Новогодняя история о том, как вулканы спасли нашу планету от вечной зимы

N+1Наука

Земля-снежок

Новогодняя история о том, как вулканы спасли нашу планету от вечной зимы

Алексей Екайкин

Зимой в северном полушарии, как правило, не жарко. Мороз, снег, метели, длинные ночи, короткие дни. Жизнь замедляется, где-то и вовсе замирает на несколько месяцев до прихода весны. Мы знаем сегодня, однако, что были времена, когда зима наступила на всей Земле и длилась тысячи тысячелетий. О том, как и почему наша планета попала в плен зиме и откуда миллионы лет спустя пришла, наконец, весна, рассказывает гляциолог Алексей Екайкин.

1.

Одну вещь про климат можно сказать наверняка: он все время меняется. Я нередко повторяю это фразу, начиная разговор о современных климатических изменениях. Настоящий рассказ — прекрасная иллюстрация этого утверждения.

Мы живем в эпоху очень быстрых климатических изменений. Растут средние и экстремальные температуры, меняются количество и интенсивность осадков, повторяемость засух, наводнений и пожаров. Растет уровень моря. Трансформируются экосистемы. Но климат менялся на протяжении всей жизни нашей планеты, еще до того, как люди начали на него влиять. Были эпохи существенно теплее нынешней, когда на Земле вообще не было льда. Были и эпохи заметно холоднее современной.

Давайте рассмотрим период, когда на Земле было холоднее, чем в разгар последнего ледникового периода.

Кстати, в геологических масштабах времени мы живём в относительно прохладную эпоху. На бóльшем протяжении истории Земли климат был существенно теплее.

Температурная аномалия (отклонение от современного значения) на протяжении всего фанерозоя (последние 542 млн лет). Фанерозой — геологический эон, в осадочных породах которого повсеместно находят следы многоклеточной жизни. Обратите внимание, что шкала времени растягивается по мере приближения к современности. За начало отсчета на шкале ΔT принята средняя температура доиндустриального периода (около 1800-1850 гг.). Изменение температуры планеты в 2020 году составило уже +1,1 °С относительно доиндустривальной. Для докембрийской эпохи (> 542 млн л.н.) надежных данных о температуре нет. Источник: Glen Fergus / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Но прежде расскажем о том, почему вообще меняется климат.

Для начала посмотрим на межгодовую изменчивость температуры. На любом температурном графике мы увидим скачки температуры от года к году, которые выглядят как случайные колебания. Это в основном и есть случайные флуктуации, связанные с особенностями атмосферной и океанической циркуляции в конкретный год.

Изменение средней температуры Земли с 1850 по 2020 год. Черная кривая — инструментальные наблюдений, красная и синяя кривые — результаты моделирования, соответственно, с учетом антропогенных факторов и без их учета. Фото: AR6, IPCC

Затем посмотрим на температурную кривую с небольшого отдаления. В масштабах десятков и сотен лет изменения климата относительно невелики и в основном связаны с колебаниями другого рода — солнечной и вулканической активности. Первая определяет количество тепла, которое приходит к Земле от Солнца, вторая отвечает за количество вулканического аэрозоля в атмосфере, который отражает часть солнечного тепла обратно в космос.

Так было в доиндустриальную эпоху, но с приходом человека основным климатическим фактором стало изменение теплового баланса планеты за счет добавления в атмосферу парниковых газов, в первую очередь углекислого газа (CO2) и метана.

Теперь посмотрим на колебания температуры длиной тысячи и сотни тысяч лет. Здесь основной движущей силой климатических изменений становятся плавные изменения параметров орбиты Земли — так называемые циклы Миланковича — с периодами около 20, 40, 90 и 400 тысяч лет. Эти колебания вызывают относительно небольшие изменения притока солнечного тепла летом к высоким широтам северного полушария. Затем эти изначально слабые флуктуации усиливаются сложными механизмами обратных связей, в которых одну из главных ролей опять-таки играют парниковые газы (подробнее о том, как это работает, можно прочитать здесь).

В масштабах миллионов и десятков миллионов лет основные факторы — тектоника, расположение океана и суши, конфигурация морских течений, интенсивность вулканизма, соотношение процессов роста гор и их эрозии (орогенеза и денудации), которое определяет рельеф суши.

И, наконец, на очень длинных промежутках времени, сопоставимых с возрастом планеты (сотни миллионов и миллиарды лет), на первый план выходят такие факторы, как светимость Солнца (которая растет по мере старения нашей звезды), концентрация основных газов атмосферы (в частности, кислорода, которого когда-то не было вовсе), развитие биосферы и так далее (о них и более масштабных проблемах мироздания читайте материал «Это конец»).

2.

Перенесемся на без малого 800 миллионов лет назад. На Земле в самом разгаре неопротерозойская эра. На протяжении предыдущего миллиарда лет климат Земли был довольно теплым и стабильным — этот период истории планеты иногда называют «скучный миллиард лет». Суша собрана в суперконтинент Родинию, которая в основном находится в низких широтах. На Земле уже есть многоклеточная жизнь, но еще весьма примитивная — нитчатые водоросли, микроскопические грибы, простейшие и тому подобное (о том, что где-то в время, возможно, могло уже начинаться «интересное», в смысле многоклеточная жизнь, — в материале «Наша прагубка»).

И вдруг случилась катастрофа. По неким причинам на Земле произошло глобальное похолодание, которое привело к тому, что планета полностью покрылась льдом. В разгар оледенения средняя температура поверхности суши в районе экватора была –25 градусов Цельсия, минимальная температура в районе Западно-Африканского протоконтинента (который тогда находился на 60-м градусе южной широты) опускалась до отметки аж −110 градусов (это, конечно, результаты моделирования, поскольку реконструировать температуру обычными палеогеографическими методами — например, по геохимическому составу осадочных пород, нет возможности). Средняя температура планеты была около −50 градусов — чем-то похоже на современный Марс.

Толщина льда на суше в те годы могла достигать пяти километров. Но не вся она была сплошь покрыта льдом — в таких экстремально холодных условиях воздух слишком сух и не несет достаточного количества влаги для формирования ледников в удаленных от океана районах. Не покрытые льдом участки суши превратились в холодную сухую пустошь. Океан не был проморожен до дна — его придонные слои поддерживались в жидком виде геотермальным теплом подобно тому, как это происходит сейчас с подледниковыми озерами в Антарктиде, но его покрывал километровый щит изо льда. Впрочем, могли быть и участки с относительно тонким льдом, который пропускал к воде небольшое количество света, поддерживая фотосинтезирующие организмы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд

Почему снижается численность колорадских жаб

N+1
Пурпурноголовые малюры неожиданно для орнитологов вывели птенцов во время сухого сезона Пурпурноголовые малюры неожиданно для орнитологов вывели птенцов во время сухого сезона

Ранее считалось, что малюры размножаются почти исключительно в период дождей

N+1
Телескоп Chandra показал, что творится внутри звезды перед ее гибельным взрывом Телескоп Chandra показал, что творится внутри звезды перед ее гибельным взрывом

Драма за часы до взрыва звезды

ТехИнсайдер
Как мозг хранит воспоминания: ученые изучали рыб, чтобы ответить на этот вопрос Как мозг хранит воспоминания: ученые изучали рыб, чтобы ответить на этот вопрос

Воспоминания - одна из самых загадочных вещей. Как они записываются в мозге?

Популярная механика
Пять языков любви Пять языков любви

Секрет прочных отношений

kiozk originals
Свежая юмористическая фантастика: 3 яркие книги, на которые стоит обратить внимание Свежая юмористическая фантастика: 3 яркие книги, на которые стоит обратить внимание

Сегодня мы хотим рассказать вам про три очень забавные серии фантастических книг

Популярная механика
Его время Его время

Николас Холт: о стремительном настоящем времени и непредсказуемом прошлом

GQ
Хочу учиться до 100 лет Хочу учиться до 100 лет

Герои статьи вновь оказались в статусе студентов, когда им было больше 60 лет

Лиза
«Леша никогда не хотел Сэма! Даже когда он родился»: Айза упрекнула Гуфа «Леша никогда не хотел Сэма! Даже когда он родился»: Айза упрекнула Гуфа

Айза Долматова рассказала об отношениях с бывшим мужем

Cosmopolitan
Как бывшие инженеры SpaceX проводят революцию в железнодорожных перевозках Как бывшие инженеры SpaceX проводят революцию в железнодорожных перевозках

Стартап Parallel Systems: будущее грузоперевозок за автономными электропоездами

Forbes
Лишённые отчизны Лишённые отчизны

Как происходило принудительное переселение народов Кавказа из родных мест

Дилетант
Бразилия, дорогая реклама и курсы от блогеров: каким стал рынок образования в 2021-м Бразилия, дорогая реклама и курсы от блогеров: каким стал рынок образования в 2021-м

О трендах, сложностях и будущем онлайн-образования в России

Forbes
Чем дальше в лес Чем дальше в лес

Почвенная версия французского десерта от лучшего шеф-повара России

Tatler
Как менялась Рената Литвинова: из угловатой девчонки в утонченную диву Как менялась Рената Литвинова: из угловатой девчонки в утонченную диву

В это трудно поверить, но Ренате Литвиновой уже 55 лет!

Cosmopolitan
Каково это – сидеть в мексиканской тюрьме Каково это – сидеть в мексиканской тюрьме

Судьба человека в Латинской Америке причудлива, даже если он русский

Esquire
Кожные метки: почему на теле появляются папилломы и что с ними делать Кожные метки: почему на теле появляются папилломы и что с ними делать

Почему на коже появляются папилломы, несут ли они опасность?

Cosmopolitan
Секреты долголетия: ученые выяснили правила жизни столетних людей Секреты долголетия: ученые выяснили правила жизни столетних людей

Несмотря на разные биографии, у всех долгожителей есть несколько общих правил

Cosmopolitan
Ошибки молодости Ошибки молодости

Лозунг «Молодым везде у нас дорога» мода, похоже, восприняла буквально

Vogue
Археологи обнаружили в Денисовой пещере фрагменты кольца и браслета из белого мрамора Археологи обнаружили в Денисовой пещере фрагменты кольца и браслета из белого мрамора

Новые находки в Денисовской пещере относятся к эпохе верхнего палеолита

N+1
Мы идем искать Мы идем искать

Поиск работы – это тоже работа. Но кто сказал, что нужно делать ее в одиночку?

Cosmopolitan
На новом месте: как самостоятельно организовать квартирный переезд На новом месте: как самостоятельно организовать квартирный переезд

Как без лишних нервов и стресса организовать переезд на новую квартиру

Forbes
Отрывок из книги «Коммуналка на Петроградке» Анастасии Вепревой и Романа Осминкина Отрывок из книги «Коммуналка на Петроградке» Анастасии Вепревой и Романа Осминкина

Отрывок из книги о жизни в коммунальной квартире

СНОБ
Родила от олигарха, ушла на «Дом-2»: как живут забытые финалистки «Мисс Россия» Родила от олигарха, ушла на «Дом-2»: как живут забытые финалистки «Мисс Россия»

Чем занимаются забытые победительницы конкурса красоты разных лет

VOICE
Правильный развод: как составить брачный договор и есть ли ему альтернативы Правильный развод: как составить брачный договор и есть ли ему альтернативы

Какие правила нужно знать при его оформлении брачного договора?

Forbes
Побег тринадцати Побег тринадцати

Самый дерзкий массовый побег за всю историю российской тюремной системы

Esquire
Добровольцы помогли австралийским зоологам изучить ехидн Добровольцы помогли австралийским зоологам изучить ехидн

Натуралисты-любители загрузили более 8000 фотографий ехидн

N+1
Свет далеких планет: как образовалась и почему исчезла «Планета Голливуд» Свет далеких планет: как образовалась и почему исчезла «Планета Голливуд»

Как «Планета Голливуд» должна была разрастись до планетарного масштаба

Esquire
Почему Валентина Малявина умерла в одиночестве в доме престарелых? Почему Валентина Малявина умерла в одиночестве в доме престарелых?

История Валентины Малявиной — музы Тарковского и первой любви Збруева

Cosmopolitan
10 самых странных мест для ресторана (+фото) 10 самых странных мест для ресторана (+фото)

Приходилось ли тебе ужинать в водопаде? А подвешенным над землей?

Maxim
Филлеры могут привести к бронхиту и пневмонии. Врач о рисках «уколов красоты» Филлеры могут привести к бронхиту и пневмонии. Врач о рисках «уколов красоты»

Если ты думаешь, что знаешь о филлерах всё, то ошибаешься

VOICE
Открыть в приложении