ПРИРОДНЫЕ КАТАСТРОФЫ
В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ:
МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
Многочисленные публикации о грозящем «глобальном потеплении» и
все увеличивающееся число катастрофических явлений природного,
природно-техногенного характера будоражат мировую общественность.
А что думают об этом ученые? Недавно в Иркутском научном центре
СО РАН прошла научная сессия Общего собрания ИрНЦ «Климат Земли:
прошлое, настоящее, будущее», на которой геологи, геохимики,
лимнологи, астрофизики, биологи обсуждали проблему, основываясь
на данных научных исследований. Большой интерес вызвал доклад о
природных катастрофах в истории Земли, представленный учеными
Института земной коры, Института солнечно-земной физики,
Иркутского государственного и Иркутского технического
университетов.
 |
| |
 |
Научные исследования последних десятков лет существенно расширили
представления о причинах возникновения оледенений далекого
геологического прошлого Земли. Они стали проявляться достаточно
давно, примерно 2,5 млрд. лет тому назад. Сегодня считается, что
наиболее древнее из известных оледенений прошлого, Гуронское,
возникло 2500-2300 млн. лет тому назад. Данный факт вовсе не
говорит о том, что оледенение длилось около 200 млн. лет, скорее
всего это только наиболее вероятный промежуток времени, когда оно
имело место быть в геологическом прошлом Земли. Интересно, что
интервал времени между оледенениями в 150 млн лет очень хорошо
совпадает с циклами других процессов, наблюдавшихся в
геологическом прошлом Земли. Если так, то такая периодичность
должна иметь определенную природную причину. И мы склоняемся к
тому, что причина эта космического характера. Почему? Потому что
Земля является открытой системой. Мы должны учитывать, что массы
и размеры небесных тел находятся в некоем соответствии, что
Солнце — главный объект солнечной системы и включает в себя
99,87 % всей ее массы. Земля же — лишь 1/10 часть от оставшихся
0,13 %. Для того, чтобы выйти каким-то образом на периодичность
этих явлений, мы рассмотрели разные индикаторы: геологические,
геохимические, биологические, которые позволяют выявить циклы и
смоделировать периодичность потеплений и похолоданий за прошедшие
300 млн. лет и 125 тыс. лет.
Известно, что геоморфологические следы последнего оледенения
найдены и синхронизированы в различных регионах земного шара для
последних 1,5 млн. лет. Геологи обнаруживают и следы более
древних оледенений. Так, между 750 и 580 млн. лет тому назад
могли быть 2 или 4 оледенения. В среднем оледенения возникали на
Земле с частотой раз в 130-150 млн. лет. Отметим, что
периодичность возникновения оледенений мало отличается от
продолжительностей вариаций активности других геологических
процессов. Сходство же позволяет предположить, что их природа
едина, а в ее основе лежат общие — возможно, космические
причины.
Примеры из недалекого геологического прошлого показывают, что для
современной Земли характерно увеличение концентрации
14С по мере
спада солнечной активности и увеличение концентрации
СО2 с ростом
последней. Происходило ли подобное в геологическом
прошлом — большой вопрос. Однако, в некоторых статьях подчеркивается
существенное влияние на природно-климатические процессы,
происходящие на Земле, напряженности геомагнитного
поля — естественного щита, заслоняющего планету от жесткого
галактического излучения. Если проанализировать детально схему
колебаний напряженности магнитного поля, то можно даже
скорректировать геокосмические датировки оледенений.
Интенсивность геомагнитного поля в геологическом прошлом менялась
по времени. Можно допустить, что его напряженность увеличивается
в периоды спада солнечной активности. Но здесь, с физической
точки зрения, возникает некое противоречие. Электромагнитная
машина — Земля сама регулирует напряженность собственного
магнитного поля, а солнечный ветер и вспышки на Солнце лишь
модулируют некоторые вариации его напряженности. Если допустить,
что напряженность геомагнитного поля хоть сколько-нибудь
определяет климатические изменения и вариации содержания
14С в
атмосфере Земли, то интересно проанализировать вариации этого
свидетеля процессов, скорее потепления, чем похолодания, с
геологически датированными оледенениями. Выясняется, что
датировки этих событий, мягко говоря, не корректны. Материалы
детализации напряженности геомагнитного поля для прошедших 4 млн.
лет показывают, что современное похолодание, скорее всего,
началось немногим более 4 млн. лет тому назад. Потепление
наблюдалось в промежутке 3,6-3,3 млн. лет тому назад. И,
наконец, 0,7 млн. лет тому назад наступило потепление, на фоне
которого наблюдаются похолодания (оледенения) — элементы
современного ледникового периода.
 |
| Фото National Geographic |
Выполненные межрегиональные корреляции плейстоценовых отложений
Альп, Скалистых гор, Йелоустона и Мидконтинента показали
согласованность похолоданий и потеплений климата на достаточно
удаленных друг от друга территориях Северного полушария.
Относительно регулярная смена оледенений и межледниковий в Альпах
была отмечена достаточно давно, что и легло в основу построений
М. Миланковича, создавшего математическую теорию, которая
объясняла причины смен похолоданий и потеплений вариациями
главных орбитальных параметров Земли. М. Миланковичу удалось дать
теоретическое объяснение оледенений и межледниковий в плейстоцене
за прошедшие 500 тыс. лет. Хорошо объяснив климатические вариации
плейстоцена, теория М. Миланковича не дает удобоваримого
объяснения периодам оледенений Земли в далеком геологическом
прошлом. Отсюда заключаем, что не только орбитальные параметры
Земли ответственны за климатические похолодания и потепления.
Как известно, толщина древесных колец меняется в зависимости от
условий комфортности обитания растений. Опыт анализа
древеснокольцевых хронологий показывает, что на климатические
изменения лучше реагируют те деревья, которые произрастают в
экстремальных условиях. Именно их «древесно-кольцевые летописи»
наиболее отчетливо фиксируют все эти нюансы. Если, скажем,
рассмотреть 500-летний фрагмент сверхдлинной древесно-кольцевой
хронологии, полученной для восточной части полуострова Таймыр.
А затем — согласование этой кривой с кривой вариаций
восстановленных среднегодовых температур для северных широт
Земли. Первое, что обращает на себя внимание, — синхронность
вариаций обеих кривых. При этом изменения носят циклический
характер. Известный «малый ледниковый период» Европы нашел свое
отражение в Таймырской древесной хронологии.
Итак, Земля является принципиально открытой системой, на
состояние ее оболочек и изменения климата существенно
воздействуют внешние — космические причины. На первое место мы
склонны поставить изменение режима энерговыделения Солнца.
Вероятно, можно рассматривать изменения состояния Солнца под
воздействием внешних причин, что, как цепная реакция,
соответственно находит отражение в природно-климатических
изменениях на Земле. Недавно стало ясно, что во Вселенной
присутствует некая «темная материя», суммарная масса которой
почти на два порядка превышает массу «видимого» вещества.
Необходимо учитывать и влияние этой материи на
галактоцентрическую скорость Солнца, а возможно, и на иные его
параметры. Скорее всего, эти изменения могут оказаться
незначительными, однако, могут привести к заметным последствиям,
отражающимся на Земле.
Еще одна гипотеза может быть связана с тем, что Галактика
вращается достаточно сложным (дифференциальным) образом. Двигаясь
вокруг центра Галактики, Солнечная система может «догонять»
области повышенной плотности вещества — газопылевые облака. В
результате таких процессов на миллионы — десятки миллионов лет
Солнце может погружаться в более плотную среду, что должно
вызвать ряд определенных последствий.
Изменения солнечной инсоляции могут вызывать превращения, которые
происходят на самой Земле. Количество солнечной энергии,
поглощаемой в единицу времени атмосферой Земли и поверхностью
планеты, существенно зависит от оптических свойств и атмосферы, и
поверхности. Изменения площади снежного покрова, площади
поверхности суши по отношению к площади поверхности океана,
изменение типов растительности, количества аэрозолей в атмосфере,
степени парниковости атмосферы, уровня растворимости газов
(особенно парниковых) в океане — весьма существенные факторы для
установления определенного температурного режима планеты.
Очевидно, что важную роль в изменениях климата играет и
интенсивность вулканизма.
Какие еще внешние факторы, помимо солнечных, могут действовать на
Землю непосредственно? Судя по всему, — импактные события. На
ранней стадии развития Земли такие события были частыми и
мощными. Это демонстрирует поверхность Луны. Тем не менее, и в
более поздние эпохи падение крупных астероидов должно было
вызывать глобальные изменения. Падение астероида в Мексике
65 млн. лет назад вызвало выброс в атмосферу огромного количества
пыли, что привело к резкому падению температуры на планете,
массовой гибели флоры и фауны, замерзанию водоемов и т.п.
Теоретические оценки, а также наличие гигантских древних ударных
кратеров-астроблем на Земле показывают, что импактные события
могли быть более масштабными и происходили в прошлом
неоднократно. Не исключено, что подобные столкновения могли
являться триггерными событиями для начала оледенений.
Падение крупных метеороидов, комет и астероидов на Землю могли
вызвать и последствия другого типа. В результате падения крупного
астероида может произойти уничтожение озонового слоя, изменения
химических, тепловых и оптических свойств атмосферы, что
непременно скажется на климате.
На сегодняшний день известны и другие космические события,
способные повлиять на земные условия — взрывы сверхновых, взрывы
на магнетарах. Примером может служить зафиксированный спутниками
сверхмощный всплеск гамма-излучения на нейтронной звезде,
расположенной в 20 тыс. световых лет от Солнца. Всплеск привел к
повышению уровня ионизации ночной ионосферы Земли до значений,
типичных для дневного периода.
В числе возможных причин изменения климата часто называют резкие
изменения наклона оси вращения Земли по отношению к плоскости
орбиты. Приводятся соображения о том, что именно данное
катастрофическое изменение повлекло за собой смену типа климата
на Марсе. Однако такое явление выглядит практически невозможным
из-за отсутствия сил, способных на подобный поворот событий: для
того, чтобы изменить ось вращения огромного маховика, которым, в
сущности, является Земля, требуется громадная энергия, которую не
способно сообщить даже столкновение с относительно крупным
астероидом.
Таким образом, учитывая масштабность и продолжительность времени,
когда происходили существенные изменения во всех без исключения
геосферах Земли, именно эти интервалы времени вправе претендовать
на название «эры глобальных природно-климатических изменений».
Отсюда мы вправе заключить, что наблюдающееся сегодня потепление
хотя и носит пространственно широкий размах, вряд ли может
претендовать на то, чтобы называться глобальным. Вероятно,
сегодня мы являемся свидетелями кратковременного эпизода
природно-климатических изменений, который длится уже около
полувека и, как нам представляется, достиг или близок к максимуму
своего развития. Если это так, то в ближайшие десятилетия
потепление пойдет на спад и опять станет относительно прохладно.
На протяжении всей истории Земли, по-видимому, никогда не было
абсолютно стабильных климатических периодов. Климатические
характеристики постоянно флуктуировали, но далеко не всегда такие
флуктуации приводили к существенному (скачкообразному) изменению
состояния геосфер, после чего флуктуации осуществлялись бы уже
около другого среднего значения.
Вполне вероятно, что и наблюдаемое ныне изменение климата
(потепление) — лишь очередной климатический эпизод, и
существенных преобразований в окружающей среде он не вызовет.
Таких потеплений только в историческом прошлом человечества было
несколько, но ни одно из них не сопровождалось геологическими и
биосферными кризисами. Природные события, даже имеющие
широкомасштабные (в географическом плане) проявления, нет смысла
называть «глобальными», если они не сопровождаются серьезными
изменениями в геосферах Земли, включая, несомненно, и биосферу.
Пока что таких изменений мы не наблюдаем. Несущественные
колебания светимости Солнца в течение ХХ века не дают основания
говорить о какой-то опасной тенденции. Не было значительных
триггерных событий ни космического, ни земного происхождения,
которые вызвали бы начало всесторонних изменений во всех земных
оболочках. Процессы изменений параметров земной атмосферы и
поверхности планеты пока лежат в пределах естественных локальных
(в пространственном отношении), либо несущественных (во временном
отношении) флуктуаций. В связи с этим мы считаем, что, по меньшей
мере, преждевременно говорить о глобальных природных изменениях,
которые якобы разворачиваются в настоящее время.
К. Леви, д.г.-м.н.,
заместитель директора ИЗК СО РАН
С. Язев, к.ф.-м.н.,
директор Астрономической обсерватории ИГУ,
ИСЗФ СО РАН
Н. Задонина, ИрГТУ
стр. 4
|
