Парадокс слабого молодого Солнца и Земля-снежок

За миллиарды лет своего существования Земля перенесла ряд серьёзных биокатастроф, которые каждый раз ставили жизнь на грань исчезновения. Существует гипотеза, что 800 миллионов лет назад на Земле началось великое оледенение — эпоха криогения. Она продолжалась около 200 миллионов лет и полностью преобразила жизнь на нашей планете. В этот период Земля была полностью покрыта льдом и чем-то напоминала современные спутники газовых гигантов. При этом оледенение развивалось стремительно и превратило Землю в «снежок» всего лишь за сотню тысячелетий. Жесточайшее похолодание в земной истории уничтожило всё живое на поверхности планеты, но много разнообразных существ сохранилось в талых водах шельфового льда.

Парадокс слабого молодого Солнца и Земля-снежок
Астрофизики, геологи и климатологи уже давно ломают голову над так называемым парадоксом слабого молодого Солнца. Его смысл в том, что новорождённая Земля два миллиарда лет назад получала лишь 80 процентов от современного уровня солнечной энергии. Следовательно, часть планеты была покрыта коркой льда, и зарождение жизни на ней было маловероятно. Однако геологические данные свидетельствуют об обратном: в то время климат на Земле был… тёплый и влажный!
Непонятно, что могло согреть юную планету. Высказываются предположения, что это был азот, которого тогда в земной коре и мантии могло быть в два раза больше, нежели теперь. И хотя сам по себе азот, составляя более 75 процентов атмосферы, не является парниковым газом, его дополнительное давление резко повышает количество тепла, поглощаемое нижним её слоем — тропосферой, после отражения от земной поверхности. Кроме того, миллиарды лет назад «газовое одеяло» нашей планеты содержало в 25 раз больше углекислого газа. Все это сильно усугубляло парниковый эффект.
Согласно компьютерным моделям, температура при таких условиях должна была повыситься на 12-15 градусов. Так выглядит наиболее вероятное объяснение вышеописанного парадокса. И хотя пока перед нами лишь одна из возможных версий, она выглядит вполне убедительной.
Кстати, не так давно группа учёных из Калифорнийского технологического института предположила, что постепенное падение атмосферного давления снижает парниковый эффект. По расчётам теоретиков, это может в принципе спасти Землю от перегрева в будущем. Может, именно такой механизм тонкой подстройки сохраняет и другие миры, давая возможность появлению и существованию на них жизни, подобной нашей.

Рекордное похолодание

Решение парадокса слабого молодого Солнца допускает и простейшее решение. Достаточно только предположить, что неправильно датированы донные отложения и молодая планета действительно представляла собой ледяной шар. Однако, хотя Мировой океан «Земли-снежка» быстро обеднел кислородом, жизнь в нём не угасла. Более того, именно на эпоху криогения приходится расцвет древнейших представителей животного царства — губок. А недавно палеобиологи из Новосибирского государственного университета выяснили, как именно удалось сохраниться росткам жизни в эпоху «Земли-снежка».
Как и предполагали российские учёные, донные образцы пород под открытым морем показали очень бедную кислородную среду, в то время как в прибрежных водах кислорода было вполне достаточно для жизни. Это могло происходить из-за действия своеобразного «ледникового кислородного насоса» в местах схода ледников в океан. Тогда пузырьки воздуха, насыщающие толщу льда, по мере таяния его нижней кромки должнц были попадать в воду, обогащая её атмосферными газами, включая кислород.
Определённую роль в создании «оазисов жизни» играли и термальные источники. Сегодня это наглядно демонстрируют глубоководные «чёрные курильщики», вокруг которых на чудовищной глубине во мраке и холоде расцветает подводная жизнь.
Настоящие причины оледенения и последующего таяния юной Земли науке пока не известны. Российские учёные предполагают, что планета покрылась мощным панцирем льда из-за активного поглощения углекислого газа силикатными горными породами. В последующем понадобилось не менее 100 миллионов лет на накопление парниковых газов, запустивших процесс повышения температуры. Определённую роль в этом сыграла и вулканическая деятельность. А уже затем потемнение и эрозия поверхности льда из-за вулканических выбросов усилили по принципу положительной обратной связи процессы таяния ледяного купола.
По мнению сибирских палеогеологов, подобная модель таяния «Земли-снежка» соответствует короткому промежутку схода ледяного покрова планеты. Судя по всему, эпоха криогения окончательно ушла в прошлое всего лишь за один миллион лет, уступив историческую перспективу новому расцвету флоры и фауны.
Может ли криогений повториться? И выживет ли при этом наша цивилизация? Для ответа на эти вопросы климатологи, гляциологи и палеонтологи настойчиво исследуют древнейшую историю человечества во времена последнего ледникового периода.

Последний ледниковый период

В 1960-х годах группа советских геофизиков и геохимиков предположила, что около 12 тысячелетий назад на нашей планете произошёл какой-то масштабный катаклизм, возродивший процесс последнего глобального похолодания. Современные работы британских учёных из Бристольского университета приблизили этот ледниковый период на пару тысячелетий. Это подтверждают исследования гренландских ледников и геологических отложений в Канаде, Сибири и на Аляске.
Как же люди того времени смогли приспособиться к столь катастрофическим изменениям климата?
Находки турецких археологов в поселении эпохи неолита Чатал-Хююк, существовавшем в VII-VI тысячелетиях до нашей эры, показали, что с наступлением холодов пастухи стали разводить морозоустойчивых овец и коз. Ко всему прочему эти животные более устойчивы к засухам (в отличие от крупного рогатого скота). Кроме того, местные жители стали делать большие запасы продуктов для зимней миграции на юг, о чём свидетельствуют остатки жира и меда в горшках, найденных в древних культурных слоях.
Возможно, здесь мы видим первое в истории большое переселение племён. Сначала люди следовали на юг под натиском ледника, а затем возвращались за его тающей кромкой.

Удар кометы

12 тысячелетий назад последний ледниковый период пошёл на спад. Жестокие морозы всё реже сковывали всё вокруг и год за годом медленно отступали на север. Люди постепенно осваивали новые территории, богатые дичью. Однако что-то резко изменило климат, и оледенение внезапно усилилось, чтобы окончательно смениться тёплым голоценом (эпоха четвертичного периода, сменяющая плейстоцен и длящаяся последние 12 тысяч лет вплоть до современности, — прим. ред.). Различные гипотезы называют разные причины этого похолодания. Наиболее популярны идеи об изменении в циркуляции океанских течений под действием масс пресной воды, поступавшей с таявших ледников, и вторая, «ударная» версия, которой придерживается и автор данной статьи.
Сегодня российские исследователи связывают неожиданное похолодание в конце последнего ледникового периода с ударом крупного кометного ядра, диаметром порядка 100 километров. Эта крупнейшая катастрофа произошла где-то 12,8 тысячелетия назад и вызвала масштабные пожары, охватившие большую часть суши, что составило более десятой части земной поверхности.
Пыль и сажа вызвали эффект «ядерной зимы», что привело к повсеместному снижению температуры и, в конечном итоге, существенно продлило последнюю ледниковую эпоху. Столкновение напол». нило воздух пылью, вызванные им пожары резко снизили производительность флоры, что привело к вымиранию и животного мира. Но для людей, которым приходилось выживать в тяжёлый период позднего дриаса (этапа последнего оледенения, — прим. ред.), испытания не заканчивались холодом и нехваткой пищи. Ледники, отступавшие весь предыдущий период, стали снова расти, а озоновый слой был сильно повреждён, создавая серьёзную опасность развития рака кожи и других проблем со здоровьем.
И лишь более тысячелетия спустя, когда огонь стал утихать, жизнь начала постепенно возвращаться на пожарища. В итоге ледниковая эпоха молодости человечества, которой около 1100 веков, завершилась лишь 11700 лет назад.

Проблема ста тысячелетий

Исследователи постарались найти причину глобальных похолоданий, которые происходят раз в 100 тысяч лет. В качестве причины таких явлений исследователи называют Мировой океан углекислого газа из земной атмосферы.
Глобальные похолодания, которые случаются раз в 100 тысяч лет, давно волнуют научный мир. Данный вопрос даже получил название — «проблема ста тысяч лет». Не так давно свою версию предложили московские геологи. По их мнению, причина этого явления кроется в интенсивном поглощении Мировым океаном атмосферного углекислого газа, и объяснение наступлений ледниковых периодов надо искать на дне океана.
Действительно, при изучении придонных слоёв было выявлено, что породы и окаменелости, циклически чередующиеся каждую сотню тысячелетий, имеют близкое и довольно высокое содержание углекислого газа. Последний, как предполагают эксперты, попадал туда в периоды его активного поглощения Мировым океаном.
При этом специалисты из Севастопольского института биологии южных морей полагают, что важнейшую роль в регулировании морского баланса углекислого газа играют водоросли. В то же время расположенный на поверхности океанов ледовый покров они сравнили с крышкой колоссального сосуда, в котором накапливается главный парниковый газ, согревающий планету.
Отметим, что предыдущее великое оледенение, часто именуемое «последней ледниковой эпохой», началось где-то 110 тысячелетий назад, закончившись в 9700-9600 годах до н.э. Так что следующий «ледниковый период» должен наступить ещё не скоро. Впрочем, стоит помнить о природных парадоксах, вроде «эффекта слабого солнца», которые могут изменить наши прогнозы самым неожиданным образом.

Журнал: Тайны 20-го века №7, февраль 2020 года
Рубрика: Взгляд в будущее
Автор: Олег Файг

Метки: Тайны 20 века, Земля, Солнце, климат, катастрофа, планета, парадокс, глобальное похолодание, похолодание, криогений, Олег Фейгин



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —