Нудний мільярд, також відомий як середній протерозой і середньовіччя Землі, — це період часу від 1,8 до 0,8 мільярда років тому, що охоплює середній протерозойський еон, який характеризується більш або менш тектонічною стабільністю, кліматичним стазисом і повільною біологічною еволюцією. Він межує з двома різними подіями оксигенації і льодовикового періоду, але сам Нудний Мільярд мав дуже низький рівень кисню та не мав жодних ознак заледеніння.
Океани, можливо, були бідні на кисень і поживні речовини, а також були сульфідні (евксинія), населені переважно аноксигенними пурпуровими бактеріями, типом фотосинтезуючих бактерій, які використовують сірководень (H2S) замість води та виробляють сірку замість кисню. Це явище відоме як океан Кенфілда. Через такий склад океани стали чорними та молочно-бірюзовими, а не синіми.
Незважаючи на такі несприятливі умови, еукаріоти, можливо, еволюціонували приблизно на початку Нудного Мільярда, і прийняли кілька нових адаптацій, таких як різні органели, багатоклітинність і, можливо, статеве розмноження, і диверсифікувалися в рослини, тварини і гриби в кінці цього проміжку часу. Такі досягнення могли бути важливими попередниками еволюції великого, складного життя пізніше в Едіакарі та Фанерозої. Тим не менш, прокаріотичні ціанобактерії були домінуючими формами життя в цей час і, ймовірно, підтримували енергетично бідну харчову мережу з невеликою кількістю протистів на вершині харчового ланцюжка. Суша, ймовірно, була населена прокаріотичними ціанобактеріями та еукаріотичними протолишайниками, причому останні були більш успішними тут, ймовірно, через більшу доступність поживних речовин, ніж у морських водах біля узбережжя.
Опис У 1995 році геологи Роджер Бьюїк, Девіс Де Маре та Ендрю Нолл проаналізували очевидну відсутність великих біологічних, геологічних і кліматичних подій протягом мезопротерозойської ери 1,6-1 мільярд років тому і, таким чином, описали це як «найнудніший час в історії Землі». Термін «Нудний Мільярд» був закарбований палеонтологом Мартіном Брасьєром для позначення періоду приблизно між 2 і 1 млрд років тому, який характеризувався геохімічним стазисом і льодовиковою стагнацією. У 2013 році геохімік Грант Янг використав термін «Безплідний Мільярд» для позначення періоду замерзання льодовиків і відсутності відхилень ізотопів карбону від 1,8 до 0,8 млрд років. У 2014 році геологи Пітер Кавуд і Кріс Хоксворт назвали час між 1,7 і 0,75 млрд років «Середньовіччям Землі» через відсутність доказів тектонічного руху.
Вважається, що Нудний Мільярд простягається приблизно від 1,8 до 0,8 млрд років тому в межах протерозойського еону, головним чином мезопротерозою. Нудний Мільярд характеризується геологічним, кліматичним і, загалом, еволюційним застоєм, з низьким вмістом поживних речовин.
У період, що передував «Нудному Мільярду», Земля пережила кисневу катастрофу внаслідок еволюції кисневих фотосинтезуючих ціанобактерій, що призвело до Гуронського зледеніння (Земля-сніжка), формування озонового шару, що блокує УФ-випромінювання, і окислення кількох металів. Вважається, що рівень кисню під час Нудного Мільярда був помітно нижчим, ніж під час кисневої катастрофи, можливо, від 0,1 до 10 % від сучасних рівнів. Цей період завершився розпадом суперконтиненту Родинія під час тонського періоду (1000—720 млн років), другою подією оксигенації та іншою Землею-сніжкою у кріогенному періоді.
Тектонічний стазис Еволюція біосфери, атмосфери та гідросфери Землі давно пов'язана з циклом суперконтинентів, коли континенти згруповуються, а потім розходяться. У Нудному Мільярді відбулася еволюція двох суперконтинентів: Колумбії (або Нуни) і Родинії.
Суперконтинент Колумбія сформувався між 2,0 і 1,7 млрд років тому і залишався незмінним принаймні до 1,3 млрд років тому. Геологічні та палеомагнітні докази свідчать про те, що Колумбія зазнала лише незначних змін, щоб перетворитися на суперконтинент Родинію між 1,1 і 0,9 млрд років тому. Палеогеографічні реконструкції свідчать про те, що суперконтинент знаходився в екваторіальних і помірних кліматичних зонах, і є мало або жодних доказів про континентальні фрагменти в полярних зонах.
Через відсутність доказів накопичення відкладів (на пасивних краях), яке могло статися в результаті рифтингу, суперконтинент, ймовірно, не розпався, а був просто сукупністю протоконтинентів і кратонів. Немає доказів рифтингу до утворення Родинії, 1,25 млрд років тому в Північній Лаврентії та 1 млрд років тому у Східній Балтиці та Південному Сибіру. Розпад не відбувся до 0,75 млрд років тому, ознаменувавши кінець Нудного Мільярда. Цей тектонічний застій міг бути пов'язаний з хімією океану та атмосфери.
Цілком можливо, що астеносфера — розплавлений шар земної мантії, по якому, по суті, плавають і рухаються тектонічні плити, — була надто гарячою, щоб у той час підтримувати сучасну тектоніку плит. Замість енергійної переробки плит у зонах субдукції, плити були пов'язані між собою протягом мільярдів років, поки мантія достатньо не охолола. Початку цього компонента тектоніки плит, можливо, сприяло охолодження та потовщення кори, що, як тільки розпочалося, призвело до аномально сильної субдукції плит, що відбулася наприкінці Нудного Мільярда.
Тим не менш, великі магматичні події все ще відбувалися, такі як утворення (шляхом плюму) центральної Австралійської провінції Масгрейва площею 220,000 км² від 1,22 до 1,12 млрд років тому, а також Канадської великої ігнейної провінції Маккензі площею 2,700,000 км² приблизно 1,27 млрд років тому. Тектоніка плит все ще була достатньо активною, щоб створити гори, і в цей час відбувалися декілька орогенезів включаючи Гренвільський орогенез, що відбувався в той час.
Кліматична стабільність
Існує мало доказів значної мінливості клімату протягом цього періоду. Клімат, ймовірно, не був головним чином продиктований сонячною яскравістю, оскільки Сонце було на 5–18 % менш яскравим, ніж сьогодні, але немає жодних доказів того, що клімат Землі був значно прохолоднішим. Фактично, Нудний Мільярд, здається, не має жодних доказів тривалих зледенінь, які можна спостерігати з регулярною періодичністю в інших частинах геологічної історії Землі. Високий рівень CO2 не міг бути головною рушійною силою потепління, оскільки рівні мали б бути в 30-100 разів вищими, ніж доіндустріальні рівні, щоб запобігти утворенню льоду та спричинити значне закислення океану, що також не відбувалося. Мезопротерозойські рівні CO2 можуть бути порівняні з рівнями фанерозойського еону, в 7-10 разів вищими від сучасних рівнів. Перші записи про лід за цей період часу було повідомлено в 2020 році з шотландської формації Діабайг 1 млрд років тому в групі Торрідон, де утворення дропстоунів, ймовірно, утворилися уламками від рафтингом льоду ; область, розташована тоді між 35-50° пд. ш., була (можливо, високогірним) озером, яке, як вважають, замерзало взимку і тануло влітку, а рафтинг відбувався під час весняного танення.
Вища кількість інших парникових газів, а саме метану, що вироблявся прокаріотами, могла компенсувати низькі рівні CO2 ; майже вільний від льоду світ досягається атмосферної концентрації метану в розмірі 140 частин на мільйон (ppm). Метаногенні прокаріоти не могли виробляти стільки метану, що означає, що якийсь інший парниковий газ, ймовірно, оксид азоту, був підвищений, можливо, до 3 частин на мільйон (у 10 разів перевищує сьогоднішній рівень). Виходячи з передбачуваної концентрації парникових газів, екваторіальна температура в мезопротерозої могла становити приблизно 22–27 °C, у тропіках 17 °C, на 60° паралелі −8–7 °C, а на полюсах −23–2 °C; і глобальна середня температура близько 19 °C, що на 4 °C тепліше, ніж сьогодні. Температури на полюсах взимку опускалися нижче нуля, що призвело до тимчасового утворення морського льоду та снігопаду, але постійних крижаних покривів, ймовірно, не було.
Також було припущено, що через те, що інтенсивність космічних променів позитивно корелює з хмарністю, а хмари відбивають світло у космос і знижують глобальні температури, в цей час через зменшення формування зірок у галактиці призводила до меншої хмарності та запобігала льодовиковим подіям, забезпечуючи теплий клімат. Крім того, певна комбінація інтенсивності вивітрювання, яка призвела б до зниження рівня CO2 шляхом окислення відкритих металів, охолодження мантії та зменшення геотермального тепла та вулканізму, а також підвищення інтенсивності сонячного випромінювання та сонячного тепла, можливо, досягла рівноваги, запобігаючи утворенню льоду.
І навпаки, льодовикові рухи понад мільярд років тому, можливо, не залишили багато залишків сьогодні, і очевидна відсутність доказів може бути наслідком неповноти літопису скам'янілостей, а не відсутностю самого явища. Крім того, низькі рівні кисню і сонячної інтенсивності можуть запобігати формуванню озонового шару, що заважає утримувати парникові гази в атмосфері і нагрівати Землю за допомогою парникового ефекту, що може спричинити льодовикові події. Хоча для підтримки озонового шару не потрібно багато кисню, і рівні під час Нудного мільярда могли бути достатньо високими для цього, Земля могла зазнавати сильнішого бомбардування УФ-випромінюванням, ніж сьогодні.
Океанічний склад Схоже, що в океанах були низькі концентрації ключових поживних речовин, які вважалися необхідними для складного життя, а саме молібдену, заліза, азоту та фосфору, значною мірою через брак кисню та, як наслідок, окислення, необхідне для цих геохімічних циклів. Поживних речовин могло бути більше в наземних середовищах, таких як озера або прибережні середовища ближче до континентального стоку.
Загалом, океани могли мати насичений киснем поверхневий шар, сульфідний середній шар і субоксигенний нижній шар. Переважно сульфідний склад міг спричинити те, що океани мали чорний і молочно-бірюзовий колір замість синього.
Кисень Геологічний літопис Землі вказує на дві події, пов'язані зі значним підвищенням рівня кисню на Землі, одна з яких відбулася між 2,4 і 2,1 млрд років тому, відома як киснева катастрофа, а друга — приблизно 0,8 млрд років тому, відома як неопротерозойська подія оксигенації (друга киснева катастрофа). Вважається, що проміжний період, під час Нудного Мільярда, мав низький рівень кисню (з незначними коливаннями), що призвело до широкого поширення безкисневих вод.
Океани могли бути чітко стратифікованими, причому поверхневі води були насичені киснем, а глибокі води були субоксигенними (менше 1 мкМ кисню),. Останній, можливо, підтримувався меншими рівнями викидів водню (H2) та сірководню (H2S) через глибоководні гідротермальні джерела, які в іншому випадку були б хімічно знижені киснем. Навіть у самих мілководних водах значна кількість кисню може бути обмежена в основному районами поблизу узбережжя. Розкладання тонучої органічної речовини також призвело б до вимивання кисню з глибинних вод.
Раптове падіння O2 після кисневої катастрофи, яка за рівнями δ13C свідчить про втрату в 10-20 разів більшого обсягу атмосферного кисню, відоме як подія Ломагунді-Ятули та є найвидатнішою подією ізотопів карбону в історії Землі. Рівень кисню міг становити менше 0,1-1 % від сучасного рівня, що фактично зупинило б еволюцію складного життя під час Нудного мільярда. Однак, припускається мезопротерозойська подія оксигенації (MOE), під час якої вміст кисню тимчасово підвищувався приблизно до 4 % від поточного рівня в атмосфері у різні моменти часу, що тривала від 1,59 до 1,36 млрд років тому. Зокрема, деякі докази з формації Велкеррі в групі Ропер на Північній Території Австралії, формація Калтасі у Волго-Уральському регіоні Росії та формація Сямалінг на півночі Північно-Китайського кратону вказує на помітне оксигенування близько 1,4 млрд років тому, хоча ступінь, до якого це відображає глобальний рівень кисню, невідомий. Кисневі умови стали б домінуючими під час другої кисневої катастрофи, викликаючи поширення аеробної активності над анаеробною, але широко поширені субоксичні та безкисневі умови, ймовірно, тривали приблизно до 0,55 млрд років тому, що відповідає едіакарській біоті та кембрійському вибуху.
Сірка