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

Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса

Химики в лаборатории синтезировали весь набор карбоновых кислот из цикла Кребса

N+1
Как баскетболистка из Миссури играла в России, заработала $5 млн и попала в Forbes Как баскетболистка из Миссури играла в России, заработала $5 млн и попала в Forbes

Кэндис Паркер — баскетболистка, комментаторка и феминистка

Forbes
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
Исторические личности, которые были бы худшими друзьями на Facebook Исторические личности, которые были бы худшими друзьями на Facebook

Исторические личности, которые позорились бы в соцсетях

Maxim
Иметь или быть? Иметь или быть?

Как современное общество стало материалистическим

kiozk originals
Виниры, элайнеры, имплантаты – все, что вам надо знать о современной стоматологии Виниры, элайнеры, имплантаты – все, что вам надо знать о современной стоматологии

Разбираемся в секретах ослепительной улыбки вместе со стоматологами

GQ
Помощь рядом Помощь рядом

Каждый третий человек хотя бы раз в месяц пользуется виртуальным помощником

GQ
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
В поисках себя В поисках себя

Изменения моды: смешение гендерных ролей, появление нейтрального гардероба

Домашний Очаг
Личный опыт: как мы отказались от столичных разрабов и начали хантить айтишников из СНГ Личный опыт: как мы отказались от столичных разрабов и начали хантить айтишников из СНГ

Чем так хороши айтишники из СНГ?

Inc.
Как рассказывать о бывших Как рассказывать о бывших

Стоит ли рассказывать о своих бывших?

GQ
Топ-7 проектов компании Apple, которые Топ-7 проектов компании Apple, которые

Эти разработки Apple могли бы изменить историю, но что-то пошло не так

Популярная механика
Что нам делать с гедонизмом Что нам делать с гедонизмом

Может ли гедонизм превратиться в большую проблему?

GQ
Зачем об этом говорить Зачем об этом говорить

Истории мужчин, которые, столкнувшись с онкологией, обрели голоса

GQ
10 практик, чтобы почувствовать себя лучше в новом году 10 практик, чтобы почувствовать себя лучше в новом году

Как начать лучше относиться к себе и правильно снимать стресс?

РБК
Все о чужой матери Все о чужой матери

Новый Педро Альмодовар: привычно раскованный, непривычно серьезный

Weekend
Ключ поверни и полетели: пять аэромобилей, которые можно будет купить Ключ поверни и полетели: пять аэромобилей, которые можно будет купить

Летающие автомобили — отличное средство от пробок!

Playboy
Правила ухода за питомцами в зимнее время года Правила ухода за питомцами в зимнее время года

Холода — серьезное испытание для братьев наших меньших, как им помочь?

Cosmopolitan
Была первым поставщиком кроссовок Nike и проиграла ей рынок: история Asics Была первым поставщиком кроссовок Nike и проиграла ей рынок: история Asics

Asics — как компания начинала и сражалась с Nike

VC.RU
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
Что делать в Катаре зимой Что делать в Катаре зимой

Причины, по которым нужно провести холодный сезон в Катаре

GQ
Нечестная гонка: почему тиктокеры в России не могут зарабатывать миллионы долларов Нечестная гонка: почему тиктокеры в России не могут зарабатывать миллионы долларов

Почему российские блогеры в TikTok не скоро смогут догнать западных коллег

Forbes
Рене Зеллвегер Рене Зеллвегер

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

Здоровье
Как ухаживать за кожей лица мужчинам: соблюдаем 5 важных этапов Как ухаживать за кожей лица мужчинам: соблюдаем 5 важных этапов

Тебе кажется что уход за кожей — только для девчонок? А вот и зря

Playboy
Скипетры из Эрмитажа оказались древнейшими трубочками для питья пива Скипетры из Эрмитажа оказались древнейшими трубочками для питья пива

Порой назначение древнейших артефактов оказывается проще, чем думают ученые

N+1
Входит и выходит Входит и выходит

За связи с Эпштейном британского принца Эндрю изгнали из приличного общества

Tatler
«Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица «Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица

Летом 1982 года проходил в столице Первый Всесоюзный биофизический съезд

Наука и жизнь
Умный шляпник Умный шляпник

Виртуозное владение ремеслом не мешает Нику Фуке создавать бунтарский стиль

Robb Report
Необратимый тектонический сдвиг: где оседают инвестиции в кибербезопасность Необратимый тектонический сдвиг: где оседают инвестиции в кибербезопасность

Почему венчурная активность России в сфере кибербезопасности стремится к нулю

Forbes
Светлана Степанковская: «Я за самостоятельных и сильных женщин» Светлана Степанковская: «Я за самостоятельных и сильных женщин»

Актриса Светлана Степанковская — о съемках откровенных сцен и бодипозитиве

Cosmopolitan
Открыть в приложении