Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

оледенение, имелись и теплые отрезки, когда климат был как минимум таким же мягким, как сейчас. При исследованиях плейстоценового ледникового периода установлено, что в это время температуры постоянно колебались: длительные холодные отрезки, когда лед покрывал до 30 % поверхности планеты, перемежались короткими, гораздо более теплыми интервалами. При отсутствии других влияющих факторов (например, воздействия людей) можно было бы ожидать, что такая закономерность продолжится, и современный теплый отрезок закончится новым охлаждением Земли до состояния очередного ледникового периода.

Термин последний ледниковый период часто относят только к самому последнему интервалу оледенения, а не ко всему плейстоценовому ледниковому периоду в целом. В книге я всегда буду стараться провести различие между ледниковым периодом (всем периодом в целом) и отдельными ледниковыми эпохами (ледниковьями, гляциалами) и межледниковыми эпохами (межледниковьями, интергляциалами) между ними. Земля начала охлаждаться и входить в самую последнюю ледниковую эпоху плейстоценового ледникового периода примерно 125 000 лет назад, а самой холодной точки достигла около 20 000 лет назад. В это время, которое специалисты называют максимумом последнего оледенения, мощные ледники Северной Америки простирались на юг гораздо дальше современного Чикаго.

Почти все сведения о наступлениях и отступлениях льдов во времена плейстоценового ледникового периода исходят из северного полушария. Насколько мы можем судить, примерно 3 миллиона лет назад даже Гренландия, где сейчас находятся самые мощные ледники северного полушария, была в основном (возможно, даже целиком) свободна от постоянных льдов. Однако геохимические данные из глубоководных отложений говорят, что средняя температура Земли начала снижаться задолго до этого, а керны отложений из морей, окружающих Антарктиду, показывают, что крупные ледники на этом континенте существовали еще тридцать пять миллионов лет назад. Двадцать пять миллионов лет назад под ледяной шапкой лежала большая часть Антарктиды. Итак, ситуация с оледенением в обоих полушариях весьма отличается, и встает очевидный вопрос: почему?

Большинство ученых полагают, что это связано с тектоникой плит — в частности, с географическим расположением материков. Примерно 500 миллионов лет назад современные южные континенты объединялись в огромный массив суши под названием Гондвана. Когда через сотни миллионов лет этот континент распался, Антарктида направилась к южному полюсу, а другие материки — к северу. В южном океане возникло круговое (циркумполярное) течение, которое изолировало Антарктику от влияния лежащих севернее более теплых вод. Чем больше на холодном изолированном континенте росли ледники, тем сильнее снег и лед отражали обратно в космос солнечные лучи, что способствовало дальнейшему охлаждению. Напротив, в северном полушарии конфигурация континентов оказалась иной, морские течения продолжали переносить теплую воду в высокие широты, и оледенение сдерживалось.

Но когда примерно 3 миллиона лет назад в северном полушарии все же начали формироваться ледяные щиты континентальных масштабов, Земля погрузилась в полноценный ледниковый период. Осознание того факта, что толща льдов покрывала огромные участки материков, пришло к ученым и общественности в 1830-е годы. Эту идею разработал биолог Луи Агассис, который впервые нашел доказательства прошлого ледникового периода в своей родной Швейцарии. На самом деле Агассис сделал открытие не сам. Подсказки — например, перенесенные льдом валуны в долинах с умеренной температурой, оказавшиеся далеко от всех современных ледников — ему дали другие ученые, которые уже пришли к выводу, что в прошлом местные ледники должны были быть гораздо крупнее. Но именно Агассис развил эти идеи до концепции общемирового ледникового периода.

Хотя Агассис всю жизнь продолжал исследовать тот период, он никогда по-настоящему не пытался выяснить детально, как и куда двигался лед, или почему ледниковый период вообще наступил. Однако за это взялись другие ученые. Вскоре геологам, составлявшим карты морен (отложений из гравия и валунов, принесенных ледником и оставленных после его отступления) стало ясно, что лед наступал и отступал множество раз. Ледниковый период Агассиса оказался не единичным событием: скорее, это была последовательность чередующихся теплых и холодных отрезков времени. Хотя это открытие было сделано еще до того, как появилась возможность точно датировать гляциальные отложения, сходства между разными местами было достаточно, чтобы большинство исследователей пришло к выводу: последовательности морен везде совпадают, то есть ледниковые и межледниковые эпохи одновременно имели место в Европе и Северной Америке. Это означало, что климатические колебания ледникового периода были глобальными.

Такие наблюдения накладывают жесткие ограничения на потенциальные причины возникновения ледникового периода. Какой механизм мог заставить планету остыть, а потом снова нагреться, и не один, а много раз? Некоторые ученые сочли, что ключевым фактором является Солнце, поскольку температура на поверхности Земли в конечном итоге зависит от количества полученной и задержанной солнечной энергии. В 1842 году французский математик Жозеф Адемар предположил, что свою роль в оледенении должны играть колебания орбиты Земли (которая меняет свою форму от почти круглой до слегка эллиптической) и наклон ее оси вращения. И эксцентриситет орбиты (мера ее вытянутости), и наклон оси влияют на количество солнечной энергии, получаемой различными частями поверхности нашей планеты. Даже во времена Адемара было хорошо известно, что они меняются регулярно и предсказуемо в течение длительных промежутков времени, и ученый считал, что этих колебаний достаточно, чтобы повлиять на климат. В итоге выяснилось, что он был на правильном пути, но выводы, к которым он пришел, выглядели так фантастически, что его идеи не приняли всерьез (Адемар полагал, что лед будет попеременно нарастать то на южном, то на северном полюсе, и в результате центр тяжести Земли начнет перемещаться, что вызовет гигантские приливные волны).

Примерно через два десятка лет после публикации Адемара шотландский ученый-самоучка Джеймс Кролль продолжил его труды, тщательно вычислив, как меняется количество попадающей в различные широты солнечной энергии в зависимости от колебаний орбиты. Он быстро обнаружил, что эти изменения малы — на его взгляд, слишком малы, чтобы вызвать существенные перемены в климате. Однако у Кролля появились другие идеи. Он одним из первых стал воспринимать Землю как единую систему, хотя и не пользовался соответствующими современными терминами. Кролль осознал, что климат зависит от сложного взаимодействия многих факторов, и что между различными элементами системы климата существует множество возможных обратных связей, некоторые из которых усиливают воздействие, а некоторые ослабляют. Он пришел к выводу, что если учесть такие вещи как перенос тепла океанскими течениями и изменения альбедо[49] Земли в результате переменного размера снежного и ледяного покрова, то колебания во внешних астрономических параметрах станут достаточно мощными, чтобы привести к ледниковому периоду.

Сначала работа Кролля вызвала интерес, но затем другие специалисты обнаружили изъяны в некоторых его рассуждениях. Кроме того, геологи начали находить данные, которые не соответствовали предсказаниям теории. Удивительно быстро «астрономическая теория» ледниковых периодов стала казаться сомнительной, и в конце