Получается, что на вулканы можно «возложить ответственность» и за потепление, и за похолодание. Странно. Да и надо еще доказать, что вспышки вулканическая активности могут иметь глобальные масштабы и продолжаться достаточно долго.
Такие гипотезы возрождают концепцию плутонистов (от имени греческого бога подземного мира), которые в XVIII веке объясняли причины изменений, происходящих в области жизни, влиянием глубинных явлений. В настоящее время предполагаются, в частности, выбросы из мантии планеты потоков тепла (плюмов). Все это занятно, хотя и неубедительно.
Несравненно более обоснованно мнение творца учения о биосфере В.И. Вернадского, считавшего, что она существует и развивается благодаря потоку солнечной энергии, в тысячи раз превышающему поступление тепла из глубоких земных недр. По его словам: «Жизнь поистине является одной из наиболее могучих геохимических сил нашей планеты, и вызываемая ею биогенная миграция атомов представляет форму организованности первостепенного значения в строении биосферы».
Крупные ее перестройки весьма вероятны из-за накопления в земной коре или отражения в космос солнечной энергии. Глубинные геологические процессы не исключены, но вряд ли они играют решающую роль.
Какие же события определили появление современной ледниковой эпохи? Восстанавливая их, палеоботаник М.А. Ахметьев пришел к выводу: около 40 миллионов лет назад сохранялась теплая биосфера. Тогда температура океана у Северного полюса достигла 18–20 °С, а климат нашей планеты был теплее нынешнего на 5 °С. Затем он становился все континентальнее, и природные зоны смещались в сторону экватора.
Окончательная изоляция Антарктиды в районе Южного полюса содействовала ее оледенению. Накопление огромных масс льда на суше и шельфе вызвало падение уровня Мирового океана. Резко сократились акватории внутренних морей Северного полушария, в частности, осушилось Западно-Сибирское море. Обособлялся арктический океан, и постепенно охлаждались его воды…
Как показал М.А. Ахметьев на примере территории Казахстана, климатические изменения были плавными, с отдельными колебаниями. В общем, понижалась глобальная температура более 30 млн лет. За такой срок могли произойти значительные преобразования земной поверхности в связи с перемещением материков, ростом горных хребтов, общим подъемом суши, снижением уровня Мирового океана, перестройкой системы морских течений, деформацией геоида из-за воздействия галактических сил или вариаций скорости вращения Земли…
В любом случае необходимо иметь в виду колоссальное влияние жизнедеятельности организмов на процессы в биосфере. Именно она – активный аккумулятор и трансформатор лучистой солнечной энергии.
Основные положения учения о биосфере подтверждают все более точные расчеты и наблюдения. Когда в теплую эпоху, перед похолоданием, на планете интенсивно накапливались насыщенные углеродом отложения, это должно было снижать концентрацию парниковых газов в воздухе.
…Вопрос о причинах глобального потепления и похолодания в геологической истории окончательно не решен. А он важен для понимания причин современных изменений климата. Ведь если техническая деятельность человечества за кратчайший период заметно изменила состав атмосферы, то нет ничего удивительного в том, что нечто подобное могло произойти за несравненно более значительный отрезок времени под воздействием жизнедеятельности организмов.
Книгу, на которую мы ссылались, завершает вывод: «Климатические изменения являлись составным элементом всех биосферных перестроек, их “спусковым крючком”, подготовкой или первопричиной».
Вряд ли все так просто и однозначно. Реальна и обратная связь: перестройки континентов и океанических течений, а также ландшафтов способны существенно воздействовать на климатическую систему. Преобразования биосферы, в том числе и химического состава воздушного океана, может вызывать деятельность живых организмов – главнейшего трансформатора космической (солнечной) энергии.
Для нашего времени сведения, добытые геологами и палеонтологами, остро актуальны. Ведь мы живем во время крупнейших изменений земной природы. Они связаны с окончанием последнего оледенения Северного полушария и началом очередного межледниковья.
Рождение и гибель великих ледников
Оснований для оптимизма мало
Такие гипотезы возрождают концепцию плутонистов (от имени греческого бога подземного мира), которые в XVIII веке объясняли причины изменений, происходящих в области жизни, влиянием глубинных явлений. В настоящее время предполагаются, в частности, выбросы из мантии планеты потоков тепла (плюмов). Все это занятно, хотя и неубедительно.
Несравненно более обоснованно мнение творца учения о биосфере В.И. Вернадского, считавшего, что она существует и развивается благодаря потоку солнечной энергии, в тысячи раз превышающему поступление тепла из глубоких земных недр. По его словам: «Жизнь поистине является одной из наиболее могучих геохимических сил нашей планеты, и вызываемая ею биогенная миграция атомов представляет форму организованности первостепенного значения в строении биосферы».
Крупные ее перестройки весьма вероятны из-за накопления в земной коре или отражения в космос солнечной энергии. Глубинные геологические процессы не исключены, но вряд ли они играют решающую роль.
Какие же события определили появление современной ледниковой эпохи? Восстанавливая их, палеоботаник М.А. Ахметьев пришел к выводу: около 40 миллионов лет назад сохранялась теплая биосфера. Тогда температура океана у Северного полюса достигла 18–20 °С, а климат нашей планеты был теплее нынешнего на 5 °С. Затем он становился все континентальнее, и природные зоны смещались в сторону экватора.
Окончательная изоляция Антарктиды в районе Южного полюса содействовала ее оледенению. Накопление огромных масс льда на суше и шельфе вызвало падение уровня Мирового океана. Резко сократились акватории внутренних морей Северного полушария, в частности, осушилось Западно-Сибирское море. Обособлялся арктический океан, и постепенно охлаждались его воды…
Как показал М.А. Ахметьев на примере территории Казахстана, климатические изменения были плавными, с отдельными колебаниями. В общем, понижалась глобальная температура более 30 млн лет. За такой срок могли произойти значительные преобразования земной поверхности в связи с перемещением материков, ростом горных хребтов, общим подъемом суши, снижением уровня Мирового океана, перестройкой системы морских течений, деформацией геоида из-за воздействия галактических сил или вариаций скорости вращения Земли…
В любом случае необходимо иметь в виду колоссальное влияние жизнедеятельности организмов на процессы в биосфере. Именно она – активный аккумулятор и трансформатор лучистой солнечной энергии.
Основные положения учения о биосфере подтверждают все более точные расчеты и наблюдения. Когда в теплую эпоху, перед похолоданием, на планете интенсивно накапливались насыщенные углеродом отложения, это должно было снижать концентрацию парниковых газов в воздухе.
…Вопрос о причинах глобального потепления и похолодания в геологической истории окончательно не решен. А он важен для понимания причин современных изменений климата. Ведь если техническая деятельность человечества за кратчайший период заметно изменила состав атмосферы, то нет ничего удивительного в том, что нечто подобное могло произойти за несравненно более значительный отрезок времени под воздействием жизнедеятельности организмов.
Книгу, на которую мы ссылались, завершает вывод: «Климатические изменения являлись составным элементом всех биосферных перестроек, их “спусковым крючком”, подготовкой или первопричиной».
Вряд ли все так просто и однозначно. Реальна и обратная связь: перестройки континентов и океанических течений, а также ландшафтов способны существенно воздействовать на климатическую систему. Преобразования биосферы, в том числе и химического состава воздушного океана, может вызывать деятельность живых организмов – главнейшего трансформатора космической (солнечной) энергии.
Для нашего времени сведения, добытые геологами и палеонтологами, остро актуальны. Ведь мы живем во время крупнейших изменений земной природы. Они связаны с окончанием последнего оледенения Северного полушария и началом очередного межледниковья.
Рождение и гибель великих ледников
«До сих пор коренная причина возникновения ледниковых периодов остается невыясненной, – писал английский полярный исследователь Брайан Джон в книге “Зимы нашей планеты”. – Можно лишь сказать, что при определенном ″благоприятном″ расположении суши и океанов и “благоприятном” распределении высоких горных хребтов ледниковые периоды, вероятно, повторяются в интервале приблизительно 150 млн лет».
В действительности длительность ледниковых периодов разная, а распределены они в геологической истории весьма неравномерно. Это означает, что их не могут вызывать астрономические факторы. В противном случае наблюдалась бы четкая математическая закономерность появления ледниковых периодов и характерных для них циклов формирования и деградации великих ледников.
К причинам оледенений, которые привел Брайан Джон, необходимо добавить содержание парниковых газов в атмосфере. Когда их мало, глобальный климат становится холодней. А когда концентрация этих газов в воздухе возрастает, начинается потепление.
Об условиях, благоприятных для возникновения оледенений, можно судить по современной ситуации.
Антарктида находится в заполярной зоне и в окружении относительно теплого океана. Это – идеальное положение для формирования мощных покровных ледников: зона преобладания низких температур при достаточно интенсивном поступлении влаги. (В центре Антарктиды выпадает мало осадков из-за воздействия на атмосферу покрова снега и льда.)
В Северном полушарии гигантскую Гренландию, расположенную преимущественно за Полярным кругом, также окружают моря. Близ нее проходит теплое течение Гольфстрим. Источники влаги для питания ледников имеются в достатке.
Что же способствовало появлению покровных ледников в Америке и Евразии?
В Северном полушарии планеты сконцентрированы материки, крупные острова. Одно уже это вызывает общее похолодание: вода поглощает значительно больше солнечной энергии, чем суша, а водяной пар является парниковым газом. Поэтому Северное полушарие, где преобладает суша, в целом холоднее Южного, преимущественно океанического. Ледовитый океан в былые времена не был покрыт льдом, а значит, служил источником питания для великих ледников.
Итак, для оледенения требуется комплекс благоприятных факторов. Надо, чтобы континенты располагались вблизи полюсов или за Полярным кругом, а предельно большая территория приходилась на сушу. Атмосфера должна содержать минимум парниковых газов при высокой отражательной способности поверхности суши. Высота материков над уровнем моря желательна достаточно высокая (горы служат «опорными базами» для появления и распространения ледников).
Территорий с низкими среднегодовыми температурами с избытком на севере Сибири и Канады. Но там осадков выпадает слишком мало, а значит, отсутствует питание для крупных ледников, ведь они рождаются и растут благодаря поступлению атмосферной влаги. Для того чтобы отдельные ледяные потоки превратились в настоящие ледяные моря площадью в миллионы квадратных километров, требуется гигантское количество осадков.
Скопления льда вызывают сначала местное похолодание, а затем и глобальное. Этому содействует увеличение альбедо – отражающей способности земной поверхности. Ведь территории, прежде занятые лесами, болотами, лугами, озерами, покрываются толщами льда.
На шельфы, прибрежные мелководья надвигаются ледники. Сползая в океан, они порождают айсберги. И чем их больше, тем холодней воды Мирового океана.
В ледниковый период из главного водоема планеты гигантские массы воды «перекачиваются» на сушу и застывают покровами льда и снега. Уровень его снижается на десятки метров; уменьшается его акватория. А чем она меньше, тем сильней охлаждаются нижние слои тропосферы.
Не похолодание на Земле порождает покровные ледники, а оледенение вызывает глобальное похолодание!
Такова закономерность. Но для того чтобы она проявилась, как было сказано, требуется уменьшение содержания в атмосфере парниковых газов и скопление материков в районе полюсов.
О возможности перемещения континентов сомнений у подавляющего большинства специалистов нет. Хотя, увы, популярна глобальная тектоника плит, принципиально отличающаяся от теории движения материков немецкого геофизика Альфреда Вегенера.
Он обосновал возможность горизонтального перемещения (дрейфа) глыб материков по залегающей на глубинах порядка 50—200 км так называемой астеносфере, где под воздействием огромных температур и давлений каменные массы находятся в ослабленном пластичном или текучем состоянии. А глобальная тектоника плит предполагает движение не только материков, но и «спаянных» с ними обширных участков океанической коры.
С такой идеей трудно согласиться. Как плиты, покрывающие всю поверхность Земли, могли переместиться на север? Они же сомкнуты в единую литосферу. Говорят, они «подныривают» одна под другую. Однако на севере Америки и Евразии нет никаких следов подобного явления (если оно вообще существует).
Земная кора океанического типа имеет сравнительно простую структуру и действительно напоминает плиту. Кора континентов мощнее и сложней; химически разнообразней; представлена горными породами, образовавшимися при прямом или косвенном воздействии живых организмов, солнечной энергии, биосферных процессов.
На некоторых окраинах материков и островов находятся зоны активных круговоротов литосферы, каменной оболочки. Сносимые гравитационными и эрозионными силами осадки накапливаются на шельфах, материковых склонах и погружаются под собственной тяжестью в недра. Там они «разряжают» накопленную на земной поверхности энергию, частично расплавляются, «подтягиваются» под континент и здесь пробиваются вверх в виде извергающихся вулканов.
Такие процессы происходят на окраинах Тихого океана, окаймленных цепочками вулканических островов и архипелагов, а также поясами вулканов на континентах. Глубоководные желоба отмечают участки, на которых океаническая кора прогибается под тяжестью сносимого с материков материала. Ничего подобного нет в регионе Северного Ледовитого океана.
Материки и крупные острова, а не плиты, способны «ползать» по астеносфере, подобно гигантским каменным амебам. Если скорость передвижения составляет 0,5–1,0 см/год, то за сотни миллионов лет они переместятся на тысячи километров и могут сойтись в приполярных областях.
Но одного этого еще недостаточно для оледенения. Если в атмосфере много парниковой двуокиси углерода, ее температура останется высокой. Так было в мезозойскую эру, когда на суше господствовали рептилии, динозавры, в морях – моллюски, аммониты, а в царстве растений появились и стали распространяться покрытосемянные растения. Пышная растительность этой эры, теплолюбивая фауна и флора свидетельствуют о высоком содержании в воздухе углекислого газа.
По какой причине его могло стать меньше? Ответ подсказывает состав осадочных горных пород. Когда в каменноугольный, меловой и палеогеновый периоды интенсивно накапливались уголь, нефть и горючий газ, благодаря накоплению органических «отходов» экосистем углерод переходил из атмосферы в земную кору.
Растения, все живые организмы, содержащие много углерода, наращивали свою массу так активно, что она не успевала разлагаться, оставаясь в виде осадков в озерах, болотах и речных долинах, на морских мелководьях. Действовал незамкнутый геохимический цикл: углекислый газ из атмосферы переходил в органические соединения и обогащенные СО2 раковины, илы. Углерод накапливался в земной коре.
По этой причине крупнейшее оледенение относится к концу каменноугольного и началу пермского периодов (около 300–260 млн лет назад), а начало современного – к концу неогена (около 10 млн лет назад). Как раз перед этим на Земле появилось особенно много отложений, содержащих гигантское количество углерода.
В меловом периоде тоже накапливалось немало подобных осадков: угля, известняков, писчего мела и т. д. В конце его вымерли динозавры, которые стали вымирать за 15 миллионов лет до конца мелового периода. Это было вызвано экологическими перестройками в биосфере.
Отсутствие оледенения 90–60 миллионов лет назад, во вторую половину мелового периода, объясняется тем, что континенты находились преимущественно в экваториальной зоне.
Ледниковый период начался, когда Антарктида «доползла» до Южного полюса. Там сформировались мощные ледники и зона айсбергов. Понизился уровень Мирового океана, понизилась температура его вод.
У Северного полюса океан, окруженный континентами, был еще свободен ото льда. Влажные воздушные массы поступали отсюда на север Евразии и Америки, подпитывая зарождающиеся ледники. Со временем массы льда начали стекать с гор в низменности, расползаясь под собственной тяжестью (под нагрузкой они становятся пластичными).
Во время оледенений сокращались зоны обитания растений и животных. С ростом ледников стал действовать механизм системы с обратной связью: чем больше они становились, тем значительней это снижало температуру в регионе (а затем и на планете), что в свою очередь способствовало накоплению и сохранению льда.
Ледники захватили столько пространства, сколько могли «отстоять» в борьбе с солнечным теплом, обильно поступающим в средние широты. Они достигали зоны широколиственных лесов, где ныне среднегодовые температуры значительно выше нуля.
Несмотря на морозное дыхание ледяных исполинов, за каким-то пределом распространения они не могли уже противостоять теплому потоку солнечных лучей. На окраинах ледников стужа и жар с переменным успехом противостояли друг другу.
Но почему же начали таять обширные ледниковые покровы?
Вопрос имеет практическое значение, особенно в проекции на будущее человечества. Если мы живем во время окончания последнего оледенения, то потепление климата должно вроде бы происходить естественно.
Может быть, адски жаркое лето 2010 года на европейской части РФ объясняется именно этой причиной? В таком случае, чем меньше будут становиться ледовые покровы Антарктиды, Гренландии, Северного Ледовитого океана, тем жарче будет на планете и нашей средней полосе.
Однако в межледниковые эпохи наступала пора расцвета флоры и фауны, а вовсе не губительных засух и невыносимого пекла. Выходит, в наше время происходит какая-то климатическая аномалия. О ней мы еще поговорим, а пока подумаем: почему погибали великие ледники?
Когда земной шар покрыт в приполярных зонах снегом и льдом, среднее альбедо планеты значительно повышается. Больше, чем обычно, солнечной энергии отражается от поверхности суши. При пониженном содержании в тропосфере парниковых газов (водяного пара, диоксида углерода, метана), почти вся она уйдет в космическое пространство.
С уменьшением акватории Мирового океана и понижением температуры воды снижаются испаряемость и содержание в воздухе водяного пара. Сравнительная сухость и распространение ледников приводят к резкому сокращению площади болот и растительного покрова, а значит, метана и углекислого газа в воздухе.
Итак, чем шире распространяются ледники на суше и льды в океане, тем холоднее на планете. А чем холоднее, тем «комфортней» условия для роста великих ледников. Кое-кто даже предполагает, будто вся планета может покрыться «ледяной коростой».
Как свидетельствуют убедительные геологические данные, ледники, захватив огромное пространство в Северном полушарии, начали чахнуть. Их площадь сокращалась все быстрее, и в конце концов материки (кроме Антарктиды) освободились от них. Великие ледники сгинули, оставив после себя слои плотных глинистых морен и россыпи песков и валунов.
Вновь зазеленели луга и поля, освободились низины, выпаханные ледниками. Одна из них превратилась в Балтийское море, другие – в американские Великие озера и во множество других северных озер. Возникли заболоченные полесья.
За последний миллион лет великие ледники не менее четырех раз возникали на севере Евразии и Америки, распространялись на обширном пространстве, а спустя некоторое время таяли, словно снег весной.
Югославский геофизик Миланкович восемь десятилетий назад предположил, что климатические циклы вызваны изменением орбиты Земли, а также изменением угла наклона земной оси по отношению к Солнцу. От этого на Землю поступало то больше, то меньше солнечной энергии.
Многие специалисты почему-то считают, будто такое объяснение исчерпывает проблему формирования и деградации ледников. На мой взгляд, гипотеза Миланковича остроумна – не более того, и ничего не объясняет.
Некоторое глобальное похолодание еще не породит великих ледников. А кружение Земли вокруг Солнца и вращение вокруг своей оси – постоянно действующие астрономические факторы. Они должны проявляться всегда, в разные геологические эпохи. Почему бы вдруг проявился этот ритм только в течение последнего миллиона лет, а до этого отсутствовал? Ответа нет.
Погубить великие ледники могло… глобальное похолодание!
Парадокс? Нет, одна из особенностей природных процессов, на которую не всегда обращают внимание.
Вот оледенение достигло максимума. Полностью скован Северный Ледовитый океан, теплые течения Гольфстрим и Куросио ослабли, ледники достигли в некоторых местах широты Киева и Великих озер Америки, а в атмосфере резко снизилось содержание водяного пара.
Над гигантским ледяным покровом – настоящим щитом, отражающим солнечные лучи – зона повышенного атмосферного давления, где воздух содержит мало влаги.
Ледники текут лишь при условии стабильной подпитки атмосферными осадками и, в меньшей степени, подземными водами. В Северном полушарии источниками питания для них были: полярный океан, который периодически становился неледовитым, а также воздушные потоки от теплых течений Атлантического и Тихого океана.
Когда ледники захватили максимум территории, их победа стала причиной их полного поражения. (Нет ли тут аналогии с крахом многих империй – персидской, греческой Александра Македонского, Римской, монгольской, Британской, а возможно, и США?)
Северный океан они сделали ледовитым круглый год. Скандинавские ледники сомкнулись с гренландскими, закрыв теплым водам Гольфстрима путь на север. На Дальнем Востоке ледники и обширные территории шельфов, осушенных из-за падения уровня Мирового океана, соединили Чукотку и Аляску. Был полностью изолирован Северный Ледовитый океан, а Куросио, подобно Гольфстриму, отошло на юг.
В Северном Заполярье образовалась единая «Арктида», подобная Антарктиде, только более крупных размеров. А вокруг был не океан, как в Южном полушарии, а почти сплошь суша! От этого усугубился морозный засушливый климат, характерный для крупных ледниковых покровов.
…Деградировали великие ледники из-за дефицита атмосферного питания. Только так можно объяснить цикличность глобального изменения климата и природных зон, когда в течение одного миллиона лет ледниковые эпохи несколько раз чередуются с теплыми межледниковьями.
Когда начали расти покровные ледники Евразии, Америки, Северный океан был неледовитым, поставляя на окрестные территории обильную влагу. Но когда он стал ледовитым, великий ледниковый покров Северного полушария лишился атмосферного питания и начал деградировать.
И тут сработала система с обратной связью. Когда ледники на окраинах стали таять, на освободившихся территориях возникли озера, реки, появились растения. Уменьшалась отражательная способность земной поверхности, аккумулировалось все больше солнечного тепла.
Чем дальше отступали ледники, тем больше пространства занимали водоемы, леса, луга, болота. Наступила «геологическая весна» с ее неустойчивой погодой в переходный период от зимы к лету.
Ныне «геологическая весна» продолжается. И если не наступит глобальное похолодание, то через несколько тысячелетий начнется «геологическое лето» – межледниковье.
А может быть, благодаря техногенезу оно наступит раньше? И напрасно поднят глобальный шум и гам из-за глобального потепления. Если в прежние геологические периоды, когда на планете был теплый климат, жизнь на Земле расцветала после трудного «времени перемен», то почему бы нам бояться очередного потепления?
Катастрофы не произойдет, если средняя температура повысится на 1–2 градуса. Возрастет содержание в атмосфере водяного пара, а это будет выравнивать климатические контрасты…
В них-то и вся проблема. Согласно большинству прогнозов изменения климата, основанных на глобальных математических (компьютерных) моделях, контрасты не сгладятся, а напротив, усилятся.
Возможно, модели не вполне корректны и требуют дальнейших уточнений. Однако, исходя из общих представлений о состоянии современной биосферы, приходишь к тому же выводу.
В действительности длительность ледниковых периодов разная, а распределены они в геологической истории весьма неравномерно. Это означает, что их не могут вызывать астрономические факторы. В противном случае наблюдалась бы четкая математическая закономерность появления ледниковых периодов и характерных для них циклов формирования и деградации великих ледников.
К причинам оледенений, которые привел Брайан Джон, необходимо добавить содержание парниковых газов в атмосфере. Когда их мало, глобальный климат становится холодней. А когда концентрация этих газов в воздухе возрастает, начинается потепление.
Об условиях, благоприятных для возникновения оледенений, можно судить по современной ситуации.
Антарктида находится в заполярной зоне и в окружении относительно теплого океана. Это – идеальное положение для формирования мощных покровных ледников: зона преобладания низких температур при достаточно интенсивном поступлении влаги. (В центре Антарктиды выпадает мало осадков из-за воздействия на атмосферу покрова снега и льда.)
В Северном полушарии гигантскую Гренландию, расположенную преимущественно за Полярным кругом, также окружают моря. Близ нее проходит теплое течение Гольфстрим. Источники влаги для питания ледников имеются в достатке.
Что же способствовало появлению покровных ледников в Америке и Евразии?
В Северном полушарии планеты сконцентрированы материки, крупные острова. Одно уже это вызывает общее похолодание: вода поглощает значительно больше солнечной энергии, чем суша, а водяной пар является парниковым газом. Поэтому Северное полушарие, где преобладает суша, в целом холоднее Южного, преимущественно океанического. Ледовитый океан в былые времена не был покрыт льдом, а значит, служил источником питания для великих ледников.
Итак, для оледенения требуется комплекс благоприятных факторов. Надо, чтобы континенты располагались вблизи полюсов или за Полярным кругом, а предельно большая территория приходилась на сушу. Атмосфера должна содержать минимум парниковых газов при высокой отражательной способности поверхности суши. Высота материков над уровнем моря желательна достаточно высокая (горы служат «опорными базами» для появления и распространения ледников).
Территорий с низкими среднегодовыми температурами с избытком на севере Сибири и Канады. Но там осадков выпадает слишком мало, а значит, отсутствует питание для крупных ледников, ведь они рождаются и растут благодаря поступлению атмосферной влаги. Для того чтобы отдельные ледяные потоки превратились в настоящие ледяные моря площадью в миллионы квадратных километров, требуется гигантское количество осадков.
Скопления льда вызывают сначала местное похолодание, а затем и глобальное. Этому содействует увеличение альбедо – отражающей способности земной поверхности. Ведь территории, прежде занятые лесами, болотами, лугами, озерами, покрываются толщами льда.
На шельфы, прибрежные мелководья надвигаются ледники. Сползая в океан, они порождают айсберги. И чем их больше, тем холодней воды Мирового океана.
В ледниковый период из главного водоема планеты гигантские массы воды «перекачиваются» на сушу и застывают покровами льда и снега. Уровень его снижается на десятки метров; уменьшается его акватория. А чем она меньше, тем сильней охлаждаются нижние слои тропосферы.
Не похолодание на Земле порождает покровные ледники, а оледенение вызывает глобальное похолодание!
Такова закономерность. Но для того чтобы она проявилась, как было сказано, требуется уменьшение содержания в атмосфере парниковых газов и скопление материков в районе полюсов.
О возможности перемещения континентов сомнений у подавляющего большинства специалистов нет. Хотя, увы, популярна глобальная тектоника плит, принципиально отличающаяся от теории движения материков немецкого геофизика Альфреда Вегенера.
Он обосновал возможность горизонтального перемещения (дрейфа) глыб материков по залегающей на глубинах порядка 50—200 км так называемой астеносфере, где под воздействием огромных температур и давлений каменные массы находятся в ослабленном пластичном или текучем состоянии. А глобальная тектоника плит предполагает движение не только материков, но и «спаянных» с ними обширных участков океанической коры.
С такой идеей трудно согласиться. Как плиты, покрывающие всю поверхность Земли, могли переместиться на север? Они же сомкнуты в единую литосферу. Говорят, они «подныривают» одна под другую. Однако на севере Америки и Евразии нет никаких следов подобного явления (если оно вообще существует).
Земная кора океанического типа имеет сравнительно простую структуру и действительно напоминает плиту. Кора континентов мощнее и сложней; химически разнообразней; представлена горными породами, образовавшимися при прямом или косвенном воздействии живых организмов, солнечной энергии, биосферных процессов.
На некоторых окраинах материков и островов находятся зоны активных круговоротов литосферы, каменной оболочки. Сносимые гравитационными и эрозионными силами осадки накапливаются на шельфах, материковых склонах и погружаются под собственной тяжестью в недра. Там они «разряжают» накопленную на земной поверхности энергию, частично расплавляются, «подтягиваются» под континент и здесь пробиваются вверх в виде извергающихся вулканов.
Такие процессы происходят на окраинах Тихого океана, окаймленных цепочками вулканических островов и архипелагов, а также поясами вулканов на континентах. Глубоководные желоба отмечают участки, на которых океаническая кора прогибается под тяжестью сносимого с материков материала. Ничего подобного нет в регионе Северного Ледовитого океана.
Материки и крупные острова, а не плиты, способны «ползать» по астеносфере, подобно гигантским каменным амебам. Если скорость передвижения составляет 0,5–1,0 см/год, то за сотни миллионов лет они переместятся на тысячи километров и могут сойтись в приполярных областях.
Но одного этого еще недостаточно для оледенения. Если в атмосфере много парниковой двуокиси углерода, ее температура останется высокой. Так было в мезозойскую эру, когда на суше господствовали рептилии, динозавры, в морях – моллюски, аммониты, а в царстве растений появились и стали распространяться покрытосемянные растения. Пышная растительность этой эры, теплолюбивая фауна и флора свидетельствуют о высоком содержании в воздухе углекислого газа.
По какой причине его могло стать меньше? Ответ подсказывает состав осадочных горных пород. Когда в каменноугольный, меловой и палеогеновый периоды интенсивно накапливались уголь, нефть и горючий газ, благодаря накоплению органических «отходов» экосистем углерод переходил из атмосферы в земную кору.
Растения, все живые организмы, содержащие много углерода, наращивали свою массу так активно, что она не успевала разлагаться, оставаясь в виде осадков в озерах, болотах и речных долинах, на морских мелководьях. Действовал незамкнутый геохимический цикл: углекислый газ из атмосферы переходил в органические соединения и обогащенные СО2 раковины, илы. Углерод накапливался в земной коре.
По этой причине крупнейшее оледенение относится к концу каменноугольного и началу пермского периодов (около 300–260 млн лет назад), а начало современного – к концу неогена (около 10 млн лет назад). Как раз перед этим на Земле появилось особенно много отложений, содержащих гигантское количество углерода.
В меловом периоде тоже накапливалось немало подобных осадков: угля, известняков, писчего мела и т. д. В конце его вымерли динозавры, которые стали вымирать за 15 миллионов лет до конца мелового периода. Это было вызвано экологическими перестройками в биосфере.
Отсутствие оледенения 90–60 миллионов лет назад, во вторую половину мелового периода, объясняется тем, что континенты находились преимущественно в экваториальной зоне.
Ледниковый период начался, когда Антарктида «доползла» до Южного полюса. Там сформировались мощные ледники и зона айсбергов. Понизился уровень Мирового океана, понизилась температура его вод.
У Северного полюса океан, окруженный континентами, был еще свободен ото льда. Влажные воздушные массы поступали отсюда на север Евразии и Америки, подпитывая зарождающиеся ледники. Со временем массы льда начали стекать с гор в низменности, расползаясь под собственной тяжестью (под нагрузкой они становятся пластичными).
Во время оледенений сокращались зоны обитания растений и животных. С ростом ледников стал действовать механизм системы с обратной связью: чем больше они становились, тем значительней это снижало температуру в регионе (а затем и на планете), что в свою очередь способствовало накоплению и сохранению льда.
Ледники захватили столько пространства, сколько могли «отстоять» в борьбе с солнечным теплом, обильно поступающим в средние широты. Они достигали зоны широколиственных лесов, где ныне среднегодовые температуры значительно выше нуля.
Несмотря на морозное дыхание ледяных исполинов, за каким-то пределом распространения они не могли уже противостоять теплому потоку солнечных лучей. На окраинах ледников стужа и жар с переменным успехом противостояли друг другу.
Но почему же начали таять обширные ледниковые покровы?
Вопрос имеет практическое значение, особенно в проекции на будущее человечества. Если мы живем во время окончания последнего оледенения, то потепление климата должно вроде бы происходить естественно.
Может быть, адски жаркое лето 2010 года на европейской части РФ объясняется именно этой причиной? В таком случае, чем меньше будут становиться ледовые покровы Антарктиды, Гренландии, Северного Ледовитого океана, тем жарче будет на планете и нашей средней полосе.
Однако в межледниковые эпохи наступала пора расцвета флоры и фауны, а вовсе не губительных засух и невыносимого пекла. Выходит, в наше время происходит какая-то климатическая аномалия. О ней мы еще поговорим, а пока подумаем: почему погибали великие ледники?
Когда земной шар покрыт в приполярных зонах снегом и льдом, среднее альбедо планеты значительно повышается. Больше, чем обычно, солнечной энергии отражается от поверхности суши. При пониженном содержании в тропосфере парниковых газов (водяного пара, диоксида углерода, метана), почти вся она уйдет в космическое пространство.
С уменьшением акватории Мирового океана и понижением температуры воды снижаются испаряемость и содержание в воздухе водяного пара. Сравнительная сухость и распространение ледников приводят к резкому сокращению площади болот и растительного покрова, а значит, метана и углекислого газа в воздухе.
Итак, чем шире распространяются ледники на суше и льды в океане, тем холоднее на планете. А чем холоднее, тем «комфортней» условия для роста великих ледников. Кое-кто даже предполагает, будто вся планета может покрыться «ледяной коростой».
Как свидетельствуют убедительные геологические данные, ледники, захватив огромное пространство в Северном полушарии, начали чахнуть. Их площадь сокращалась все быстрее, и в конце концов материки (кроме Антарктиды) освободились от них. Великие ледники сгинули, оставив после себя слои плотных глинистых морен и россыпи песков и валунов.
Вновь зазеленели луга и поля, освободились низины, выпаханные ледниками. Одна из них превратилась в Балтийское море, другие – в американские Великие озера и во множество других северных озер. Возникли заболоченные полесья.
За последний миллион лет великие ледники не менее четырех раз возникали на севере Евразии и Америки, распространялись на обширном пространстве, а спустя некоторое время таяли, словно снег весной.
Югославский геофизик Миланкович восемь десятилетий назад предположил, что климатические циклы вызваны изменением орбиты Земли, а также изменением угла наклона земной оси по отношению к Солнцу. От этого на Землю поступало то больше, то меньше солнечной энергии.
Многие специалисты почему-то считают, будто такое объяснение исчерпывает проблему формирования и деградации ледников. На мой взгляд, гипотеза Миланковича остроумна – не более того, и ничего не объясняет.
Некоторое глобальное похолодание еще не породит великих ледников. А кружение Земли вокруг Солнца и вращение вокруг своей оси – постоянно действующие астрономические факторы. Они должны проявляться всегда, в разные геологические эпохи. Почему бы вдруг проявился этот ритм только в течение последнего миллиона лет, а до этого отсутствовал? Ответа нет.
Погубить великие ледники могло… глобальное похолодание!
Парадокс? Нет, одна из особенностей природных процессов, на которую не всегда обращают внимание.
Вот оледенение достигло максимума. Полностью скован Северный Ледовитый океан, теплые течения Гольфстрим и Куросио ослабли, ледники достигли в некоторых местах широты Киева и Великих озер Америки, а в атмосфере резко снизилось содержание водяного пара.
Над гигантским ледяным покровом – настоящим щитом, отражающим солнечные лучи – зона повышенного атмосферного давления, где воздух содержит мало влаги.
Ледники текут лишь при условии стабильной подпитки атмосферными осадками и, в меньшей степени, подземными водами. В Северном полушарии источниками питания для них были: полярный океан, который периодически становился неледовитым, а также воздушные потоки от теплых течений Атлантического и Тихого океана.
Когда ледники захватили максимум территории, их победа стала причиной их полного поражения. (Нет ли тут аналогии с крахом многих империй – персидской, греческой Александра Македонского, Римской, монгольской, Британской, а возможно, и США?)
Северный океан они сделали ледовитым круглый год. Скандинавские ледники сомкнулись с гренландскими, закрыв теплым водам Гольфстрима путь на север. На Дальнем Востоке ледники и обширные территории шельфов, осушенных из-за падения уровня Мирового океана, соединили Чукотку и Аляску. Был полностью изолирован Северный Ледовитый океан, а Куросио, подобно Гольфстриму, отошло на юг.
В Северном Заполярье образовалась единая «Арктида», подобная Антарктиде, только более крупных размеров. А вокруг был не океан, как в Южном полушарии, а почти сплошь суша! От этого усугубился морозный засушливый климат, характерный для крупных ледниковых покровов.
…Деградировали великие ледники из-за дефицита атмосферного питания. Только так можно объяснить цикличность глобального изменения климата и природных зон, когда в течение одного миллиона лет ледниковые эпохи несколько раз чередуются с теплыми межледниковьями.
Когда начали расти покровные ледники Евразии, Америки, Северный океан был неледовитым, поставляя на окрестные территории обильную влагу. Но когда он стал ледовитым, великий ледниковый покров Северного полушария лишился атмосферного питания и начал деградировать.
И тут сработала система с обратной связью. Когда ледники на окраинах стали таять, на освободившихся территориях возникли озера, реки, появились растения. Уменьшалась отражательная способность земной поверхности, аккумулировалось все больше солнечного тепла.
Чем дальше отступали ледники, тем больше пространства занимали водоемы, леса, луга, болота. Наступила «геологическая весна» с ее неустойчивой погодой в переходный период от зимы к лету.
Ныне «геологическая весна» продолжается. И если не наступит глобальное похолодание, то через несколько тысячелетий начнется «геологическое лето» – межледниковье.
А может быть, благодаря техногенезу оно наступит раньше? И напрасно поднят глобальный шум и гам из-за глобального потепления. Если в прежние геологические периоды, когда на планете был теплый климат, жизнь на Земле расцветала после трудного «времени перемен», то почему бы нам бояться очередного потепления?
Катастрофы не произойдет, если средняя температура повысится на 1–2 градуса. Возрастет содержание в атмосфере водяного пара, а это будет выравнивать климатические контрасты…
В них-то и вся проблема. Согласно большинству прогнозов изменения климата, основанных на глобальных математических (компьютерных) моделях, контрасты не сгладятся, а напротив, усилятся.
Возможно, модели не вполне корректны и требуют дальнейших уточнений. Однако, исходя из общих представлений о состоянии современной биосферы, приходишь к тому же выводу.
Оснований для оптимизма мало
Если отрешиться от влияния технической деятельности человека и прогнозировать возможный ход природных процессов, будущее выглядит теплым и облачным. Продолжат таять льды Северного океана; продлится потепление, повысится концентрация в атмосфере водяного пара.
Смягчится климат в Евразии и Северной Америке, начнет отступать вечная мерзлота; природные зоны двинутся на север. Сибирская тайга обогатится новыми растениями, даст приют большему числу животных. Люди станут заселять эти благодатные территории, в чем им поможет великолепная и удивительная техника будущего. «Все к лучшему в этом лучшем из миров»! Жаль только, что на перемены потребуются века…
Скептики пугают: деградация мерзлых грунтов вызовет деформацию сооружений. Но это уже забота инженеров-геологов. Как говорится, и не с такими трудностями справлялись. Мерзлота и теперь деградирует от местных причин, не связанных с глобальным потеплением.
По некоторым моделям выделяются зоны, где может выпадать меньше, чем теперь, осадков. Не исключено, что это временное явление: благодаря общему потеплению повысится количество водяного пара в атмосфере, а осадки будут распределяться более равномерно…
Впрочем, подобные рассуждения бессмысленны. Нет оснований надеяться, что у человечества имеется в запасе два-три столетия, если оно будет существовать так, как теперь.
В идиллическую картину будущего неизбежно вмешается активный техногенез: рост мегаполисов, сокращение зоны тропических лесов, увеличение площади пустынь, загрязнение поверхности Мирового океана. Все это вызывает резкие климатические контрасты.
Все модели дальнейшего развития технической цивилизации (промышленности, сельского хозяйства, техники, использования природных ресурсов, загрязнения биосферы, изменения климата, роста населения и материальных потребностей, истощение природных ресурсов) при различной динамике исходных параметров не предвещают ничего хорошего.
Такие модели разрабатывал, в частности, «Римский клуб». Были попытки при разной динамике параметров технической цивилизации получить более или менее оптимистический вариант. Он не получился ни при каких условиях.
Смягчится климат в Евразии и Северной Америке, начнет отступать вечная мерзлота; природные зоны двинутся на север. Сибирская тайга обогатится новыми растениями, даст приют большему числу животных. Люди станут заселять эти благодатные территории, в чем им поможет великолепная и удивительная техника будущего. «Все к лучшему в этом лучшем из миров»! Жаль только, что на перемены потребуются века…
Скептики пугают: деградация мерзлых грунтов вызовет деформацию сооружений. Но это уже забота инженеров-геологов. Как говорится, и не с такими трудностями справлялись. Мерзлота и теперь деградирует от местных причин, не связанных с глобальным потеплением.
По некоторым моделям выделяются зоны, где может выпадать меньше, чем теперь, осадков. Не исключено, что это временное явление: благодаря общему потеплению повысится количество водяного пара в атмосфере, а осадки будут распределяться более равномерно…
Впрочем, подобные рассуждения бессмысленны. Нет оснований надеяться, что у человечества имеется в запасе два-три столетия, если оно будет существовать так, как теперь.
В идиллическую картину будущего неизбежно вмешается активный техногенез: рост мегаполисов, сокращение зоны тропических лесов, увеличение площади пустынь, загрязнение поверхности Мирового океана. Все это вызывает резкие климатические контрасты.
Все модели дальнейшего развития технической цивилизации (промышленности, сельского хозяйства, техники, использования природных ресурсов, загрязнения биосферы, изменения климата, роста населения и материальных потребностей, истощение природных ресурсов) при различной динамике исходных параметров не предвещают ничего хорошего.
Такие модели разрабатывал, в частности, «Римский клуб». Были попытки при разной динамике параметров технической цивилизации получить более или менее оптимистический вариант. Он не получился ни при каких условиях.
Конец бесплатного ознакомительного фрагмента