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

В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей

Ученые проанализировали больше тысячи фрагментов костей из грота Мандрен

N+1
В погоне за универсальностью: палубный многоцелевой самолёт MPSNA из 80-х В погоне за универсальностью: палубный многоцелевой самолёт MPSNA из 80-х

Универсальный палубный самолёт MPSNA, о котором мы сегодня поговорим

Популярная механика
Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний

Ученые сообщили об успехе испытаний ремибрутиниба при хронической крапивнице

N+1
Топ-10 YouTube-блогеров, которые заработали больше всего денег в 2021 году Топ-10 YouTube-блогеров, которые заработали больше всего денег в 2021 году

Рейтинг самых высокооплачиваемых блогеров 2021 года

Популярная механика
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Польза и удовольствие: за что мы любим чернослив Польза и удовольствие: за что мы любим чернослив

Чернослив помогает нормализовать пищеварение и укрепляет кости

РБК
Формула объема Формула объема

Отвечаем на вопросы о целесообразности и безопасности введения филлеров

Tatler
Проявить мягкость Проявить мягкость

Мексиканцы готовы есть десерты на завтрак, обед и ужин

Вокруг света
Бетонная труба, винная бочка и самолет: 10 самых необычных отелей в мире Бетонная труба, винная бочка и самолет: 10 самых необычных отелей в мире

Особенные отели для тех, кому "олинклюзивы" уже надоели

Playboy
Проклятый старый дом: 5 самых зловещих особняков России Проклятый старый дом: 5 самых зловещих особняков России

Думаешь, приведения живут только в американском кинематографе? Как бы не так

Cosmopolitan
Жизненные циклы человека Жизненные циклы человека

Как по дате рождения узнать, что тебе предначертано

Лиза
Овечкин и вечность Овечкин и вечность

Александр Овечкин из хоккейной звезды превращается в величайшего хоккеиста

Men’s Health
Продуктовые карточки, талоны, чеки: история платежных суррогатов СССР Продуктовые карточки, талоны, чеки: история платежных суррогатов СССР

Талоны, купоны, карточки — эти бумажки или дополняли деньги, или заменяли их

Maxim
Главное – говори! Главное – говори!

Чулпан Хаматова празднует 15-летие фонда «Подари жизнь»

Harper's Bazaar
10 культовых фильмов, которым в 2022-м году исполняется 20 лет 10 культовых фильмов, которым в 2022-м году исполняется 20 лет

В этой подборке мы вспомнили 10 культовых картин, которые празднуют юбилей

Cosmopolitan
Как узнать, что за девушка перед тобой, по напитку, который она заказала в баре? Отвечает бармен Как узнать, что за девушка перед тобой, по напитку, который она заказала в баре? Отвечает бармен

Женщины и коктейли, которые они выбирают

Maxim
Категории водительских прав: виды, расшифровка Категории водительских прав: виды, расшифровка

Категорий и подкатегории водительских прав в России, в чем их особенности

РБК
Мир без волшебства: каким получился фильм «Аллея кошмаров» Мир без волшебства: каким получился фильм «Аллея кошмаров»

Как Гильермо дель Торо удалось переосмыслить жанр нуара и добавить ему остроты

РБК
12 вещей, которые лучше, чем оргазм 12 вещей, которые лучше, чем оргазм

Не вздумай заменять этим нормальный человеческий секс!

Maxim
Теория поколений: кто идет на смену альфам и в чем их особенность Теория поколений: кто идет на смену альфам и в чем их особенность

Какими будут представители нового поколения

Forbes
Антропология контекста Антропология контекста

Политика памяти и забвения в «Бабьем Яре» Сергея Лозницы

Weekend
Спонтанное нарушение поляризационной симметрии обнаружили для непрерывных лазеров Спонтанное нарушение поляризационной симметрии обнаружили для непрерывных лазеров

Эффект, который может быть полезен для оптического управления поляризацией

N+1
«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
В храме богини Аллат нашли древнейшие изображения гибридных верблюдов В храме богини Аллат нашли древнейшие изображения гибридных верблюдов

Ученые из Италии и Ирака работали над консервацией храма богини Аллат

N+1
Что означает длинный ноготь на мизинце у мужчины: откуда появился этот обычай Что означает длинный ноготь на мизинце у мужчины: откуда появился этот обычай

Зачем некоторые мужчины отращивают длинный ноготь на мизинце?

Cosmopolitan
Как выбрать онлайн-курс: простая инструкция, которая пригодится каждому Как выбрать онлайн-курс: простая инструкция, которая пригодится каждому

Чтобы не стать жертвой мошенников, нужно выбирать онлайн-курс тщательно

Популярная механика
БИНТИ БИНТИ

Бюро иностранной научно-технической информации

Наука и жизнь
Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам

Как высыпаются гранулы, если на их пути поставить препятствие

N+1
Правильный взгляд на вещи Правильный взгляд на вещи

Ольга Бодрова отметилась в фэнтези Данилы Козловского о дореволюционной России

Tatler
Как помочь семье преодолеть синдром усталости Как помочь семье преодолеть синдром усталости

Как семье не утонуть в круговороте ссор из-за усталости во благо других

СНОБ
Открыть в приложении