Vědci odhalili, proč Země není tropickým rájem. Mohou za to rovníkové srážky kontinentů

- Příroda autor: Jan Toman

Při pohledu na teploměr se to možná nezdá, ale ve skutečnosti obýváme jedno z nejchladnějších období pozemského života. Zatímco v karbonu se světem táhly nekonečné džungle, v druhohorách dinosauři prospívali od pólu k pólu, a ještě během raných třetihor nebylo po zalednění ani stopy, dnes svírá polární oblasti naší planety led a sníh. Zatímco střídání dob ledových a meziledových v posledních statisících let ovlivňují hlavně změny při pohybu Země kolem slunce, výrazně delší výkyvy pozemského klimatu zůstávaly dlouho záhadnou. Nová studie ale přesvědčivě argumentuje, že za nimi stojí srážky kontinentů.

Dinosauři obývali celou planetu, po ledu nebyla ani známka. Ilustrační snímek

Dinosauři obývali celou planetu, po ledu nebyla ani známka. Ilustrační snímek,zdroj: Profimedia.cz

Pokud k takové události dojde poblíž rovníku, čerstvě odhalené horniny zkropí tropické deště, což má za následek intenzivní pohlcování oxidu uhličitého. "Termostat" naší planety se vychýlí směrem k chladnějšímu stavu a za pár milionů let se poblíž pólů rozvinou ledovce.

Ve světle vzrušených diskusí o globálním oteplování trochu zapadá, jak zvláštní období v historii naší planety obýváme. Navzdory rostoucím teplotám se stále jedná o jednu z nejchladnějších period během posledních 550 milionů let. V pozdním neoproterozoiku před zhruba 800 až 600 miliony let sice Země několikrát úplně, nebo téměř úplně, zamrzla, od té doby se ale teploty na jejím povrchu drží v rozmezí vhodném pro rozvoj a existenci vyspělého života. 

Milankavičovy cykly

Dlouhá období – například celé druhohory – nebylo na Zemi po trvalém zalednění ani stopy. Vlastně známe pouze čtyři výjimky. První je období pozdního ordoviku, druhou krátká epizoda na konci devonu, třetí výjimku představuje chladné období na přelomu karbonu s permem a poslední současné čtvrtohorní ochlazení.

Nad rámec všeobecně chladného klimatu se navíc v posledních několika milionech let střídají doby ledové a meziledové. Teploty periodicky stoupají a klesají, což má za následek změny v oceánském proudění, režimu srážek a dalších faktorech. Výsledkem je rozvoj, nebo naopak ústup, kontinentálních ledovců.

Tyto změny představovaly pro první přírodovědce velkou neznámou. Dnes už jsme si ale poměrně jistí, že za nimi stojí takzvané Milankovičovy cykly. Jedná se o periodické změny v úhlu zemské osy, naklonění Země směrem ke Slunci a výstřednosti její oběžné dráhy. Všechny tyto faktory ovlivňují množství slunečního záření dopadajícího na Zem a spoluurčují teploty panující na jejím povrchu.

Zemský termostat

Co ale stojí za dlouhodobými výkyvy směrem k chladnějšímu průběhu teplot? Milankovičovy cykly probíhaly v době dinosaurů stejně jako dnes, a přesto tehdy doby ledové nezpůsobovaly. Během desetiletí se vystřídala celá řada teorií sahajících od výkyvů sluneční činnosti, přes rozestavění kontinentů až k velkým výlevům lávy. Skupina amerických vědců ale nyní tvrdí, že nalezla definitivní odpověď – srážky kontinentů v rovníkových oblastech.

Na první pohled se nejedná o nic nového. Už různé starší teorie vycházely z poznatku, že na Zemi existuje geologicko-atmosférický "termostat" udržující příhodné teploty. Když se oteplí, začne intenzivněji pršet. Srážky vedou k výraznějšímu zvětrávání hornin, při kterém dochází k pohlcování oxidu uhličitého. A protože je oxid uhličitý důležitým skleníkovým plynem, jeho úbytek vede k celosvětovému ochlazení. Pokud se naopak ochladí příliš, srážek ubude, zvětrávání ustane a kysličník uhličitý vznikající při sopečné činnosti se v atmosféře znovu nashromáždí.

Problém nastává, když fungování termostatu naruší nějaký jiný proces. Tím by mohly být například gargantuovské výlevy lávy, která ještě nestačila zvětrat, výkyvy v produkci oxidu uhličitého při sopečné činnosti, nebo neobvykle vysoká či nízká plocha kontinentů v deštěm skrápěných tropech.

Srovnatelný vliv mohou mít i srážky kontinentů, při kterých rovněž dochází k odhalení dosud nezvětralých hornin. Zvláštní místo mezi těmito horninami zastávají takzvané ofiolitové komplexy, které se dostávají na povrch při srážkách kontinentů častěji a které dokáží díky svému zásaditému složení s množstvím vápníku a hořčíku při zvětrávání pohltit zvlášť vysoké množství oxidu uhličitého.

Srážky kontinentálních desek

Američtí badatelé nejprve s využitím stávajících paleogeografických znalostí o pohybu kontinentů zrekonstruovali, jak a kde se během poslední půlmiliardy let srážely kontinentální desky. Následně spočítali, jak dlouhé kontinentální švy při těchto událostech vznikly a v jaké vzdálenosti od rovníku se nacházely. Potom už jen stačilo srovnat výsledky s údaji o rozsahu zalednění v jednotlivých obdobích.

Výsledky ukázaly až nečekaně těsnou souvislost mezi délkou kontinentálních švů a globálním ochlazováním. Třebaže srážky kontinentů představují spíše vzácnou událost, všechny epizody výrazného snížení globálních teplot souvisely s jejich zvýšeným výskytem. Ještě těsněji potom s ochlazováním souvisela délka nově vzniklých kontinentálních švů v tropech, tj. zhruba do dvaceti stupňů zeměpisné šířky.

Všechny epizody globálního ochlazování přišly tehdy, když délka kontinentálních švů v tropech překračovala 10 000 kilometrů. Když porovnali vědci tyto výsledky s náhodně vygenerovanými zaledněními, byly vysoce statisticky významné. Srážky kontinentů ve vyšších zeměpisných šířkách ani délka při nich vznikajících kontinentálních švů naopak s ochlazováním výrazně nesouvisely.

Důležité je místo srážek

Ve všech případech po srážkách kontinentů nastávalo chladnější klima postupně. Změna trvala asi deset milionů let. Země se jí ale nikdy nevyhnula. Alternativním vysvětlením pozorované závislosti by mohl být také úbytek sopečné činnosti a s tím související snížení produkce oxidu uhličitého.

Když se dva kontinenty srazí, vytvoří se šev a vulkanismus v dané oblasti poklesne. V takovém případě by ale k ochlazení mělo docházet také po srážkách kontinentů ve vyšších zeměpisných šířkách. To ovšem badatelé nepozorovali. Stejně tak nenalezli žádnou podporu pro hypotézy, že by za ochlazováním mohly stát intenzivnější výlevy lávy v tropech nebo vulkanismus na hranicích kontinentálních desek. Ty s obdobími globálního ochlazování prakticky nesouvisely.

Klíčovou roli tedy zřejmě opravdu sehrály srážky kontinentů v oblasti rovníku a zvýšené zvětrávání hornin, které se při nich odkryly. Tento výsledek je zajímavý hlavně z teoretického hlediska, například pro úvahy o dlouhodobé evoluci pozemského ekosystému a faktorech, které ji ovlivňují. Neměli bychom ale zapomínat, že v jednom z výjimečných období charakteristických intenzivním zvětráváním hornin v tropech právě žijeme.

Jak srážka Indie s Asií, při které se začaly formovat Himálaje, tak srážky v oblasti Filipín a jihovýchodní Asie vytvořily enormně dlouhé kontinentální švy. Podobný výzkum nám tak může prozradit mnohé i o naší vlastní současnosti.

Zdroj: Macdonald FA, Swanson-Hysell NL, Park Y, Lisiecki L & Jagoutz O (2019): Arc-continent collisions in the tropics set Earth’s climate state. Science, 364.

Tagy: Planeta Země paleontologie zemský plášť zemětřesení a sopečná činnost věda a poznání