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

Царь ненастоящий! Царь ненастоящий!

Почему ученые отвергли гипотезу об идентификации останков Филиппа II

N+1
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
Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины

Как ученые анализировали геномы древних людей из Таримской впадины

N+1
Палеогенетики обнаружили в Сирии древнейших гибридных животных Палеогенетики обнаружили в Сирии древнейших гибридных животных

Животные оказались непохожи на обычных лошадей, ослов или онагров

N+1
Исследование: мозг пользователей TikTok работает иначе в рискованных ситуациях Исследование: мозг пользователей TikTok работает иначе в рискованных ситуациях

У пользователей TikTok и Reels возрастает склонность к импульсивным решениям

Inc.
«Я впервые посчитала деньги после развода»: Агата Муцениеце упрекнула Прилучного «Я впервые посчитала деньги после развода»: Агата Муцениеце упрекнула Прилучного

Агата Муцениеце поиронизировала над бывшим избранником Павлом Прилучным

Cosmopolitan
Литературная диета и чтение за гаражами: как, когда и зачем читать Литературная диета и чтение за гаражами: как, когда и зачем читать

Как строить свои отношения с чтением

РБК
Добровольцы помогли австралийским зоологам изучить ехидн Добровольцы помогли австралийским зоологам изучить ехидн

Натуралисты-любители загрузили более 8000 фотографий ехидн

N+1
Появилась первая открытая база данных по перовскитным солнечным элементам Появилась первая открытая база данных по перовскитным солнечным элементам

Создана единая открытая база данных по перовскитным солнечным элементам

N+1
Властелин колеса и его две крепости Властелин колеса и его две крепости

Марко Липранди придумал свой вариант дуатлона в горах

Men’s Health
Отца не хватает. Что такое «мужское» воспитание и кому оно нужно Отца не хватает. Что такое «мужское» воспитание и кому оно нужно

Мы привыкли слышать, что если в семье нет отца, то это плохо для детей

Домашний Очаг
Выживут только блокчейны: зачем криптоискусству понадобились NFT-токены Выживут только блокчейны: зачем криптоискусству понадобились NFT-токены

В мире только и разговоров, что о криптовалюте и NFT-токенах

Популярная механика
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
Теория и эксперимент сошлись в описании зарядового радиуса изотопов никеля Теория и эксперимент сошлись в описании зарядового радиуса изотопов никеля

Физики впервые измерили распределения заряда набора ядер

N+1
Из имамов в российские дворяне Из имамов в российские дворяне

После капитуляции в ауле Гуниб Шамиля ждал почётный плен в России

Дилетант
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
Мнимый смешной Мнимый смешной

Как Мольер сделал из добродетелей образцовые пороки

Weekend
Физики уточнили частоту превращения странного B-мезона в античастицу Физики уточнили частоту превращения странного B-мезона в античастицу

Результаты по измерению нейтральных осцилляций странного B-мезона

N+1
Найди корни: как самостоятельно составить генеалогическое древо Найди корни: как самостоятельно составить генеалогическое древо

Как составить генеалогическое древо самостоятельно

Cosmopolitan
Советский поезд на магнитной подушке четверть века провел Советский поезд на магнитной подушке четверть века провел

ТП — удивительные советские поезда на магнитной подушке

Популярная механика
Как научить ребенка ставить цели и добиваться их Как научить ребенка ставить цели и добиваться их

Как научить ребенка ставить цели и не бросать все на полпути

СНОБ
Психолог от бота: почему выходцы из «Яндекса» продали сервис самопомощи Sayana Психолог от бота: почему выходцы из «Яндекса» продали сервис самопомощи Sayana

Зачем основатели Sayana продали сервис и что собираются делать дальше?

Forbes
Почему мужчинам нравятся динозавры: истории трех героев и комментарий психолога Почему мужчинам нравятся динозавры: истории трех героев и комментарий психолога

Сейчас бы в динозавров играть, а не вот это вот все

Playboy
Всё о состоянии здоровья Анастасии Заворотнюк – правда и мифы Всё о состоянии здоровья Анастасии Заворотнюк – правда и мифы

Как Анастасия Заворотнюк борется с онкологией, развенчиваем мифы

Cosmopolitan
Кадровый резерв: растить нельзя искать на стороне Кадровый резерв: растить нельзя искать на стороне

Как формировать собственный кадровый резерв?

Inc.
Неживотная пища Неживотная пища

Рынок растительных продуктов растет активными темпами

Агроинвестор
9 причин начать употреблять цветную капусту прямо сейчас 9 причин начать употреблять цветную капусту прямо сейчас

Цветная капуста — универсальный источник растительных волокон

Cosmopolitan
Мегапиксели не решают: какие характеристики камеры смартфона не менее важны Мегапиксели не решают: какие характеристики камеры смартфона не менее важны

На какие характеристики камеры смартфона стоит обращать внимание

CHIP
Наука невозможного: как добыть энергию из черных дыр Наука невозможного: как добыть энергию из черных дыр

Возможно ли добыть энергию, забросив фотонные ковши к горизонту событий

Популярная механика
Дженнифер Лопес Дженнифер Лопес

Ее считают иконой женской и расовой борьбы за равенство и воплощением китча

Psychologies
Открыть в приложении