Страница 4 из 9
Океан нагревается в тропических широтах, и тёплая вода как в кастрюле всплывает и по поверхности устремляется к полюсам. Постепенно она охлаждается, отдавая энергию в воздух. В полярных областях холодная вода (плотная), опускается на дно и устремляется обратно к экватору. Красивая схема, не правда ли? Но что произойдёт, если климат потеплеет? Ледники, сконцентрированные в полярных областях, начнут таять. Если процесс будет постепенным, талая вода смешается с океанической, и всё будет хорошо. Но если потепление резкое, объём талой воды будет огромен. Произойдёт катастрофа! Пресная вода легче солёной, а значит, она будет плавать на поверхности. Поступая в моря в больших количествах, талая вода с ледников заставляет тёплые океанические течения опускаться на дно или поворачивать к югу. А что в итоге? Поверхность океана покрывается холодной водой, которая не может отдать тепло в воздух. К чему это приведёт? Правильно, к охлаждению климата. Да-да, резкие потепления ведут к резким похолоданиям! А к чему ведут похолодания? К тому, что вода опять будет консервироваться в ледниках. И всё по кругу. Процессом движут температура и солёность воды, поэтому он и называется термохалинной (температурно-солевой) циркуляцией.
В качестве примера можно привести Гольфстрим и его продолжение – Северо-Атлантическое течение. Именно благодаря им в Европе так тепло! Но стоит Гольфстриму повернуть на юг или «залечь на дно» под давлением холодной пресной воды, и наступит похолодание. Это не страшилки из голливудских фильмов, такой катаклизм происходил несколько раз в человеческой истории. В тихом океане подобным образом действуют Куросио и Северо-Тихоокеанское течение.
Глава 10. ПРИЧИНЫ ПЕРВЫХ ОЛЕДЕНЕНИЙ
Наступил третий эон – Протерозой (2,5 миллиардов – 541 миллион лет назад), состоявший из трёх эр: Палеопротерозоя, Мезопротерозоя и Неопротерозоя. Фотосинтезирующие организмы продолжали производить кислород. Наконец, его концентрация достигла критической отметки. Наступила Кислородная катастрофа [62; 85]. Нам никогда не понять масштабов той трагедии. Для нас кислород – источник существования, но для живого мира Архея и начала Протерозоя он был ядом. В те времена на Земле ещё не было многоклеточных организмов, даже самых примитивных. Тем не менее, это было первое массовое вымирание. С той лишь разницей, что гибли не животные и растения, а одноклеточные. Живой мир сменился полностью. Теперь право на существование имели только те, кто мог приспособиться к высоким концентрациям кислорода.
А фотосинтезирующие организмы продолжали работать. Наступил момент, когда океан больше не смог поглощать кислород, и последний вырвался в атмосферу. Сначала он расходовался на окисление («ржавение») горных пород, затем начал накапливаться в воздухе. Под воздействием солнечной радиации из кислорода образовался озон, с тех пор защищающий всё живое на Земле от ультрафиолета.
Столкновение с Тейей много миллиардов лет назад породило тектоническое движение: дрейф материков и образование гор. Процессы, происходившие в мантии, то сближали континенты, заставляя их собираться в один большой, то наоборот, распределяли их равномерно по всей планете. Раз в несколько сотен миллионов лет материки собирались в один гигантский суперконтинент. Он мог образоваться как на экваторе, так и ближе к полюсу.
Затем происходил его раскол, материки уплывали друг от друга, чтобы потом вновь соединиться. Это называется Суперконтинентальным циклом. Расположение материков влияет на циркуляцию в океане, а она, в свою очередь, на климат. При отсутствии препятствий вода нагревается у экватора, затем перемещается к полюсам, там охлаждается и возвращается в тёплые широты. Но образование суперконтинента нарушает эту схему. Рассмотрим два варианта. В первом из них представим, что гигантский материк занимает полярные области. В этом случае у экватора будет происходить нагревание воды. Суша не позволит ей добраться до высоких широт и нагреть воздух. Если суперконтинент образуется на экваторе, то холодная вода из полярных областей не попадает в тропические и не нагревается. Запускается цепная реакция, суша на экваторе не даёт воде нагреться, что вызывает изменение климата и ещё большее охлаждение океана. В обоих случаях образование суперконтинента способствует возникновению оледенения. 2,7 миллиардов лет назад, ещё в Архее, все материки в районе экватора объединились в один – Кенорленд. Помните Парадокс слабого молодого Солнца? В раннем Протерозое наше светило по-прежнему излучало меньше тепла, чем сейчас. В Архее от оледенения Землю спасли парниковые газы. Но за миллионы лет фотосинтезирующие организмы выделили в атмосферу колоссальное количество кислорода, в результате чего концентрация азота, углекислого газа и метана уменьшилась. Наличие суперконтинента Кенорленд, слабая солнечная активность и изменение состава атмосферы спровоцировали глобальное оледенение.
Как я уже писал ранее, геологическое время делят на эоны, эры, периоды и эпохи. По тому же принципу выделяют ледниковые эры, которые состоят из ледниковых периодов, а те, в свою очередь, из ледниковых эпох (Таблица 2).
Гуронская (Раннепротерозойская) ледниковая эра началась в Палеопротерозойскую эру геологического времени, примерно 2,4 миллиарда лет назад и продлилась около 300 миллионов лет. Масштабы изменений климата точно не известны, но ясно, что по своей силе они были значительными, так как следы оледенения обнаружены на четырёх современных континентах. Установлено, что имели место как минимум три ледниковых периода (три пика оледенения) [69].
Жизнь в Протерозое эволюционировала семимильными шагами. Появились ядерные организмы (эукариоты), многоклеточные, разнообразие живого увеличилось, биосфера стала более устойчивой, возникло половое размножение. Казалось, всё налаживается. Но это было только затишье перед бурей. Около 1,1 миллиарда лет назад в районе экватора континенты вновь соединились в один – Родинию. Кислород продолжал накапливаться, концентрация углекислого и других парниковых газов падала. И грянуло! В последнюю эру Протерозоя существовал период, называемый Криогений (в переводе – рождённый холодом и льдом). С чего бы это? Если бы в это время кто-нибудь взглянул на Землю из космоса, он увидел бы не голубой шар, а белый. Сейчас поверхность нашей планеты на 70% покрыта водой. Возникает вопрос, почему же она называется Земля, а не Вода? В те времена возник бы другой вопрос: почему она называется не Лёд? Позднепротерозойская ледниковая эра началась около 850 миллионов лет назад и продлилась 220 миллионов лет. Она состояла из нескольких оледенений, сменявшихся межледниковьями. Это было время, когда поверхность Земли замёрзла полностью. Ледники, которые сейчас можно встретить только в Антарктиде и Гренландии, тогда лежали даже на экваторе! Лёд покрывал океаны. На всей планете наступила «вечная» зима [97]. Позднепротерозойское оледенение по-другому называют Земля-снежок (Snowball Earth) и, по-моему, оно прекрасно подходит. Просто удивительно, что жизнь в этих условиях продолжала существовать.
Глава 11. ЖИЗНЬ НАБИРАЕТ ОБОРОТЫ
Большую роль в изменении климата играет вулканическая активность [117]. Она имеет двойственное влияние. С одной стороны, огненные горы выбрасывают в атмосферу парниковые газы. Помните, в Архее они таким образом спасли планету от оледенения? С другой стороны, вулканический пепел
«висит» в воздухе много лет, заслоняя Солнце. Это может быть незаметно, но вызывает недополучение поверхностью солнечной энергии и, как следствие, охлаждение атмосферы.