Краткая история почти всего на свете
Шрифт:
Ибо большую часть истории Земли до совсем недавнего времени общераспространенным для нее типом климата была жара и отсутствие постоянных льдов где бы то ни было. Текущий ледниковый период — по существу, ледниковая эпоха — начался около 40 млн лет назад и колебался в пределах от убийственно плохой до совсем неплохой погоды. Мы живем в одном из немногих неплохих промежутков времени. Ледниковые периоды имеют свойство стирать с лица земли свидетельства более ранних ледниковых периодов, так что чем глубже мы уходим в прошлое, тем отрывочнее становится картина. Но представляется, что за последние 2,5 млн лет или около того имело место по меньшей мере семнадцать суровых эпизодов оледенения — это период, совпадающий по времени с появлением в Африке Homo erectus, за которыми последовали современные люди. Применительно к современной эпохе обычно ссылаются на двух виновников — поднятие Гималаев и образование Панамского перешейка. Первое нарушило воздушные потоки, второе — океанские течения. Индия, бывшая когда-то островом, за последние 45 млн лет втиснулась на 2 тысячи км в азиатский массив, вздыбив не только Гималаи, но подняв расположенное позади обширное Тибетское плато. Гипотеза гласит, что возвышенный ландшафт был не только холоднее, но и отклонил ветры к северу и в сторону Северной Америки, сделав ее более подверженной длительным похолоданиям. Затем, начиная примерно с пяти миллионов лет тому назад, из моря поднялся Панамский перешеек, закрыв брешь между Северной и Южной Америкой и прервав течения, которые переносили тепло между Тихим и Атлантическим океанами, изменив, по крайней мере на половине планеты, характер выпадения осадков. Одним из последствий было иссушение Африки, заставившее обезьян спуститься с деревьев в поисках нового образа жизни в возникавших саваннах.
Во всяком случае, при нынешнем расположении океанов и материков похоже, что лед останется с нами на долгое время в будущем. Согласно Джону Макфи, можно ожидать еще около пятидесяти эпизодов оледенения, каждый продолжительностью 100 тысяч лет или около того, прежде чем можно будет надеяться на действительно долгую оттепель.
До 50 млн лет тому назад на Земле не было регулярно повторявшихся ледниковых периодов, но когда они имели место, то, как правило, были колоссальными. Сильное замерзание произошло около 2,2 млрд лет назад, за ним последовал миллиард или около того лет тепла. Потом было еще одно оледенение, даже больше первого — такое большое, что некоторые ученые теперь называют период, когда оно произошло, криогенным, или сверхледниковым. Такое положение более широко известно как «Земля-снежок» [367] .
367
Земля-снежок (Snowball Earth) — название предложено Джозефом Киршвикном (Joseph Kirschvink), профессором геобиологии Калифорнийского технологического института в 1992 г. Сама теория была выдвинута в середине 1960-х годов, когда по палеомагнитным данным было обнаружено, что материки, испытывавшие оледенение, находились в это время в районе экватора. Теорию долгое время не принимали всерьез. В 1990-е годы она была существенно модернизирована специалистами Гарвардского университета, и с тех пор интерес к ней растет. И все же пока представление о тотальном оледенении Земли в прошлом еще нельзя назвать общепринятым.
Сравнение со снежком лишь с большой натяжкой отражает смертоносный характер случившегося. Согласно теории, из-за падения интенсивности солнечного излучения на 6 % и снижения поступления (или утраты) парниковых газов Земля перестала сохранять тепло. Она целиком превратилась в Антарктиду. Температуры упали аж на 45 градусов Цельсия. Вся поверхность планеты, видимо, замерзла, толщина океанского льда в высоких широтах достигала 800 метров и десятков метров даже в тропиках.
В связи со всем этим возникает серьезная проблема: геологические данные указывают на наличие льда всюду, в том числе близ экватора, а биологические так же уверенно утверждают, что где-то должна была быть открытая вода. Начать с того, что выжили цианобактерии, а они вырабатывают энергию за счет фотосинтеза. Для этого им нужен солнечный свет, но если вам когда-нибудь приходилось смотреть сквозь лед, то вы по опыту знаете, что, утолщаясь, он быстро теряет прозрачность и, достигнув толщины всего нескольких метров, совсем не пропускает свет. Предлагались два возможных решения. Одно состоит в том, что небольшие участки открытой воды все же оставались (например, вокруг каких-нибудь горячих точек); другое состоит в том, что лед образовался таким образом, что продолжал просвечивать, — такое в природе иногда случается.
Если Земля вся замерзла, возникает очень трудный вопрос: каким образом она снова разогрелась? Покрытая льдом планета должна была отражать так много тепла, что оставалась бы навечно замерзшей. Похоже, что спасение могло прийти из наших расплавленных недр. Возможно, своим появлением здесь мы еще раз обязаны тектонике. По этой гипотезе, нас выручили вулканы, которые пробились сквозь похороненную подо льдом поверхность, выбрасывая массу тепла и газов, растопивших снега и воссоздавших атмосферу [368] . Интересно, что конец этого сверххолодного эпизода отмечен кембрийским взрывом — весенней порой в истории жизни. В действительности она, возможно, не была такой уж идиллической. Во время разогрева на Земле, вероятно, была самая бурная погода, какую она когда-либо переживала, с ураганными ветрами, достаточно мощными, чтобы вздымать волны высотою с небоскребы, и не поддающимися описанию ливнями.
368
Основной причиной таяния обычно называют углекислый газ, который вулканы поставляли в атмосферу, а практически исчезнувшая биосфера перестала поглощать. Это привело к развитию мощного парникового эффекта. По некоторым оценкам, концентрация углекислого газа в атмосфере могла в 300 и более раз превышать современную.
Все это время трубочники, моллюски и другие формы живых организмов, державшиеся у горячих источников в глубине океана, без сомнения, продолжали вести себя, словно ничего не случилось, но все другие формы жизни на Земле, вероятно, находились на грани исчезновения. Но это было очень давно, и на данном этапе мы ничего не знаем об этом наверняка.
В сравнении с «криогенным» оледенением более поздние ледниковые периоды выглядят значительно скромнее, но, по нынешним земным меркам, они, конечно, были колоссальными. Висконсинский ледниковый щит, покрывавший значительную часть Европы и Северной Америки, местами был более трех километров толщиной и продвигался вперед со скоростью 120 метров в год. Даже передние края ледовых щитов могли достигать толщины почти 800 метров. Представьте, что вы стоите у основания ледяной стены такой высоты. Позади этого края на площади в миллионы квадратных километров не будет ничего, кроме льда, и лишь тут и там торчат несколько вершин самых высоких гор. Под весом такой массы льда проседали целые материки, и даже теперь, спустя 12 тысяч лет после отступления ледников, они все еще продолжают всплывать. Двигаясь, ледниковые щиты не просто оставляли понемногу валунов или длинные цепочки гравийных морен, но и наваливали целые земельные массивы — среди прочих Лонг-Айленд, Кейп-Код и Нантакет. Неудивительно, что геологи до Агассиза с трудом представляли их колоссальную способность преобразовывать ландшафты.
Если ледниковые щиты снова двинутся вперед, у нас нет ничего на вооружении, чтобы их отвести. В 1964 году в заливе Принца Уильяма на Аляске, на одном из крупнейших ледовых полей в Северной Америке, произошло самое мощное землетрясение, когда-либо отмеченное на материке. Оно оценивалось в 9,2 балла по шкале Рихтера. На линии разлома земля поднялась на целых шесть метров. Тряхнуло так сильно, что в Техасе из бассейнов выплескивалась вода. А как сказалось это небывалое сотрясение на ледниках залива Принца Уильяма? Никак. Они просто впитали воду и продолжали двигаться.
Долгое время считалось, что мы вступали в ледниковые периоды и выходили из них постепенно, на протяжении сотен или тысяч лет, но теперь известно, что дело обстояло не так. Благодаря взятым в Гренландии кернам льда мы теперь располагаем подробной характеристикой климата за более чем сто тысяч лет, и то, что мы узнали, неутешительно. Они свидетельствуют, что большую часть недавней истории Земля была далеко не таким устойчивым и исполненным покоя местом, каким его знал цивилизованный мир, а скорее отчаянно шарахалась между периодами тепла и свирепого холода.
К концу последнего крупного оледенения около 12 тысяч лет назад Земля начала нагреваться, причем довольно быстро, но затем примерно на тысячу лет внезапно погрузилась в страшный холод — событие, известное науке как поздний дриас. (Название происходит от арктического растения дриады, которое одним из первых заселило сушу, освобожденную отступившим ледниковым щитом. Был также ранний дриас, но не столь резкий и суровый). В конце этого тысячелетнего наступления средние температуры подскочили снова, на целых 4 градуса Цельсия за 20 лет, что не звучит особо драматично, но равнозначно изменению всего за двадцать лет скандинавского климата на средиземноморский. В отдельных областях изменения были еще более внушительными. Взятые в Гренландии керны показывают, что температуры там изменялись за десять лет аж на 8 градусов, коренным образом меняя характер выпадения осадков и условия жизни растений. Даже для малонаселенной планеты это должно было быть весьма некомфортно. Сегодня последствия таких перепадов почти невозможно себе представить.
Но что больше всего тревожит, так это то, что мы не имеем представления — причем никакого, — что за природные явления могли бы так резко встряхивать земной термометр. Как заметила в журнале «Нью-Йоркер» Элизабет Колберт [369] , «ни одна известная нам внешняя сила, даже труднопредставимая, не в состоянии так резко и так часто гонять температуру то вверх, то вниз, как об этом свидетельствуют керны». Кажется, добавляет она, существует «какой-то огромный ужасный замкнутый круг», возможно, включающий океаны и факторы, нарушающие нормальную циркуляцию их течений, но все это очень далеко от нашего понимания.
369
Элизабет Колберт (Elizabeth Kolbert) — научный журналист, специализирующаяся на изменениях климата, автор книги «Полевые заметки с места катастрофы: человек, природа и изменения климата».
Одна из теорий сводится к тому, что обильный приток талой воды в моря в начале позднего дриаса понизил соленость (и тем самым плотность) воды в северных океанах, заставив Гольфстрим свернуть на юг, подобно водителю, избегающему столкновения. Лишенные приносимого Гольфстримом тепла северные широты снова погрузились в холод. Но это ни в коей мере не объясняет, почему тысячу лет спустя, когда Земля еще раз разогрелась, Гольфстрим не повернул, как делал это раньше. Вместо этого мы получили необычайно спокойный период, известный как голоцен, в котором мы ныне и живем.