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

Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака

Какие биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний могут ускорять развитие рака

N+1
Цифровой буст: как с помощью digital-инструментов ускорить бизнес Цифровой буст: как с помощью digital-инструментов ускорить бизнес

Как автоматизировать свой бизнес в Интернете?

Популярная механика
Новое исследование развеивает мифы о холестерине в яйцах Новое исследование развеивает мифы о холестерине в яйцах

Как пищевой холестерин и насыщенные жиры влияют на уровень «плохого» холестерина

ТехИнсайдер
Научно доказано: 10 чаев, которые на самом деле помогают похудеть Научно доказано: 10 чаев, которые на самом деле помогают похудеть

Некоторые сорта чая ускоряют обмен веществ, подавляют голод, снимают стресс

Cosmopolitan
Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны

Почему истории в картинках стали такими популярными по всему миру?

ТехИнсайдер
Боба Фетт и все-все-все: таймлайн вселенной «Звездных войн» Боба Фетт и все-все-все: таймлайн вселенной «Звездных войн»

Актуальный канонический таймлайн вселенной «Звездных войн»

Esquire
Инфантильный мужчина: 5 признаков парня, который ищет мамочку Инфантильный мужчина: 5 признаков парня, который ищет мамочку

Как уберечь себя от пожизненной позиции мамы для инфантильного мужчины?

Cosmopolitan
Биг Бен Биг Бен

Бенедикт Камбербэтч — о перевоплощении, удовольствиях и трудностях профессии

Esquire
Можно ли заряжать все смартфоны одной зарядкой: развеиваем мифы Можно ли заряжать все смартфоны одной зарядкой: развеиваем мифы

Можно ли использовать один адаптер питания для зарядки любого смартфона?

CHIP
Месячные стали короче: 5 проблем со здоровьем, из-за которых цикл сокращается Месячные стали короче: 5 проблем со здоровьем, из-за которых цикл сокращается

Стоит ли беспокоиться, если цикл стал короче?

Cosmopolitan
«Лучше два дня вдумчивой работы, чем пять дней в забытьи»: опыт финтеха Bolt, который перешёл на четырёхдневный график «Лучше два дня вдумчивой работы, чем пять дней в забытьи»: опыт финтеха Bolt, который перешёл на четырёхдневный график

Финтеха Bolt — чем хорош четырехдневный график работы

VC.RU
5 ошибок основателя XYZ School Павла Мосейкина 5 ошибок основателя XYZ School Павла Мосейкина

Основатель XYZ School о самых критичных ошибках в построении бизнеса

Inc.
Opel Zafira Life — автомобиль, который подходит и многодетным отцам, и холостякам Opel Zafira Life — автомобиль, который подходит и многодетным отцам, и холостякам

Opel Zafira Life — едва ли не лучший микроавтобус для путешествий с семьей

Maxim
Во вспышке самой яркой космической «коровы» заподозрили рождение магнитара или черной дыры Во вспышке самой яркой космической «коровы» заподозрили рождение магнитара или черной дыры

Астрономы открыли пятого и наиболее яркого представителя космических «коров»

N+1
Одна вокруг света: ночевка в пустыне и Долина желаний Одна вокруг света: ночевка в пустыне и Долина желаний

157-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Колумбия

Forbes
Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением

Если понадобится преодолеть тоску и вернуть себе хорошее настроение

РБК
Лжемуж, месть любовника, секси-шпагат: интересные факты об Анастасии Волочковой Лжемуж, месть любовника, секси-шпагат: интересные факты об Анастасии Волочковой

Интересные факты из жизни Анастасии Волочковой.

VOICE
Умные игрушки Умные игрушки

Что помогает развить детский интеллект?

Здоровье
Физики уточнили лэмбовский сдвиг в мюонии Физики уточнили лэмбовский сдвиг в мюонии

Физики представили данные по уточненному значению лэмбовского сдвига в мюонии

N+1
В бешмете и черкеске В бешмете и черкеске

Некоторые элементы одежды горцев стали частью униформы русской армии

Дилетант
5 ситуаций, когда кнопочный телефон практичнее смартфона 5 ситуаций, когда кнопочный телефон практичнее смартфона

Порой простой мобильный телефон гораздо лучше справится с задачей, чем смартфон

Популярная механика
История одной песни: «Sweet Child o’ Mine», Guns N’ Roses, 1987 История одной песни: «Sweet Child o’ Mine», Guns N’ Roses, 1987

Песня, рожденная из безделушки, нынче числится в рекордсменах YouTube

Maxim
Неподъемные доспехи и культ прекрасной дамы: правда и вымысел об эпохе рыцарей Неподъемные доспехи и культ прекрасной дамы: правда и вымысел об эпохе рыцарей

Какими были рыцари на самом деле?

Популярная механика
Что такое биотин и как он влияет на волосы Что такое биотин и как он влияет на волосы

Рассказываем о сильных и слабых сторонах биотина

РБК
За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше

Отрывок из книги «За закрытыми дверями» о домашнем насилии

Forbes
5 причин купить индукционную варочную поверхность, а не электрическую 5 причин купить индукционную варочную поверхность, а не электрическую

5 поводов остановить свой выбор именно на "индукционке"

CHIP
Из имамов в российские дворяне Из имамов в российские дворяне

После капитуляции в ауле Гуниб Шамиля ждал почётный плен в России

Дилетант
Почему киты не тонут, когда всасывают в себя криль? Почему киты не тонут, когда всасывают в себя криль?

Почему киты не захлебываются, когда едят?

Популярная механика
Композиторы ароматов: кто на самом деле создал Chanel №5 Композиторы ароматов: кто на самом деле создал Chanel №5

Глава о парфюмере Эрнесте Бо и его сотрудничестве с Коко Шанель

Forbes
«У метавселенной должны быть свои кирпичики» «У метавселенной должны быть свои кирпичики»

Зачем городу нужен цифровой слой и как перенести Петербург в метавселенную

Собака.ru
Открыть в приложении