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

На Марсе нашли протяженные прибрежные осадочные отложения древнего океана На Марсе нашли протяженные прибрежные осадочные отложения древнего океана

Хотя поверхность Марса сухая, многие особенности рельефа ― древние речные дельты

N+1
Войти в ритм: 5 книг для тех, кто забыл, как работать Войти в ритм: 5 книг для тех, кто забыл, как работать

Как не выгореть в первый рабочий месяц и войти в колею — расскажут книги

Популярная механика
Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени

Несколько научных гипотез о том, как перенестись в «прекрасное далеко»

ТехИнсайдер
Как избавиться от раздражения и вросших волос в зоне бикини? Как избавиться от раздражения и вросших волос в зоне бикини?

Как минимизировать неприятный эффект после бритья в зоне бикини?

Cosmopolitan
Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц

Какие альтернативные варианты белка стоит добавить в свой рацион?

ТехИнсайдер
Как выглядели бы звезды, если бы «сменили» цвет глаз — эксперимент VOICE Как выглядели бы звезды, если бы «сменили» цвет глаз — эксперимент VOICE

Цвет глаз кардинально меняет весь внешний вид человека, верно?

VOICE
Рене Зеллвегер Рене Зеллвегер

Рене Зеллвегер, в свои 50+ выглядит максимум лет на 35. В чём её секрет?

Здоровье
Найди корни: как самостоятельно составить генеалогическое древо Найди корни: как самостоятельно составить генеалогическое древо

Как составить генеалогическое древо самостоятельно

Cosmopolitan
5 научных причин, по которым люди видят призраков 5 научных причин, по которым люди видят призраков

Ученые выдвинули целый ряд теорий о том, почему люди видят призраков

Maxim
От экрана в горах до модного показа в фонтане: как исторические места превращают в рекламу От экрана в горах до модного показа в фонтане: как исторические места превращают в рекламу

Реклама в исторических местах — масштабно, эффектно и очень дорого!

Playboy
Как студент из Казани в 27 лет возглавил разработку беспилотников «единорога» Arrival Как студент из Казани в 27 лет возглавил разработку беспилотников «единорога» Arrival

Павел Савинков — о том, как почему важно в работе видеть мечту?

Forbes
Под знаком весов Под знаком весов

Диляра Теляшева рассказывает, как семь лет сражалась с нервной анорексией

Tatler
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
«История найма чаще всего унизительна для человека» — стартап Facancy хочет изменить HR-рынок в России. Получится ли у него? «История найма чаще всего унизительна для человека» — стартап Facancy хочет изменить HR-рынок в России. Получится ли у него?

Facancy запустил алгоритм, дающий оценку зарплат всем активным объявлениям

Inc.
Что говорит характер кошек об их владельцах? Что говорит характер кошек об их владельцах?

Как на личность кошки влияет характер её владельца?

Cosmopolitan
Самые частые поломки кофемашин: как все исправить самостоятельно Самые частые поломки кофемашин: как все исправить самостоятельно

Что делать, если кофемашина сломалась?

Популярная механика
Ментальность краба Ментальность краба

Что случилось со звездным фондом ARK Innovation ETF королевы инвестиций Кэти Вуд

Forbes
Аэробатика: взгляд из самолёта, выполняющего фигуры высшего пилотажа Аэробатика: взгляд из самолёта, выполняющего фигуры высшего пилотажа

Как летчики выполняют фигуры пилотажа?

Популярная механика
Физики создали радиевые оптические часы Физики создали радиевые оптические часы

Физики добились относительной неопределенности измерения частоты

N+1
Люди моря Люди моря

Истории моряков — капитанов атомных ледоколов, водолазов и спасателей

Esquire
Одна вокруг света: Дорога смерти и лучшие пейзажи Колумбии Одна вокруг света: Дорога смерти и лучшие пейзажи Колумбии

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

Forbes
Запрет на сушку нижнего белья Запрет на сушку нижнего белья

Бытовые привычки японцев, которые удивляют русских

Лиза
Куда расти RUSSPASS: новые возможности для туристов в России Куда расти RUSSPASS: новые возможности для туристов в России

Как новые технические B2B-решения и коллаборации работают на благо туриста?

Forbes
Мечта шахтера Мечта шахтера

Эрни Форд не знал, что шахтерская песенка «Шестнадцать тонн» прославит его

Вокруг света
Остатки дипломатии: как Москва и Вашингтон борются с «русскими хакерами» Остатки дипломатии: как Москва и Вашингтон борются с «русскими хакерами»

США и Россия могут совместно бороться с цифровыми угрозами

Forbes
Семь самых опасных автомобилей всех времен Семь самых опасных автомобилей всех времен

Почему эти машины особенно смертоносны?

Maxim
Зачем ученые хотят сбросить на Марс ядерные бомбы Зачем ученые хотят сбросить на Марс ядерные бомбы

Как сделать Красную планету более гостеприимной для человека?

Популярная механика
Российские археологи раскопали под Калининградом средневековое прусское поселение Российские археологи раскопали под Калининградом средневековое прусское поселение

Ученые подтвердили, что местные жители контактировали с населением Древней Руси

N+1
«Потерянное царство. Поход за имперским идеалом и сотворение русской нации» «Потерянное царство. Поход за имперским идеалом и сотворение русской нации»

Отрывок из книги «Потерянное царство» о том, как формировалась русская нация

N+1
Эпичные ошибки инженеров Toyota, Mazda, Mercedes-Benz и других автомобильных фирм Эпичные ошибки инженеров Toyota, Mazda, Mercedes-Benz и других автомобильных фирм

Ошибки при конструировании автомобилей неизбежны, и вот несколько из них

Maxim
Открыть в приложении