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

Гравитационное микролинзирование помогло выявить систему из звезды, коричневого карлика и экзопланеты Гравитационное микролинзирование помогло выявить систему из звезды, коричневого карлика и экзопланеты

Микролинзирование помогло обнаружить пару из красного и коричневого карликов

N+1
Настройки яркости Настройки яркости

7 способов прокачать в себе харизму

Лиза
Занятия творчеством улучшают внимательность и память студентов Занятия творчеством улучшают внимательность и память студентов

Уделять время искусству может быть так же важно, как готовиться к экзаменам

ТехИнсайдер
Зачем нужна зима? Зачем нужна зима?

Преодолеть зиму и стать лучше

GQ
Недосып и тревожность: как сон влияет на психику и почему возникают панические атаки Недосып и тревожность: как сон влияет на психику и почему возникают панические атаки

Почему недосып — это не просто усталость

Правила жизни
Как менялось отношение к Холокосту в Германии и СССР Как менялось отношение к Холокосту в Германии и СССР

Как менялось отношение к Холокосту.

СНОБ
Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам

Эксперты и участники рынка назвали главные риски для мегамоллов

Forbes
Show must go on: 3 истории, когда день рождения закончился максимально неожиданно Show must go on: 3 истории, когда день рождения закончился максимально неожиданно

Истории о действительно незабываемых днях рождения

Playboy
Вся правда о гивах: реально ли выиграть и сколько на этом зарабатывают звезды Вся правда о гивах: реально ли выиграть и сколько на этом зарабатывают звезды

Гивы — сладкое слово для любителей так называемой халявы

Cosmopolitan
Через Вселенную Через Вселенную

Звезда «Игры в кальмара» Чон Хо Ён — о взлетах, падениях и шансе

Vogue
10 способов меньше мерзнуть 10 способов меньше мерзнуть

10 верных способов сделать свою жизнь в ближайшие месяцы немного теплее

РБК
Категории водительских прав: виды, расшифровка Категории водительских прав: виды, расшифровка

Категорий и подкатегории водительских прав в России, в чем их особенности

РБК
Создатель бизнес-доминанты: что нужно знать об ИТ-архитекторах Создатель бизнес-доминанты: что нужно знать об ИТ-архитекторах

Почему профессия IT-архитектора скоро окажется одной самых востребованных

Популярная механика
«Аллея кошмаров» — нерасторопный и предсказуемый, но величественный и красивый фильм Гильермо дель Торо. Кажется, это его «Гражданин Кейн»! «Аллея кошмаров» — нерасторопный и предсказуемый, но величественный и красивый фильм Гильермо дель Торо. Кажется, это его «Гражданин Кейн»!

«Аллея кошмаров» — гениальный или провальный фильм Гильермо дель Торо?

Esquire
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
За сколько можно похудеть на 10 кг и больше: 4 женщины рассказали о своем опыте За сколько можно похудеть на 10 кг и больше: 4 женщины рассказали о своем опыте

Историй похудения: этим женщинам удалось похудеть на 10 кг и даже больше!

Cosmopolitan
Как эмоции влияют на зачатие, и почему у некоторых женщин бывает психологическое бесплодие? Как эмоции влияют на зачатие, и почему у некоторых женщин бывает психологическое бесплодие?

Успешное зачатие и вынашивание ребенка имеет и психологическую составляющую

9 месяцев
Россия, Кудыкина гора Россия, Кудыкина гора

Огнедышащий Змей Горыныч обнаружен под Липецком

Maxim
Сколь велик шанс, что вокруг — Матрица, а мы на самом деле живем в симуляции? Сколь велик шанс, что вокруг — Матрица, а мы на самом деле живем в симуляции?

«Гипотеза симуляции» — все вокруг реальность или симуляция?

Популярная механика
Рождество в главной роли: фильмы о светлом празднике Рождество в главной роли: фильмы о светлом празднике

Устраивайтесь поудобнее и погружайтесь в мир волшебства и хорошего настроения

Cosmopolitan
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
Московская гага Московская гага

Как Роман Абрамович из любителя балета стал продюсером шумных постановок

Forbes
Родила от олигарха, ушла на «Дом-2»: как живут забытые финалистки «Мисс Россия» Родила от олигарха, ушла на «Дом-2»: как живут забытые финалистки «Мисс Россия»

Чем занимаются забытые победительницы конкурса красоты разных лет

VOICE
Исцеляющие кристаллы: что о них нужно знать Исцеляющие кристаллы: что о них нужно знать

Какой целебной силой многие люди наделяют кристаллы

Cosmopolitan
Помощь рядом Помощь рядом

Каждый третий человек хотя бы раз в месяц пользуется виртуальным помощником

GQ
Хьюстон, у нас проблема: как понять, что отношения мешают тебе развиваться Хьюстон, у нас проблема: как понять, что отношения мешают тебе развиваться

Порой спутник жизни может серьезно тормозить личностный рост

Cosmopolitan
Токсичный свет Токсичный свет

Как распознать манипуляции партнера и не поддаться на них

Лиза
Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом

Ученый Елена Белова — о том, что такое «железо» и «софт» в мозге

РБК
Перейдем на Т Перейдем на Т

На что способен мужской половой гормон тестостерон на самом деле

Men’s Health
Правило 9 дел: полезная фишка, которая поможет тебе увеличить время в сутках Правило 9 дел: полезная фишка, которая поможет тебе увеличить время в сутках

Как правильно распределить нагрузку и выполнить все цели, поставленные на день

Cosmopolitan
Открыть в приложении