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

Сочетание иммунопрепарата и CAR-T-лимфоцитов сохранило жизнь мышам с онкозаболеваниями Сочетание иммунопрепарата и CAR-T-лимфоцитов сохранило жизнь мышам с онкозаболеваниями

Ученые повысили эффективность терапии CAR-T-лимфоцитами

N+1
Ее скромное мнение Ее скромное мнение

Голос, прическа, манера двигаться – в Шакире всё неповторимо

Cosmopolitan
Почему человек Почему человек

Мозг шимпанзе очень похож на мозг человека, но почему обезьяны не говорят

TechInsider
LEGO для взрослых. Чем выгоден Low-code и какие задачи с его помощью можно решать LEGO для взрослых. Чем выгоден Low-code и какие задачи с его помощью можно решать

Low-code набирает популярность во всем мире

Inc.
Заблуждения о военных тактиках древности Заблуждения о военных тактиках древности

Прошлое было не просто ужаснее, чем мы думаем, но еще и гораздо приземленнее

Maxim
Биография Илона Маска. Жизнь самого известного человека 21 века Биография Илона Маска. Жизнь самого известного человека 21 века

Илон Маск — человек или инопланетянин?

Цифровой океан
Что делать, если начинаешь заболевать: 6 проверенных шагов, чтобы не разболеться Что делать, если начинаешь заболевать: 6 проверенных шагов, чтобы не разболеться

Как поймать болезнь на ранней стадии?

Cosmopolitan
«Вокруг того света. История и география загробного мира» «Вокруг того света. История и география загробного мира»

Как выглядел потусторонний мир в доимперском Китае?

N+1
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
10 самых быстрых животных планеты 10 самых быстрых животных планеты

Спрингбок, гепард, стриж и другие самые быстрые животные планеты

Популярная механика
Белые карлики: удивительно плотные звёзды Белые карлики: удивительно плотные звёзды

Звезды малой или средней массы со временем становятся белыми карликами

Популярная механика
У кого самый маленький член и где прячется ее оргазм: 35 удивительных фактов о половых органах У кого самый маленький член и где прячется ее оргазм: 35 удивительных фактов о половых органах

Размер имеет значение, но не только он

Playboy
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
Правило № 70: Обвиняемый, встаньте Правило № 70: Обвиняемый, встаньте

Коуч Алексей Ситников продолжает объяснять принцип действия законов кармы

Tatler
Путеводитель по русскому монастырю XIX века. Часть 1 Путеводитель по русскому монастырю XIX века. Часть 1

Как была устроена жизнь в русском православном монастыре XIX века. Часть 1

Arzamas
Как скрыть свой номер в Телеграме с телефона и компьютера: пошаговые действия Как скрыть свой номер в Телеграме с телефона и компьютера: пошаговые действия

Разбираемся, как защитить свою приватность в телеграме

Playboy
Blago White: биография, карьера и личная жизнь рэпера Blago White: биография, карьера и личная жизнь рэпера

Blago White — как появился самый добрый русский артист

Playboy
Маленькими шагами: что такое принцип последовательности и как он приводит к успеху Маленькими шагами: что такое принцип последовательности и как он приводит к успеху

Как работает принцип последовательности и медленного роста

Forbes
Как приготовить шарики воды во фритюре на своей кухне: кулинария с научным подходом Как приготовить шарики воды во фритюре на своей кухне: кулинария с научным подходом

Если вы любите кулинарные эксперименты, попробуйте приготовить шарики воды

Популярная механика
10 героев кино и сериалов с расстройством множественной личности 10 героев кино и сериалов с расстройством множественной личности

Фильмы и сериал о людях, в чьих головах бывает тесно от обилия «постояльцев»

СНОБ
Как научиться экономить и копить деньги: простые способы тратить меньше Как научиться экономить и копить деньги: простые способы тратить меньше

Наши советы помогут грамотно распределить семейный бюджет

Лиза
Входит и выходит Входит и выходит

За связи с Эпштейном британского принца Эндрю изгнали из приличного общества

Tatler
Учёные считают, что шестое массовое вымирание уже началось Учёные считают, что шестое массовое вымирание уже началось

За последние 500 лет вымерло от 7% до 13% видов животных

Популярная механика
Почему не стоит брать смартфон с 1 или 2 Гбайт оперативной памяти? Почему не стоит брать смартфон с 1 или 2 Гбайт оперативной памяти?

Почему 1-2 Гбайт оперативки в телефоне — слишком мало?

CHIP
Поэт и его республика Поэт и его республика

Республика Фиуме — удивительная авантюра поэта Габриэле д'Аннунцио

Дилетант
Экспертное мнение: это портит волосы! Экспертное мнение: это портит волосы!

Так ли безобидна твоя расческа или резинка для волос, как кажется?

Лиза
Забойная фантастика Забойная фантастика

Как на развитие жанра космической научной фантастики повлияла сырьевая экономика

Вокруг света
Искусственный или натуральный: 9 мифов о производстве меха Искусственный или натуральный: 9 мифов о производстве меха

Вокруг добычи меха много мифов — какие из них не имеют отношения к реальности

РБК
Как питание помогает добиваться высоких спортивных результатов Как питание помогает добиваться высоких спортивных результатов

Делимся с вами советами по питанию от олимпийского чемпиона по фигурному катанию

GQ
«Суд во всем разберется». Как спорят с ГИБДД из-за тонировки и шторок «Суд во всем разберется». Как спорят с ГИБДД из-за тонировки и шторок

Истории о противостоянии любителей тюнинга и инспекторов ГИБДД

РБК
Открыть в приложении