vrste – nestanak koji će zbunjivati geologe naredni vek i po.

Izgubljene godine

Dva meseca ranije, Pauelov tim – neobična skupina trapera, osumnjičenih begunaca, indijanskih izviđača, nekadašnjih urednika i bivših robijaša – natovario je četiri drvena čamca na veslanje svim što je potrebno za putovanje, pa i veliki broj sofisticiranih naučnih instrumenata. Pred masom dobronamernih posmatrača koji su se okupili oko njih, podigli su malu američku zastavu i otisnuli se u uskovitlanu vodu ispod sebe. Putovanje će potrajati 10 meseci i zahtevaće nemalu količinu hrabrosti da bi se okončala. Bilo je gotovo svakodnevnih susreta sa kovitlacima, strmim vodopadima i pretećim stenama, a u jednom trenutku, Pauel je morao da beži od šest metara široke bujice crvenog blata. Tim je izgubio veslo svega nekoliko sati od polaska na put – a za nešto više od dve nedelje, struja je odnela jedan od njihovih čamaca. Kući se vratiti svega šestorica od ukupno desetorice iz prvobitne postave.

U vreme ekspedicije iz 1869. godine, Veliki kanjon je bio prazno mesto na mapama zapadnjaka – iako su ga, naravno, lokalni Indijanci dobro poznavali

Tim je prvi put stigao u Veliki kanjon 13. avgusta 1869. godine. U tom trenutku im je preostalo zaliha za svega mesec dana – malo prokislih jabuka, gnjile slanine, ustajalog brašna i jedan džak kafe – a čekale su ih još mnoge nepoznate opasnosti. Ljudi su se šegačili kao i obično, ali je Pauel napisao da je za njega „veselje turobno, a pošalice jezive.”

Čak i u tim očajničkim vremenima, tim je bio očaran neprestanom vrteškom čuda. Svuda oko njih bili su veliki šiljci, izvajani ukrasni potporni stubovi i čudni ćoškasti vrhovi planina – impozantan prizor divovskih razmera. Od svega ovoga, Pauela su se najviše dojmile litice, koje je kasnije opisao kao „biblioteka bogova” – mesto na kom su živopisni slojevi stena formirali „stenovite stranice jedne velike knjige”, u kojoj su mogli da pročitaju, rečenicu po rečenicu, kako je nastao univerzum. Tako je to makar iz početka izgledalo.

Ali onda je Pauel otkrio nešto čudno u zbunjujućim visinama zidina kanjona. Stojeći u podnožju litica i gledajući nagore mogao je da vidi debeli segment tvrdih, kristalizovanih stena – uglavnom granita i škriljca (stene izložene snažnom pritisku), složenih u neobično uspravne slojeve. Iznad toga bila je 305 metara široka traka crvenkastog peščara, u urednim horizontalnim linijama kakve biste i očekivali. Ali evo u čemu je bila kvaka – izbrojavši slojeve uspravne kristalizovane stene, Pauel je izračunao da bi ovaj deo trebalo da je 3,050 metara debeo. U stvarnosti, iznosio je svega 152 metra. Nedostajalo je hiljade stopa stena – one su naprosto iščezle.

On je ovu pojavu nazvao Velikom neusaglašenošću i zapitao se: „Kako je to uopšte moguće?”. Danas geolozi znaju da su najmlađe od čvrstih kristalizovanih stena 1,7 milijardi godina stare, dok su najstarije u sloju peščara formirane pre 550 miliona godina. To znači da u geološkom zapisu postoji rupa od više od milijardu godina. Do današnjeg dana niko ne zna šta se desilo sa svim tim stenama između.

Stene su obično složene u sledu urednih slojeva, jedna na drugoj – ali Velika neusaglašenost krši tu tradiciju

Globalna anomalija

Iako su nedostajuće stene posebno upadljive u Velikom kanjonu, ovaj fenomen je sveprisutan.

„To je jedna od onih pojava koje se dešavaju ispod nogu mnogih ljudi a da oni toga nisu ni svesni”, kaže Stiven Maršak, profesor emeritus sa Katedre za geologiju na Univerzitetu u Ilinoisu.

On objašnjava da ćete u središtu svakog kontinenta, bilo da ste u Sjedinjenim Američkim Državama, Sibiru ili Evropi, ako bušite dovoljno duboko, naleteti na dva sloja stena koji učestvuju u ovoj misterioznoj geološkoj anomaliji.

„A to znači da svuda ispod vas postoji ta granica – ponekad je blizu površine i možete da je vidite, ponekad je kilometrima ispod, ali je uvek tu, sem u planinskim masivima gde je potpuno nestala”, kaže Maršak. „I stoga je široko rasprostranjena, i priča nam veoma, veoma važnu priču o istoriji Zemlje.”

Kao što aludira Maršak, razotkrivanje šta se desilo tokom nestalih milijardu godina i što je dovelo do njihovog nestanka nije trivijalna stvar.

Dva su razloga za to. Prvi je da se sasvim slučajno to desilo neposredno pre jednog drugog neobjašnjivog događaja – naglog bujanja raznovrsnog života na Zemlji pre 541 milion godina. Kambrijumska eksplozija odnosi se na eru kad su okeani odjednom prešli sa ugošćavanja retkih neobičnih i nepoznatih stvorenja – kao što su životinje u obliku listova nalik trifidima i ogromni spljošteni ovali koji nastavljaju da se opiru svakom pokušaju kategorizacije – na izobilje života, sa mnogim od velikih taksonomskih grupa koje su prisutne i danas. To se desilo za svega 13-25 miliona godina – što će reći, u treptaju oka u evolutivnom smislu.

Problem je prvi put identifikovan 1840-tih, a posebno je zadavao glavobolje Čarlsu Darvinu. On ga je nazvao „neobjašnjivim” i žalio se u Poreklu vrsta: „…teškoća u pripisivanju bilo kakvog valjanog razloga odsustvu ogromnih količina slojeva bogatih fosilima ispod Kambrijumskog sistema je ogromna.” Drugi razlog je što se smatra da je Zemlja prošla kroz radikalne klimatske promene tokom izgubljenih godina – verovatno se pretvorivši u ogromnu ledenu loptu, sa gotovo potpuno zamrznutom površinom. Vrlo se malo trenutno zna o tome kako je ova „snežna grudva od Zemlje” formirana ili kako je život uspeo da opstane na njoj.

Tokom Zemljine faze snežne grudve, koja se odigrala pre najmanje 650 miliona godina, moguće je da je čak i ekvator bio zamrznut

Međutim, kad bismo znali šta se desilo u ovom praistorijskom mračnom dobu, možda bismo pronašli neke odgovore na ove trnovite naučne zagonetke.

„Ovo je interval u Zemljinoj istoriji u kom se dešava mnogo toga”, kaže Rebeka Flauers, vanredna profesorka sa katedre za geološke nauke Univerziteta u Koloradu, u Bolderu. „I svi ovi događaji su očigledno na neki način povezani, zbog čega mislim da je pokušaj da se raspetljaju veze između tih različitih procesa u ovom ključnom intervalu Zemljine istorije od prilično fundamentalnog značaja”, kaže ona.

Teorija 1: Snežna grudva

Jedna ideja o tome šta je dovelo do nestalog perioda zasniva se na onome što se dešava sa glečerima na Zemlji danas. Uzmite drugo najveće ledeno telo na planeti, Grenlandski ledeni pokrivač, koji pokriva oko 80 odsto površine ove zemlje – otprilike 1,7 miliona kvadratnih kilometara. Kao i reke, i glečeri mogu da se kreću – samo veoma sporo. I dok to čine, postepeno sa sobom gule koru na kojoj se nalaze. Ako to nastavi da se dešava desetinama hiljada ili čak milionima godina, erozija na kraju može da istroši značajnu količinu stena.

Kao posledica toga, Grenland je izrovaren ožiljcima vlastite glečerske istorije, kao što su duboke doline i naglašeni frojdovi. Ali dok su neki delovi Grenlanda izdubljeni u putujućem ledu, druge su zaštitili glečeri koji su bili toliko čvrsti i frigidni da se uopšte nisu pomerali – i sačuvali zemlju ispod bezbedno učaurenu, poštedivši je bilo kakve erozije. Ove oblasti ostale su glavnom nepromenjene i čine visoravni ove zemlje.

Prvi su ono što naučnici zemlje nazivaju „vlažnim glečerima”, dok su potonji „hladni”, kaže C. Brenhin Keler, vanredni profesor sa katedre za Nauku o Zemlji na Koledžu Dartmut, u Novom Hempširu. Onomad, dok je Zemlja bila ogromna snežna grudva, kako glasi ova teorija, isti procesi važili su za čitavu površinu planete. I zato je jedino pitanje koliko je tačno oštra ova era bila – da li su glečeri bili „vlažni” ili „hladni” – i da li je ta količina leda mogla da erodira milijarde godina stena.

Drevno stvorenje poznato kao Dikinsonija moglo je da bude gljiva, životinja ili nešto potpuno novo za nauku

Keler je 2018, zajedno sa kolegama sa brojnih drugih univerziteta, pokušao da odgovori na ovo pitanje. Na osnovu modela koji je razvila jedna druga grupa nekoliko godina ranije, oni su pretpostavili da bi Zemlja kao snežna grudva zaista mogla na svojoj površini da ima „vlažne” glečere i da bi oni bili iznenađujuće pokretni. To je zato što bi globalni ledeni pokrivač kolektivno zatočio toliko vode da bi nivo mora na Zemlji drastično opao. To bi, zauzvrat, stvorilo strmiji prelaz sa kopna na more, što znači da bi se glečeri na Zemljinoj površini brže kretali – baš kao što se reke ubrzaju kad teku nizvodno. Sveukupno gledano, počev od pre oko 717 miliona godina, a završno se pre oko 580 miliona godina, tim je predvideo da bi ledena faza uklonila oko tri do pet kilometara uspravnih stena – više nego dovoljno da objasni Veliku neusaglašenost.

„Mislim da postoje ubedljivi razlozi da se veruje kako je to bilo prilično erozivno”, kaže Keler, iako ističe da je količina izgubljenih stena bila svuda ista, „zato što je led pokretač erozije koji ide na sve ili ništa.”

To bi moglo da objasni zašto u nekom delovima sveta nedostaje više stena nego u drugim.

Međutim, ovo nije mogla da buda čitava priča, zato što bi i dalje bilo potrebno da prođe još 40 miliona godina da bi se složilo mnogo novih stena.

„Mislim da se tu u suštini dešava to da ste koru učinili toplijom tako što ste odstranili njen najhladniji deo. To je čini plovnijom”, kaže Keler.

To je izdiglo zemlju i napravilo mesta za još erozije – što je kopno više, brže erodira pod običnim vremenskim uslovima kao što su kiša i vetar.”

Teorija 2: Smrt superkontinenta

Druga mogućnost je da je krivac superkontinent Rodinija – zaboravljeno kopno koje je skoncentrisalo Istočni Antarktik, Indiju, Sibir, Kinu i veliki deo Južne Amerike, Severne Amerike i određene delove Afrike na jedno mesto. Prvi put se ovaj kontinent spojio pre oko milijardu godina, a raspadao postepeno sve do pre 750 miliona godina.

Fjordovi nastaju kad glečeri izdube doline u obliku slova U koje se kasnije ispune moskom vodom

„Praktično je spojio svu koru na svetu u jedan ogroman kontinent”, kaže Majkl Delusija, doktorand sa katedre za geologiju na Univerzitetu u Ilinoisu koji je napisao studiju na ovu temu.

On objašnjava da se veći deo vreline iz središta Zemlje ispušta preko planinskih masiva na dnu mora – okeanskih grebena – koji nastaju na granicama tektonskih ploča. Ali kad se svo kopno sabilo na jedno mesto, njih nije bilo mnogo, tako da se Rodinija poprilično zagrejala.

„I, naravno, kad ste stvari zagreju, one se šire”, kaže Delusija.

„I tako mi mislimo da je to širenje ispod superkontinenta praktično dovelo do izdizanja tla od šest do osam kilometara uvis.”

To ne samo da je ubrzalo cepanje Rodinije, već je možda izbrisalo zapise o svemu što se desilo u prethodnih milijardu godina – još jednom, kopno je bilo više i stoga je lakše erodiralo. Prema ovoj teoriji, Rodinija bi 200 miliona godina izgledala kao divovska, brdovita visoravan – lišena bilo kakvog života, koji je još uvek bio ograničen na ogroman okean oko nje. To je na kraju erodiralo maltene do ništavila.

„I mi tu eroziju vidimo na svim aktuelnim kontinentima”. kaže Delusija.

Ali to nije kraj priče. Puka količina erozije koja se desila promenila bi hemijski sastav atmosfere i okeana, dovevši do ogromnih klimatskih promena. To bi bilo suprotno od onoga što se dešava danas – dok je kišnica spirala površinu superkontinenta, ispuštala bi jone kalcijuma, koji su se potom slivali u okean i formirali kalcijum karbonat (glavni sastojak krede). Erozija je praktično zatočila ugljen dioksid u okeanu, izbacivši ga iz atmosfere i ohladivši Zemlju. Prema ovom scenariju, planeta bi se pretvorila u snežnu grudvu nakon nestalih milijardu godine, a ne pre njih.

„To je potom možda skinulo još naslaga stena”, kaže Maršak, koji je takođe učestvovao u ovom istraživanju, „što je povećalo i pojačalo Veliku neusaglašenost.”

Na kraju bi se ukazali stariji slojevi stene ispod Rodinije koja se cepala, spremni da se direktno spoje sa novim naslagama stene koji su nastali kad se klima ponovo stabilizovala.

Pauela je narod Vajt River Utesa zvao „Kapurats”, što znači „bezruki”

Kako god da se desilo, veruje se da erozija nepojmljivijih količina stene i preseljenje tih naslaga u okeane objašnjava bujanje života koje se desilo neposredno nakon toga, tokom Kambrijumskog perioda. Posebno je upečatljivo – u vreme kad je bilo više rastvorenih minerala u okeanu nego ikad pre – što se pojavilo mnogo novih oblika života sa kosturima i školjkama koji su zahtevali kalcijum. Međutim, Maršak želi da istakne da je ova rasprava i dalje u toku.

„Ima nekoliko stvari koje su još sporne u vezi s njom, i još su predmet istraživanja”, kaže on.

Teorija: Pomešane rupe

Što nas dovodi do najskorije ideje. Postoje samo dva moguća načina da milijardu godina nestane tek tako – ili nije došlo do slaganja stena ili su sve bile uklonjene (ili oba). Iako je Velika neusaglašenost najvidljivija u Velikom kanjonu, pristupačna je i na brojnim drugim lokacijama, od kojih je jedna Kanadski štit, ogromna oblast gole drevne stene koja okružuju Zaliv Hadson na severoistoku zemlje. I ovde je nedavno istraživanje otkrilo novi obrt.

„Čini se da se masovna erozija u Velikom kanjonu desila pre zamrzavanja Zemlje u snežnu grudvu”, kaže Flauers, koja je učestvovala u istraživanju, „dok se na Kanadskom štitu desila kasnije, tokom ili verovatno posle, zamrzavanja Zemlje u snežnu grudvu.”

To sugeriše da epski prekid geoloških zapisa nije bio jedinstven, konkretan fenomen – već umesto toga zapravo postoje najmanje dva mini rupe, koje su izgledale kao jedna velika zato što su se desilo otprilike u isto vreme. A onda je ranije ove godine nastupilo još jedno iznenađenje. Malo više od 150 godina posle Pauelove sudbonosne ekspedicije, Flauers i njene kolege vratili su se u Veliki kanjon da sami izvedu ispitivanja. Ono što su pronašli bilo je upečatljivo: čak i izgubljenih milijardu godina u Velikom kanjonu možda nije nestalo u isto vreme, već je možda umesto toga iščezlo u nekoliko odvojenih događaja tokom nekoliko stotina miliona godina.

Život pre Kambijumske eksplozije sastojao se od neobične mešavine stvorenja mekih tela, od kojih bi mnoga bila neprepoznatljiva danas

„Na ovim vremenskim skalama, ne ide nam baš od ruke precizno određivanje koje vreme nedostaje”, kaže Frensis Makdonald, profesor geologije na Kalifornijskom univerzitetu u Santa Barbari, koji je takođe učestvovao u istraživanju.

„I tako je prethodna teorija sugerisala da, u uredu, sve je formirano odjednom, sa zamrzavanjem – ali mi kažemo ‘ne, formirano je tokom stotina miliona godina’… kad dobijete bolje podatke, neusaglašenosti nisu baš u korelaciji.”

Ako su dva seta izbrisanih stena zaista zavisna jedan od drugog, to sugeriše da ih ipak nije izazvao jedan izuzetan događaj kao što je pretvaranje Zemlje u snežnu grudvu. U tom slučaju, Flauers sugeriše da su možda formirani putem tektonskih procesa koji su gurali ogromne količine zemljine kore nagore. Možda nije ni bilo erozije – moguće je da je veća nadmorska visina samo otežala deponovanje naslaga i da se stoga uopšte malo stena formiralo tokom ove ere.

Nerešena misterija

Tu, međutim, nije kraj. Rasprava se nastavlja – svi eksperti sa kojima sam razgovarala ističu potrebu za još podataka. A, srećom, to bi uskoro moglo da se desi.

„Mislim da je došlo do obnovljenog interesovanja za ovu geološku enigmu”, kaže Makdonald.

Pre jedne decenije, bilo je relativno malo istraživanja o Velikoj neusaglašenosti i tome šta ju je izazvalo. Ali talas ekstravagantnih novih teorija – i dolazak tehnologije sposobne da ih testira – preobratili su ovu oblast. Jedna krupna promena je tehnika poznata kao termohronologija, koja podrazumeva ekstrapolaciju istorije stena merenjem kako se njihova temperatura menjala otkako su formirane.

„Dakle, na primer, kod starijih metoda, ako neko kaže da su datirali granit i on je 100 miliona godina star, uglavnom misle na vreme kad se on ohladio od magme i postao čvrst”, kaže Maršak.

Sa termohronologijom, ne tražite kad je stena bila formirana, već otprilike kad je izgurana na Zemljinu površinu – a to može da vam kaže mnogo o tome šta se dešavalo u dalekoj prošlosti naše planete.