Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед - Дж. Д. Макдугалл

РАСПОЗНАВАНИЕ ПЕРИОДОВ ОЛЕДЕНЕНИЯ

Интересно порассуждать на тему о том, можно ли было бы узнать об оледенениях континентального масштаба по страницам каменной летописи, если бы не сегодняшнее наличие на Земле многочисленных ледников. В начале девятнадцатого столетия некоторые европейские ученые поняли, что ледники, которые они могли исследовать в Альпах и других местах, когда-то в прошлом могли иметь гораздо большие размеры. Они пришли к этому заключению после того, как обратили внимание на то, что в районах, весьма отдаленных от современных ледников, встречаются отложения, очень похожие нате, которые можно наблюдать на краях активных ледников. В 1795 году Джеймс Хаттон, шотландский геолог, первый сформулировавший принцип актуализма, — печат-но высказал предположение, что странные «эрратические» (случайно разбросанные) валуны окрестностей

Женевы были, вероятно, принесены на свои нынешние места залегания и отложены там ледниками. Ближайшие к ним ледники находятся, как он писал, на расстоянии в десятки километров. (Хотя Хаттон этого не знал, но эти валуны были принесены с еще более удаленных ледников.) Но человеком, который более других ассоциируется с общим принятием идеи об оледенении континентального масштаба, является Луи Агассиз, швейцарский ученый, собравший информацию о ледниковых отложениях по всей Европе, а впоследствии и в Северной Америке. Скептик вначале, Агассиз убедился под давлением фактов, что значительная часть Северной Европы была в прошлом погребена под толстым покровом льда. Очень немногие из его современников согласились с этим — хуже того, несколько почтенных ученых того времени, давая — как им казалось — добрый совет сбившемуся с правильного пути молодому ученому, предложили ему вернуться к исследованиям ископаемых рыб, благодаря которым он уже успел заслужить репутацию первоклассного палеонтолога, прежде чем обратился к изучению ледников. Но Агассиз не отступил. Вместе со своим помощником он взбирался на неприступные горы, чтобы лучше видеть ледники, измерял скорость их движения, изучал морену (нагромождения гравия и валунов), отлагавшуюся на краях ледников. Собранные им факты оказались настолько убедительными, что в конце концов он одержал верх даже над сомневающимися. В 1847 году Агассиз переехал в Соединенные Штаты и стал там преподавателем в Гарвардском университете. Во время своих путешествий по северо-востоку этой страны он обнаружил множество признаков ледниковой активности. Агассиз страстно увлекся новой областью исследовании. Он был прекрасным, полным воодушевления лектором и самоотверженным учителем, призывавшим своих студентов учиться не только по книгам, но также и у природы, и хотя он продолжал работать и в области палеонтологи, но всеобщее внимание привлекли его популярные лекции о континентальных ледяных щитах. В знак признания его заслуг в этой области большое озеро ледникового происхождения, образовавшееся вдоль края отступавшего ледника около 12 000 лет назад, было названо озером Агассиз (рис. 12.3). Центр его располагался как раз в том месте, где сейчас находится озеро Виннипег, в канадской провинции Манитоба, и при своем наибольшем распространении оно занимало площадь, более чем в четыре раза превышавшую озеро Верхнее.

Работы Агассиза и других ученых показали, что Северная Европа, большая часть Великобритании, Канада и северная половина Соединенных Штатов были погребены под слоем льда толщиной в несколько километров в не слишком далеком геологическом прошлом (рис. 12.1). Эти первые исследователи не имели под рукой радиоактивных хронометров и других современных инструментов анализа, и они смогли прийти к заключению, что некогда на Земле был один грандиозный ледяной покров, вероятно, простирающийся от Северного полюса до обитаемых широт Европы и Северной Америки. Они указали на Гренландию как на аналог тех условий, которые они увидели в прошлом для окрестностей Эдинбурга или Монреаля. Сейчас мы знаем на основании деталей геологической летописи, что Ледяной Век прошлых нескольких миллионов лет был гораздо более сложным явлением. Мысль о том, что когда-то существовал единый ледяной щит, простирающийся на юг от полюса, была, конечно, неверной. На самом деле в Северном полушарии было много центров накопления льда в Северной Америке, Европе и Азии, от которых толща льда растекалась во всех направлениях. Мы знаем также, что происходили многочисленные наступления и отступления льда, причем через удивительно правильные интервалы, и что климат в высоких широтах колебался соответствующим образом — от близкого к теперешнему до крайне холодного. В северном полушарии растительные пояса — тундра на севере на границе со льдом, далее к югу — еловые леса, затем листопадные леса, шагающие по континентам то на север, то на юг, подобно многочисленным армиям, то наступающим, то отступающим по мере того, как в битве отступали или наступали ледники. Около экватора изменения были гораздо менее заметны, но в средних широтах они были поразительны. Самое последнее наступление ледников достигло своего максимума всего лишь около 20 000 лет назад. В это время льды простирались южнее Великих озер в Северной Америке и покрывали Скандинавию, Северную Европу, отдельные части северной России и большую часть Великобритании. Почти треть всей современной суши была под покровом льда. Такие же условия могут возобладать в не слишком отдаленном будущем, поскольку если прошлое может служить проводником в будущее, то наш современный теплый период скоро закончится. Тем не менее, поскольку мы точно не знаем, что именно вызывает оледенение, эта возможность все еще остается в значительной степени умозрительной.

Рис. 12.1. Карта мира, на которой показана область максимального распространения льдов во время последнего оледенения. Протяженность суши за пределами современной береговой линии во время этого пика оледенения, когда уровень океана был на 120 метров ниже, чем теперь, показана серым тоном. Обратите внимание на мост суши между Азией и Северной Америкой. Толстый ледяной покров над континентами показан косой штриховкой, а ледяной покров над водой — точками.

ЛЕДНИКОВАЯ ЛЕТОПИСЬ СУШИ

Как мы видели в предыдущей главе, содержание изотопов кислорода в морской воде зависит как от температуры океанов, так и от объема ледников на континентах. К счастью, как понижение температур, так и образование льда изменяют содержания изотопов в одном направлении, так что даже если оба этих воздействия нельзя разделить в деталях, время наступления ледниковых колебаний очень хорошо документируется. Внезапные изменения, которые произошли около 35 миллионов лет назад, близ границы эоцена с олигоценом, и снова в последние несколько миллионов лет (рис. 11.4), интерпретировались как отражение появления и быстрого роста полярных шапок в антарктическом и арктическом районах соответственно.

Лучше всего, конечно, документировано последнее оледенение в северном полушарии. Данные кислородно-изотопного анализа образцов из глубокого моря показывают, что оно началось уже всерьез около трех миллионов лет назад, и другие данные подтверждают этот вывод. Хотя геология ледниковых эпох уже давно имеет горячих почитателей, только в течение нескольких последних десятилетий были привлечены очень широкие по масштабу и международные силы, чтобы подробно изучить те климатические изменения, которые произошли во время «Великого Ледяного века», и понять их причины. Если существует хоть какая-нибудь надежда предсказать будущий климат и пертурбации его, вносимые деятельностью людей, то очень важно для этого понять хотя бы недавнее прошлое.

Продолжая традицию своих предшественников, геологи, впервые начавшие изучать ледниковые отложения Европы и Северной Америки, пытались организовать свои наблюдения в виде геологических последовательностей. У них еще не было радиоактивных часов, появившихся в последующие годы, и им приходилось полагаться на корреляцию (сопоставление) разных характеристик ледниковых отложений от одной местности к другой, чтобы создать основу в виде относительной временной шкалы. В большинстве мест каждая фаза наступающих ледников стирала признаки предыдущего оледенения, но в некоторых местностях исследователи смогли найти повторяющиеся слои ледниковых отложений, между которыми они нашли почвы, развившиеся в течение свободных ото льда межледниковых эпох, чтобы затем оказаться снова погребенными под нагромождениями обломков, оставленных во время следующего наступления ледника. В Европе и Северной Америке подробная запись этих событий указывала, по-видимому, на существование в прошлом четырех или пяти отдельных периодов, когда льды покрывали большую часть северного полушария. Каждый из них был назван, согласно освященной временем геологической традиции, по местности, где соответствующий геологический разрез особенно хорошо сохранился. Однако в противоположность более древним частям геологической временной шкалы, в Европе и Северной Америке были сохранены различные названия для, видимо, одних и тех же периодов времени — частично по той причине, что в ледниковых отложениях окаменелости встречаются редко и поэтому трудно было осуществить корреляцию отдельных эпизодов через всю Атлантику. В Северной Америке самое последнее наступление ледника названо Висконсинским оледенением; для большей части Европы одновременное с ним оледенение называется Вексельским. Оно началось около 130 тысяч лет назад, а конец его условно помещается на 10 000 лет назад, хотя, как показали данные кислородно-изотопного анализа (рис. 12.4), объем льда начал резко падать вскоре после ледникового максимума около 20 000 лет назад и продолжает уменьшаться вплоть до настоящего времени. Теперь мы знаем, что в течение современного Ледяного века было намного больше отдельных эпизодов наступания и отступания льда, чем четыре или пять, установленные первыми исследователями. По керну глубоководных скважин было установлено целых двадцать циклов. Этот керн, в отличие от ледниковых отложений на континентах, содержит практически непрерывную запись изменений климата на протяжении длинных периодов времени.