Forskare vid University of Southampton har upptäckt att förändringar i jordens bana kan ha låtit komplext liv växa fram och frodas under det mest fientliga klimatavsnitt som planeten någonsin har upplevt.

Forskarna, som arbetar med kollegor i den kinesiska vetenskapsakademin, Curtin University, University of Hong Kong, och universitetet i Tübingen - studerade en rad stenar som lades ner när större delen av jordens yta var täckt av is under en svår istid, kallad "Snowball Earth", som varade i över 50 miljoner år. Deras resultat publiceras i tidskriften Naturkommunikation .

"En av de mest grundläggande utmaningarna för Snowball Earth -teorin är att livet verkar ha överlevt, "säger doktor Thomas Gernon, Docent i geovetenskap vid University of Southampton, och medförfattare till studien. "Så, antingen hände det inte, eller livet undvek på något sätt en flaskhals under den svåra nedisningen."

Forskargruppen vågade sig in i den södra australiensiska vildmarken där de riktade in sig på kilometertjocka enheter av glaciala stenar som bildades för cirka 700 miljoner år sedan. Just nu, Australien låg närmare ekvatorn, idag känd för sina tropiska klimat. Stenarna de studerade, dock, visa otvetydiga bevis för att inlandsisar sträckte sig så långt som till ekvatorn vid denna tid, ger övertygande bevis för att jorden var helt täckt av ett iskallt skal.

Teamet fokuserade sin uppmärksamhet på "Bandede Iron Formations", sedimentära bergarter bestående av omväxlande lager av järnrikt och kiselrikt material. Dessa stenar avsattes i det istäckta havet nära kolossala inlandsisar.

Under snöbollsglaciationen, det frusna havet skulle ha varit helt avskuret från atmosfären. Utan det normala utbytet mellan havet och luften, många variationer i klimatet som normalt förekommer skulle helt enkelt inte ha.

"Detta kallades" sedimentär utmaning "för Snowball -hypotesen, " säger professor Ross Mitchell, professor vid den kinesiska vetenskapsakademin i Peking, Kina och huvudförfattaren.

"De mycket varierande berglagren verkade visa cykler som liknade klimatcykler förknippade med inlandsisens framryckning och tillbakadragande." En sådan variation ansågs stå i strid med att en statisk snöbollsjord begraver hela havet i is.

"Järnet kommer från hydrotermiska ventiler på havsbotten, "tillade Gernon." Normalt sett atmosfären oxiderar omedelbart järn, så bandade järnformationer ackumuleras vanligtvis inte. Men under snöbollen, med havet avskuret från luften, järn kunde ackumuleras tillräckligt för att de skulle bildas. "

Med hjälp av magnetisk känslighet - ett mått på i vilken utsträckning stenarna magnetiseras när de utsätts för ett magnetiskt fält - upptäckte teamet att de lagrade stenarkiven bevarar bevis för nästan alla omloppscykler.

Jordens omloppsbana runt solen ändrar sin form och lutningen och vinklingen av jordens spinnaxel genomgår också cykliska förändringar. Dessa astronomiska cykler ändrar mängden inkommande solstrålning som når jordens yta och, genom att göra så, de kontrollerar klimatet.

"Även om jordens klimatsystem betedde sig väldigt annorlunda under snöbollen, Jordens orbitala variationer skulle ha varit lyckligt omedvetna och bara fortsatt att göra sitt, " förklarar professor Mitchell.

Forskarna drog slutsatsen att förändringar i jordens omloppsbana möjliggjorde vaxning och avtagande av inlandsisar, gör det möjligt för periodiska isfria regioner att utvecklas på snöbollsjorden. Professor Mitchell förklarade, "Detta fynd löser en av de viktigaste invändningarna med snöbollens jordhypotes:den långvariga observationen av betydande sedimentära variationer under snöbollens jordglaciationer uppträdde i strid med en så extrem minskning av den hydrologiska cykeln".

Teamets resultat hjälper till att förklara den gåtfulla närvaron av sedimentära bergarter av denna ålder som visar bevis för strömmande vatten på jordens yta när detta vatten borde ha varit instängt i inlandsisar. Dr Gernon säger:"Denna observation är viktig, eftersom komplext flercelligt liv nu är känt för att ha sitt ursprung under denna period av klimatkris, men tidigare kunde vi inte förklara varför”.

"Vår studie pekar på förekomsten av isfria 'oaser' i snöbollshavet som utgjorde en fristad för djurlivet att överleva den utan tvekan mest extrema klimathändelsen i jordens historia", Dr. Gernon avslutade.