Похолодание, а не потепление

Поздышев Василий

А ту атмосферу, которую мы имеем сегодня, наша планета «создала» сама за более чем 4 миллиарда лет, выпаривая океаны, извергая пар, а потом терпеливо выкачивая из нее тот самый СО₂ растущими растениями и планктоном. Процесс биологического роста растений (известный нам со школьной парты фотосинтез) связывает углерод в биомассе, то есть основная «пища» растений — это углекислый газ СО₂. «Поедая» СО₂, растения накачивают атмосферу кислородом О₂, освобожденным в фотосинтетическом процессе.

Почему я так подробно об этом пишу— хочется, чтобы читатели понимали, что климат и жизнь на нашей планете есть одна,

нераздельная система.

Не будем исследовать сейчас научные и ненаучные теории происхождения жизни [1] . Отметим только, что сегодня мировое научное сообщество предпочитает теорию «примитивного супа», предложенную нашим с вами соотечественником — советским ученым Александром Ивановичем Опариным (умер в 1980 году). По этой теории, растворенные в горячей воде элементы второй атмосферы под воздействием ультрафиолетовых лучей и сильнейших электрических разрядов произвели сложную химическую реакцию, в результате которой получились молекулы органической химии — аминокислоты (из которых состоят протеины).

1

Второе направление — панспермическое — гипотеза о занесении жизни на Землю астероидом, обломками кометы (в замороженном виде тем самым, уже упоминаемым в связи с Луной и с водой, небесным телом) или даже… пришельцами — экспериментально подтвердить невозможно, поэтому обсуждение этих гипотез находится больше в сфере научной фантастики.

Эта часть теории была подтверждена известными всему миру экспериментами Стэнли Миллера, который в 1953 году в Чикаго слил в пробирку нечто, напоминающее по составу примитивный суп и в течение недели пропускал через суп разряды тока в 60 тысяч Вольт. Результаты потрясли научный мир — Миллер (ему тогда было всего 23 года) получил из «примитивного супа» многочисленные аминокислоты. Вторая часть теории Опарина — появление в «примитивном супе» гетеротрофов (организмов, способных синтезировать органические элементы из минеральных) — пока экспериментами не доказана.

Мы знаем, что климат на Земле в эпоху зарождения жизни был суровый. Солнце тогда грело Землю гораздо меньше— планета получала примерно на четверть меньше солнечной радиации, чем в наше время. Как ни парадоксально, но на ней не было холодно: геологи и палеоклиматологи не находят следов оледенения на геологических формация тех времен. Этот феномен назвали «Парадоксом слабого Солнца» (Weak Sun Paradox).

Предполагается, что, во-первых, собственное излучение молодой Земли в инфракрасном диапазоне было более сильным, а во-вторых, концентрация углекислого газа и паров воды в атмосфере примерно в 100 раз превышала ту, что мы имеем сегодня. Результатом этого была высокая влажность и высокая температура у поверхности планеты — около 60 градусов Цельсия. Что (по теории Опарина) и являлось одним из факторов создания на поверхности нашей планеты «примитивного супа» из углеродных соединений.

Некоторые следы той жизни на нашей планете можно увидеть и сегодня — на юго-востоке Гренландии (местечко Изуа). Это «поля» странного вида скал, похожих на круглые столбики — на самом деле, это окаменевшие остатки колоний простейших живых организмов. Это были колонии примитивных анаэробных бактерий (прокариотов), питавшихся… углекислым газом. Прокариотами их называют по причине простейшего строения клеток — нет отделения ядра от цитоплазмы.

С этого момента связь жизни и климата постоянна — живые организмы начинают активно менять облик своей планеты и ее климат. На смену прокариотам (неспособным выделять кислород) пришли и заполонили океан колонии микроскопических сине-зеленых водорослей (огромные слои осадочных пород карбоната кальция на дне океанов свидетельствуют об этом). Жизнь научилась использовать для питания фотосинтетический процесс и начала насыщать атмосферу кислородом. Гораздо позже (около двух миллиардов лет назад) появились более сложные организмы — эвкариоты (имеющие более сложное строение: ядро и оболочку, наполненную цитоплазмой).

За 2 миллиарда лет биосфера планеты (Жизнь) «выкачала из атмосферы» и захоронила в виде океанских осадочных пород (карбонатов и кальция) около 80 миллиардов тонн углерода (почти все, что было) и взамен насытила атмосферу кислородом до 18 %—20 %, сделав ее пригодной для нового типа жизни — одной из двух ветвей эвкариотов — животных, к которому и мы с вами тоже относимся. То есть благодаря активным жизненным процессам простейших водорослей и огромному количеству выброшенных ими в атмосферу «отходов жизнедеятельности»— кислорода, если бы мы с вами попали на Землю 2 миллиарда лет назад — мы бы уже могли дышать.

Именно эта чрезвычайно активная химическая деятельность примитивной жизни очень сильно изменила климат: на планете стало гораздо прохладнее.

Надо понимать, что именно жизнь, связавшая углерод в белки и углеводы, и выкачивающая его миллионами тонн из атмосферы, предотвратила превращение Земли во «вторую Венеру» с точки зрения климата. 4 миллиарда лет назад «стартовые условия» на Венере были очень похожие на земные, но Жизнь на Венеру не попала (или не зародилась), и эта спираль нагревания не остановилась. Поэтому сегодня температура на поверхности Венеры достигает 450 градусов Цельсия.

Возраст первого оледенения датируется (с большой погрешностью, конечно) как раз около 2 миллиардов лет назад. Причины его неизвестны, предполагается сочетание многих факторов: жизнь (переход углерода из атмосферы в связанное состояние) изменила состав атмосферы, изменение альбедо планеты (отражающую способность поверхности), но этого для оледенения не было бы достаточно. Поэтому предполагаются еще и сочетание факторов геологических (массовые извержения вулканов и формирование гор — атмосфера запыляется, а в горах рождаются ледники) и астрономические (изменение орбиты Земли) и даже проход Солнечной системой через облако «звездной пыли». В общем, почему это произошло — никто не знает, но доказано, что около 2 миллиардов лет назад большая часть нашей планеты (а может быть, и вся Земля) была покрыта льдом толщиной в несколько километров. Длилось это оледенение очень долго — планета замерзла почти на 400 миллионов лет.

Но Жизнь, зародившаяся в воде, в водной среде и выжила (слава богу, океан промерз не до дна).

Потом (причин изменения мы опять не знаем) наступило потепление, которое длилось… почти миллиард лет до начала второго ледникового периода.

Примерно миллиард лет до нашей эры что-то существенное опять на задворках вселенной, где мы с вами проживаем теперь, произошло, и Земля опять вся покрылась толстой коркой льда — еще раз на долгие 400 миллионов лет.

Гипотеза об оледенениях, связанная с периодическим прохождением нашей звездной системы через облака звездной пыли (то есть фактор внешний, относительно нашей звездной системы), пока является единственным научным объяснением. Тут нужно понимать, что наука просто не может найти даже в теории какой-либо другой фактор, находящийся на планете или даже внутри Солнечной системы, проявляющийся на такой гигантской шкале времени.

Период второго оледенение может быть изучен несколько лучше первого. Он тоже длился около 400 миллионов лет (как и первый), но мы знаем, что он делится на 3 внутренних цикла «замерзание — потепление», каждый из которых длился примерно по 100 миллионов лет. Этот «циклизм» (большой цикл в 400 миллионов лет и малый цикл в 100 миллионов лет) и дал начало астрономической теории климата Миланковича (о ней, как и о других факторах глобального изменения климата на планете, мы будем говорить в отдельной главе).