Hoe kon het leven voortbestaan toen de aarde "één gigantische sneeuwbal" was tijdens twee strenge ijstijden?

Het leven op aarde onderging een bijzonder zware test tijdens het Cryogenium, tussen 720 miljoen en 635 miljoen jaar geleden. Toen raakte de aarde tot tweemaal toe bijna helemaal bevroren tijdens twee bijzonder strenge, langdurige ijstijden. Eén daarvan was de zogenoemde Marinoïsche IJstijd die plaatsvond tussen ongeveer 654 en 635 miljoen jaar geleden. 

Vanuit de ruimte moet onze aardbol er toen hebben uitgezien als één gigantische sneeuwbal, wat de bijnaam "Snowball Earth" deed ontstaan. Wetenschappers hebben zich al vaak afgevraagd hoe het leven dan is kunnen doorgaan. Volgens de theorie van de Snowball Earth zou de hele aarde hard bevroren geweest zijn, volgens sommigen tot zelfs een kilometer diep in alle oceanen. Volgens andere theorieën moet er toch ergens vloeibaar water gebleven zijn aan de oppervlakte, de theorie van de natte sneeuwbal of de "Slushball Earth". 

Was het een hard bevroren witte sneeuwbal, of veeleer een natte sneeuwbal, of iets daar tussenin? Volgens een nieuwe Chinese studie die onlangs verscheen in Nature Communications was het toch vooral dat tweede. Meer nog, de "leefbare stukken open oceaan" waren groter dan eerst gedacht, schrijven de auteurs in hun conclusie.

Ze baseren zich daarvoor op oude vondsten in het zuiden van China. Door die (nog net) gunstige omstandigheden konden de vroegste vormen van complex leven op aarde, met meercellige organismen, zich doorzetten op plekken waarvan eerder gedacht werd dat ze hard bevroren waren. 

In de archeologische Nantuo-formatie in China zijn in schaliegesteente resten ontdekt van macro-algen uit de tweede strenge ijstijd van het Cryogenium, de Marinoïsche IJstijd. 

"Onze studie toont aan dat, tenminste op het einde van die periode, de leefbare oppervlakte zich uitstrekte tot meer gematigde zones ten noorden en zuiden van de evenaar", vertelt hoofdauteur van de studie Huyue Song, geobioloog aan de China University of Geosciences, aan Reuters. "Dat is veel meer dan eerst aangenomen. Vroeger ging men ervan uit dat dit enkel het geval was voor de tropische oceaan, ten hoogste."

Onderstaande tekening uit de studie toont waar de vondsten gedaan zijn. In die lang vervlogen tijden van het Cryogenium was er nog één grote oceaan. 

In die gebieden konden eukaryoten overleven, stellen de onderzoekers - iets complexere organismen op het vlak van cellen en celkernen. Op de site vonden ze, naast sporen van groene en rode algen, ook sporen van andere meercelligen zoals schimmels (fungi). Het zeewier deed aan fotosynthese en maakte dus gebruik van zonlicht om te groeien. Het kwam wellicht voor op de bodem van ondiepe wateren, waar de zon nog kon doorschijnen. "De fossielen zijn bewaard gebleven als samengedrukte lagen van organische koolstof", zegt co-auteur Qin Ye. 

Onderstaande grafiek uit de Chinese studie toont links de mogelijke types aarde (van hard bevroren sneeuwbal tot waterige sneeuwbal en daar iets tussenin, met openingen enkel aan de evenaar, en hoe leven in die vormen mogelijk was. De studie gaat dus voor het derde en laatste model, met meer leven.

Na het ontstaan van de aarde, 4,5 miljard jaar geleden, ontstonden eerst ééncellige organismen. Het duurde misschien wel twee miljard jaar eer er meercellige organismen kwamen. Pas na het Cryogenium, zowat 540 miljoen jaar geleden, begonnen er (relatief gezien) wat sneller nieuwe levensvormen te ontstaan. 

Hadden we zonder die twee zware ijstijden tijdens het Cryogenium veel verder gestaan in onze ontwikkeling? Misschien, want ze hebben wellicht een grote impact gehad op het leven op aarde, denken de onderzoekers. "Wellicht leidden ze tot massaal uitsterven van leven. Maar toch konden bepaalde levensvormen, zoals eukaryoten, blijkbaar overleven, wat getuigt van de veerkracht van de biosfeer."