Если кто не знает, сообщаю: мы живем в великую ледниковую эпоху. Не спешите бросаться к термометру - за окном у нас летом по-прежнему плюс 28. Но это ничего не значит. Мы все равно живем в великую ледниковую эпоху, только в один из ее межледниковых промежутков. Замечу для любознательных, что наша ледниковая эпоха называется Четвертичной, хотя это ничего не меняет. Эта наша Четвертичная ледниковая эпоха началась (если верить показаниям тысяч ледовых проб, взятых с разной глубины в самых разных местах, а также множеству других показаний) ровно 2,58 миллиона лет назад и с тех пор продолжается в виде своеобразных пульсаций, или ледниковых периодов, разделенных вот этими самыми межледниковых промежутками, в одном из которых мы сегодня живем, несмотря на показания термометра.
Так что вполне правильно будет сказать, что мы живем не только по милости кондиционера, но также по милости природы, которая почему-то устроила всю эту периодичность. Люди, как известно, создали науку, чтобы она разгадывала эти тайны и загадки природы. Данный случай очень наглядно показывает, что наука нужна не только для удовлетворения бескорыстного интереса ученых мужей и получения ими зарплаты. Нам всем тоже важно понять тайны чередования ледниковых периодов и их промежутков, потому что такое знание позволит нам ответить на ряд жгучих вопросов: «почему так жарко?», «когда, наконец, станет прохладно?» и самое главное: «а не станет ли так прохладно, что совсем холодно?» Или, в переводе на строгий научный язык: «Не грозит ли нам вскоре новый ледниковый период?»
Подождите горько смеяться, утирая полотенцем пот и слезы. Упомянутые выше показания свидетельствуют, что за последние 780 тысяч лет имели место 8 (прописью - восемь) ледниковых и межледниковых периодов, то есть каждый цикл занимал, в среднем, 100 тысяч лет, и эти циклы выглядели так: каждый очередной межледниковый промежуток длительностью 10-20 тысяч лет кончался резким спадом температур и начинался очередной ледниковый период длительностью около 80 тысяч лет. В конце каждого такого периода льды покрывали огромную часть земного шара (не только Антарктику и Гренландию, которые всегда оставались подо льдом, но и большие куски Европы и северной Америки), включая северные части Атлантики и Южного океана, и когда эти льды достигали максимального распространения, почему-то начиналось постепенное потепление - опять на 10-20 тысяч лет. Так что считайте сами: если мы живем в теплый промежуток, который начался примерно 10 тысяч лет назад, так когда начнется следующее обледенение? То-то.
Ученые, которые пытались разобраться в тайнах климата, не били баклуши. Они кое в чем разобрались. Уже 120-130 лет назад сербский ученый Миланкович, еще не имея упомянутых выше показаний, вывел теоретически, что ледниковые периоды должны меняться регулярно, потому что в движении Земли вокруг Солнца есть, как минимум, три регулярности: эллиптичность земной орбиты слегка меняется каждые 100 тысяч лет, наклон земной оси регулярно меняется каждые 41 тысячу лет и вращение земной оси (то есть прецессия) имеет период в 21700 лет. Все это, по расчетам Миланковича, меняет количество солнечной энергии, получаемой Землей, и общим результатом этих «циклов внутри циклов» должно быть постепенное (на протяжении тысячелетий) спадание летних и зимних температур до некого минимума. Это означает, что летом становится все менее тепло, а зимой - все более холодно, и тогда таяние льда летом становится меньше, чем его образование зимой, и поэтому начинается новое обледенение. Климат четвертичной эпохи за последние 780 тысяч лет действительно менялся с периодом около 100 тысяч лет, как и предсказал Миланкович. Но до этого (а ведь Четвертичная ледниковая эпоха началась, как вы помните, 2,58 миллиона лет назад), климат (как показали те же глубинные пробы) менялся с периодичностью примерно 41 тысяча лет! Вот оно, торжество «чистой» науки!
Но увы - это неполное торжество. Потому что эти «циклы Миланковича» существуют столько же, сколько Земля обращается вокруг Солнца, то есть миллиарды лет. Между тем пробы, взятые с очень больших глубин, соответствующих десяткам и даже сотням миллионов лет, свидетельствуют, что ледниковые эпохи, вроде нашей Четвертичной, - явление редкое. За последние 500 миллионов лет их было всего три - 450 миллионов лет назад, 360 миллионов лет назад и наша, наступившая, все те же 2,58 миллиона лет назад. Это означает, что «циклы Миланковича» сами по себе еще недостаточны для начала ледниковых эпох, должны существовать какие-то другие факторы, которые понижают (или повышают) температуру ниже (выше) какого-то критического уровня. И лишь тогда «циклы Миланковича» начинают управлять дальнейшим ходом событий.
Что же это за факторы?
Ученые и тут постарались. За минувшее после работ Миланковича время они нашли несколько подозреваемых факторов глобального характера. Это, во-первых, содержание парниковых газов в атмосфере (прежде всего - углекислого). Во-вторых, на температуры может влиять тектоническое движение континентов. Оно меняет состав атмосферы, а также расположение океанов, и тем самым - океанские течения. Известно, например, что поток теплой воды из Тихого океана приходит в северную Атлантику и отдает там тепло, согревая ее, а сам, охладившись, опускается вниз и по дну возвращается в Тихий океан. В недавней работе (опубликованной в июне 2010 года в журнале Science) группа американских ученых (Дентон и др.), опираясь на новые данные, показала, что конец («терминация») последнего ледникового периода, предшествовавшего нынешнему (нашему) межледниковому потеплению, пришелся в точности на то время, когда колоссальные льды в заливе святого Лаврентия достигли тех мест в Атлантике, где образуется уходящий вниз холодный поток описанной выше циркуляции. В этот момент началось потепление в Антарктике -возможно, потому, что теплые тихоокеанские воды, не имея доступа в северную Атлантику, направились на юг, - а уж затем это согревание Антарктики, благодаря изменению ветров и тому подобное, было «передано» в северное полушарие и вызвало там отступление ледников. В этой связи другие исследователи указывают также на возможную большую роль Панамского перешейка, появление которого (вызванное, в конечном счете, теми же тектоническими подвижками американских континентов) породило теплый поток Гольфстрим.
Однако все эти работы анализируют, как видите, проблему начала нынешнего межледникового потепления, нас же интересует возможное наступление следующего межледникового похолодания. Правда, некоторые ученые утверждают, что бояться его скорого наступления не стоит, потому что его отодвинет нынешнее рукотворное наше «глобальное потепление». (Действительно, если оно будет развиваться нынешними темпами, то, пожалуй, и впрямь успеет нас изжарить раньше, чем новое похолодание заморозит.) Иными словами, эти специалисты считают решающим триггером зарождения ледниковых эпох содержание углекислого газа в атмосфере. В самом деле, - говорят они, - посмотрите, что показывают ледовые пробы, относящиеся ко времени перехода от предыдущей, мезозойской геологической эры, к нынешней кайнозойской. Они показывают, эти пробы, что со времени этого К-Т перехода уровень углекислого газа в атмосфере начал непрерывно падать и ближе к Четвертичной ледниковой эпохе упал в целых 10 раз! Ну, а раз воздух очистился от «парникового щита» и Земля стала свободней отдавать в космос полученное от Солнца тепло, то она и начала остывать. Quod erat demonstrandum. Так что ищите повсюду углекислый газ, он всему главный виновник.
Тут, однако, у нас возникает тяжелое недоумение, потому что не далее, как в мае 2010 года в том же вышеназванном журнале Science была опубликована статья американского климатолога Руддимэна под названием «Палеоклиматическая загадка», суть которой (и статьи, и загадки) состояла в том, что отмеченное выше падение концентрации углекислого газа в пост-мезозойскую эпоху привело к тому, что эта концентрация уже 22 миллиона лет назад сравнялась с той, которая была характерна для нашей Четвертичной ледниковой эпохи. Однако ледниковая эпоха тогда почему-то не наступила, а началась лишь 20 миллионов лет спустя. Почему? Почему столь низкие уровни «цэ-о-два» не породили ледниковую эпоху уже 22 миллиона лет назад? И почему она началась 20 миллионов лет спустя, хотя все промежуточное время концентрация этого злосчастного «цэ-о-два» уже практически не менялась?
Действительно, загадка? Неужто все предыдущие доводы и выводы ученых были ошибочны, и роль углекислого газа в наступлении ледниковых эпох совсем не так велика? Давайте разберемся и последуем за рассуждениями Руддимэна. Он, надо думать, не зря задает свои риторические вопросы - у него наверняка припасен уже какой-то ответ.
Руддимэн начинает с напоминания, что в последний раз Земля начала охлаждаться от полюса до полюса уже 50 миллионов лет назад. Арктические леса постепенно превратились в тундру; 34 миллиона лет назад в Антарктике появились первые ледники; 14 миллионов лет назад они покрыли южный континент сплошным ледовым щитом. Примерно 10 лет назад палеоклиматологи в большинстве своем пришли к выводу, что все это произошло благодаря постепенному уменьшению концентрации углекислого газа. В теплую эпоху (более 50 миллионов лет назад) его концентрация составляла 1000 молекул газа на 1 миллион молекул воздуха, но затем она начала непрерывно падать. Это падение было вызвано комбинацией причин. Прежде всего, замедлилось расширение океанского дна, то есть движение континентов; это существенно уменьшило вулканическую активность, то есть выброс углекислого газа в ходе извержений. Затем во многих местах Земли (например, в Тибете) начали подниматься огромные плато; в результате на свет вышли новые слои глубинных пород, которые начали соединяться с углеродом и удалять его из атмосферы. В результате уже 22 миллиона лет назад концентрация углекислого газа приблизилась к 180-300 молекулам на миллион.
Эти цифры, напоминает автор, получены двумя независимыми методами - путем изучения изотопов углерода в отложениях некоторых морских органических молекул и с помощью измерения изотопов бора в тех же отложениях. И полученный такими образом результат как раз и озадачил ученых, потому что цифра 180-300 для концентрации углекислого газа характерна для Четвертичной ледниковой эпохи, а она наступила лишь 20 миллионов лет спустя.
Первые объяснения этой «палеоклиматической загадки» сводились к тому, что, видимо, уменьшения концентрации углекислого газа все же было недостаточно для перехода к ледниковой эпохе и роль последнего триггера сыграли какие-то другие события. Некоторые ученые указывали, например, что продолжавшееся (хотя и более медленное) движение континентов выдвинуло северные края Европы, Азии и Америки в более северные широты, где они стали сильнее охлаждаться. Но климатические модели показали, что это охлаждение было небольшим и потому не могло перетянуть чашу весов. Другие возлагали вину на образование Панамского перешейка, произошедшее за два миллиона лет до наступления ледниковой эпохи, но, как мы уже говорили, это событие породило теплый Гольфстрим, то есть должно было привести, скорее, к потеплению. Третье объяснение исходило из того, что в последние 15 миллионов лет сближение континентальных плит друг с другом привело к «выпячиванию» многочисленных плато на высоту 3-4 километра (Тибет в Азии, Альтиплано в Южной Америке, Скалистые горы в Канаде и так далее). На большей высоте эти плато должны были сильнее охлаждаться; может быть, это они охладили прилегающие районы? Но нет, расчеты и тут развеяли надежды.
В итоге, пишет Руддимэн, у палеоклиматологов осталось три возможности - либо они проморгали что-то решающее; либо какой-то из вышеназванных факторов подействовал на самом деле много сильней, чем показали модели и расчеты; либо в оценки концентрации углекислого газа вкралась какая-то ошибка. Первые две возможности ученые отбросили, потому что вопрос изучался многими независимыми группами и очень тщательно. И тогда решено было более придирчиво проанализировать оба метода измерения древних концентраций углекислого газа. Этот анализ вскоре выявил несколько сомнительных моментов. Например, оказалось, что данные, полученные обоими методами, совпадают только «в среднем», на большом интервале времени. В деталях же дело выглядит не так однозначно. Например, в промежутке между 45 и 25 миллионами лет метод изотопов бора дает очень низкие значения концентрации, тогда как метод изотопов углерода показывает, что эти концентрации все еще оставались достаточно высокими. Расходятся оба метода - причем на добрых 20-25 миллионов лет - и в оценке времени образования сплошных льдов на Антарктиде: один относит это событие на 50 миллионов лет назад, когда в Антарктиде даже и ледников почти что не было, а другой называет дату 30 миллионов назад, то есть на несколько миллионов лет позже образования сплошного ледяного покрова.
Эти расхождения, продолжает Руддимэн, привели - в самое последнее время - к разработке новых, более точных методов, которые существенно изменили картину постепенного изменения концентрации углекислого газа за минувшие 20 миллионов лет. Так, эти новые методы показали, что еще 10 миллионов лет назад эта концентрация была довольно высокой - 350-450 молекул на миллион вместо 200-300, как давали прежние методы. Далее, они подтвердили, что эта концентрация не оставалась постоянной, как то рисовали прежние методы, а продолжала снижаться на всем интервале от 5 до 2 миллионов лет назад. Иными словами, заключает автор, можно думать, что именно это падение уровня углекислого газа, начавшееся уже 50 миллионов лет назад и непрерывно продолжавшееся - как мы теперь смеем думать - вплоть до отметки «2 миллиона лет назад», -именно оно и было главной причиной биполярного охлаждения нашей планеты, которое породило четвертичную ледниковую эпоху.
Вот так-то. Стало быть, призыв искать углекислый газ был брошен не впустую. Пройдя вместе с озадаченными учеными весь долгий круг их размышлений и поисков, мы убедились, что климатические судьбы планеты определяет прежде всего концентрация углекислого газа в атмосфере - и все процессы, которые существенно влияют на ее уменьшение или увеличение. Как существа, стремящиеся узнать и понять, мы обогатились. Но как существа, мучительно страдающие от чрезмерной жары или чрезмерного холода, мы имеем теперь повод для расстройства. Хотя бояться скорого очередного похолодания нам, пожалуй, и впрямь не стоит, но вот скорого глобального потепления...
(с) Рафаил Нудельман