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

Мезозойские млекопитающие и их родственники оказались обладателями однотонного темно-коричневого меха Мезозойские млекопитающие и их родственники оказались обладателями однотонного темно-коричневого меха

Палеонтологи реконструировали окраску шести маммалиаформов

N+1
О спорт, ты сон О спорт, ты сон

Поднять себя в 6 утра на тренировку или поспать подольше?

Men’s Health
Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков

Ученые обнаружили в мозге мышей нейроиммунную сеть, отвечающую за чувство страха

N+1
Магниты, которые никогда не притянутся (и другие штуки Брюса Грея) Магниты, которые никогда не притянутся (и другие штуки Брюса Грея)

Брюс Грей может сделать все что угодно

Популярная механика
7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара 7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара

Каким фруктам не место в холодильнике

VOICE
Ленивая йога: как разминать тело, не отходя далеко от кровати Ленивая йога: как разминать тело, не отходя далеко от кровати

Даже лежание на диване можно обернуть себе на пользу

Esquire
Хорошая фигура и стиль: в чем подвох? Хорошая фигура и стиль: в чем подвох?

Почему наличие хорошей фигуры не всегда значит, что стиль тоже на высоте?

Cosmopolitan
Колючее лечение Колючее лечение

Правда и мифы про иглоукалывание

Лиза
Не такой, как все Не такой, как все

Офис строительный компании, наполненный живописью и скульптурой

AD
Витает в воздухе Витает в воздухе

Творческий путь архитекторов из японского бюро SANAA

AD
Призвание: самозванец Призвание: самозванец

Люди выдают себя за других с целью выгоды, но он делал это ради искусства

Maxim
Что происходит в Бермудском треугольнике: странные случаи и причины Что происходит в Бермудском треугольнике: странные случаи и причины

Легенды о Бермудском треугольнике ходят еще со времен Колумба

Популярная механика
Мотивации Нео: что может увидеть специалист по психологии бизнеса в новой «Матрице» Мотивации Нео: что может увидеть специалист по психологии бизнеса в новой «Матрице»

Чтобы понять последнюю «Матрица», надо распаковать идеи современной психологии

Forbes
Стесняюсь спросить: несколько вопросов о неприятном запахе изо рта Стесняюсь спросить: несколько вопросов о неприятном запахе изо рта

С проблемой не очень свежего дыхания периодически сталкивается каждый

Esquire
Пизанская башня по-американски: история одной высотки, которая с каждым годом наклоняется все сильнее Пизанская башня по-американски: история одной высотки, которая с каждым годом наклоняется все сильнее

«Башня Тысячелетия» каждый год понемногу отклоняется от центральной оси

Популярная механика
На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации

Найденный археологами мужчина мог быть военным лидером своей общины

N+1
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
Дикий мир Земли: самые большие тропические леса планеты Дикий мир Земли: самые большие тропические леса планеты

В тропических лесах проживает половина земных видов растений и животных

Популярная механика
Из другого теста: как шеф-повар построил бизнес на 900 млн рублей на римской пицце Из другого теста: как шеф-повар построил бизнес на 900 млн рублей на римской пицце

Как шеф-повар построил целую сеть «темных» и «облачных» кухонь

Forbes
Чтение выходного дня: «Любимое уравнение профессора» Ёко Огавы — добрый роман о бескорыстной дружбе и о том, какую роль в нашей жизни играет память Чтение выходного дня: «Любимое уравнение профессора» Ёко Огавы — добрый роман о бескорыстной дружбе и о том, какую роль в нашей жизни играет память

Отрывок из прекрасной истории о роли памяти в нашей жизни от Ёко Огавы

Esquire
Мама, мне скучно... Мама, мне скучно...

Как научить ребенка развлекать себя самостоятельно

Лиза
Диета голубых зон: 7 правил питания долгожителей, которые продлевают молодость Диета голубых зон: 7 правил питания долгожителей, которые продлевают молодость

Рассказываем о главных принципах диеты голубых зон

Cosmopolitan
GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже» GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже»

На бумаги каких пяти компаний стоит обратить внимание инвесторам?

Forbes
Грибы мои снежные Грибы мои снежные

С непривычки странно видеть крепкие, сочные грибы, растущие прямо из снега

Наука и жизнь
Сможем ли мы создать искусственную гравитацию в космосе Сможем ли мы создать искусственную гравитацию в космосе

Сможем ли мы создать искусственную гравитацию, и какие у нас есть варианты?

Популярная механика
До Дороги жизни До Дороги жизни

Главные вопросы о жизни блокадного Ленинграда до открытия Дороги жизни

Дилетант
Восстановленному верить Восстановленному верить

Ваш мозг чувствует себя гораздо бодрее только при активном восстановлении

Men’s Health
Как построить коллайдер на Луне (и зачем) Как построить коллайдер на Луне (и зачем)

Сооружение невиданных масштабов – ускоритель частиц, змеей обвивающий Луну

Популярная механика
Фильмы, которые откроют вам 1970-е Фильмы, которые откроют вам 1970-е

Кино о 70-тых, для тех, кому мало «Лакричной пиццы».

GQ
Битц-опрос Битц-опрос

Зази Битц – о серьезном отношении к моде и мечтах о режиссуре

Harper's Bazaar
Открыть в приложении