„Nudny miliard”, który zmienił Ziemię. Jak płyty tektoniczne przygotowały grunt pod życie

Przez dziesięciolecia geolodzy określali okres między 1,8 a 0,8 mld lat temu mianem „nudnego miliarda” – czasu pozornego zastoju, gdy na Ziemi miało się dziać niewiele. Najnowsze badania pokazują jednak coś przeciwnego: właśnie wtedy ruchy płyt tektonicznych ochłodziły klimat, dotleniły oceany i przygotowały scenę dla pojawienia się pierwszych złożonych organizmów

Najnowsze badanie zespołu prof. Dietmara Müllera z Uniwersytetu w Sydney pokazuje, że pozornie spokojny okres był w rzeczywistości kluczowy dla historii życia. Badanie opublikowane w Earth and Planetary Science Letters ujawnia, że rozpad starożytnego superkontynentu Nuna około 1,5 mld lat temu wywołał zmiany w cyklu węglowym i klimacie, które doprowadziły do powstania stabilnych, dobrze natlenionych mórz. W takich środowiskach mogły ewoluować eukarionty – organizmy, których komórki zawierają jądro.

„Nasze podejście pokazuje, jak ruchy płyt tektonicznych kształtowały zdolność Ziemi do podtrzymywania życia” – mówi prof. Müller, kierownik grupy EarthByte na Uniwersytecie w Sydney. „To nowy sposób myślenia o tym, jak tektonika, klimat i życie współewoluowały”.

Gdy kontynenty się rozchodziły

Zespół Müllera, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Adelajdzie, opracował model ruchów płyt tektonicznych obejmujący ostatnie 1,8 mld lat. Udało się odtworzyć zmiany granic płyt, długość linii brzegowych i przepływy węgla między wnętrzem Ziemi, oceanami i atmosferą.

Kiedy superkontynent Nuna zaczął się rozpadać około 1,46 mld lat temu, długość szelfów kontynentalnych – płytkich stref przybrzeżnych – podwoiła się, osiągając ok. 130 tys. km. Te dobrze oświetlone, płytkie morza stanowiły stabilne i bogate w tlen środowisko, które mogło sprzyjać pojawianiu się bardziej złożonych form życia.

W tym samym czasie aktywność wulkaniczna słabła, a emisje dwutlenku węgla spadały, ponieważ coraz więcej węgla zaczęło się odkładać w skorupie oceanicznej.

„Ten podwójny efekt – zmniejszenie emisji wulkanicznych i zwiększone geologiczne magazynowanie węgla – ochłodził klimat i zmienił chemię oceanów, tworząc warunki sprzyjające ewolucji bardziej złożonych organizmów” – wyjaśnia dr Adriana Dutkiewicz z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Sydney.

Tektonika jako motor życia

Badanie wskazuje, że pierwsze eukarionty pojawiły się około 1,05 mld lat temu – właśnie wtedy, gdy kontynenty się rozpraszały, a sieć szelfów morskich rozszerzała się.

„Uważamy, że te rozległe szelfy kontynentalne i płytkie morza były kluczowymi inkubatorami ekologicznymi” – mówi dr Juraj Farkaš z Uniwersytetu w Adelajdzie. „Zapewniały stabilne, dobrze natlenione środowiska morskie o podwyższonym poziomie składników odżywczych – idealne do rozwoju bardziej złożonych form życia”.

Autorzy po raz pierwszy ilościowo powiązali ruchy płyt tektonicznych z ewolucją globalnego cyklu węglowego i pojawieniem się eukariontów. Ich symulacje pokazują, że procesy zachodzące głęboko pod powierzchnią Ziemi – subdukcja, wulkanizm i obieg węgla w płaszczu – miały bezpośredni wpływ na klimat i chemię oceanów, a tym samym na ewolucję życia.

Zmienna planeta pod „nudną” powierzchnią

Wbrew nazwie, „nudny miliard” był okresem intensywnych, choć powolnych zmian. W miarę jak kontynenty łączyły się i rozpadały, zmieniała się liczba stref subdukcji – miejsc, w których płyty oceaniczne zapadają się pod kontynentalne. Te procesy regulowały ilość gazów cieplarnianych w atmosferze i decydowały o długoterminowej równowadze klimatu.

„Nasza praca pokazuje, że głębokie procesy wewnątrz Ziemi – wulkanizm, ruchy płyt i magazynowanie węgla – były kluczowe dla utrzymania klimatu w zakresie umożliwiającym istnienie życia” – podkreśla prof. Müller.

To pierwsze badanie, które łączy rekonstrukcje tektoniczne, modelowanie geochemiczne i dane biologiczne z ostatnich dwóch miliardów lat. Model zespołu pokazuje, że gdy tempo wulkanicznego uwalniania CO₂ malało, a geologiczne wiązanie węgla w dnach oceanów rosło, klimat Ziemi stopniowo się ochładzał, a oceany stawały się coraz bardziej natlenione.

W efekcie powstały stabilne środowiska, które umożliwiły rozwój złożonych organizmów i przygotowały grunt pod tzw. eksplozję kambryjską – gwałtowne różnicowanie form życia, jakie nastąpiło kilkaset milionów lat później.

„Nasze wyniki pokazują, że pozornie nudny miliard lat był w rzeczywistości kluczowym etapem przygotowującym Ziemię na pojawienie się życia takiego, jakie znamy dziś” – podsumowuje dr Dutkiewicz.

Źródła:

• R. D. Müller et al., Mid-Proterozoic expansion of passive margins and reduction in volcanic outgassing supported marine oxygenation and eukaryogenesis, Earth and Planetary Science Letters, 2025, DOI: 10.1016/j.epsl.2025.119683
  
• University of Sydney, Earth’s “boring billion years” created the conditions for complex life, EurekAlert!, 27 października 2025
  

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi