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
|