Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Стремление ответить на вопрос, косвенным образом поднятый работой Миланковича, – какие следы могли оставить на Земле такие циклы? – привело к рождению новой научной дисциплины – палеоклиматологии. Она объединила описательные элементы климатологии с новыми физическими инструментами для создания карты (точнее говоря, серии карт) прошлых климатов Земли. На протяжении долгого времени грубыми индикаторами прошлых температур служили горные породы. Опираясь на геологические следы (царапины, оставленные ледниками при движении, или моренные отложения, образовавшиеся при таянии ледников), ученые могли сделать вывод, что температуры в этот период были либо достаточно низкими, чтобы произошло образование льдов, либо достаточно высокими, чтобы привести к их таянию. Дать более точные оценки было невозможно. Чтобы увидеть детальную картину, ученым потребовалось в буквальном смысле слова углубиться в прошлое – в толщу ледяных щитов и илистое дно океана, которые хранили нетронутые слепки далеких времен. Возможность прочитать эти «архивы» появилась только в 1950-х гг. благодаря новым технологиям, созданным на основе тех же физических знаний, что и атомная бомба. Палеоклиматология в значительной степени (хотя и не полностью) опиралась на прогресс ядерной физики и достигла зрелости в послевоенной атмосфере страха и оптимизма, порожденных этим прогрессом.

Разработав идею изотопного палеотермометра, Дансгор разрывался между необходимостью поделиться ею и желанием защитить свое авторство. Он хотел закрепить за собой приоритет, но для этого ему требовалось опубликовать свою идею или, по крайней мере, описать ее так, чтобы было более-менее понятно, о чем идет речь. Загвоздка заключалась в том, что Дансгор еще не доказал ее работоспособность. Поэтому он написал расплывчатую статью, в которой туманно предположил, что, если использовать его изотопный метод для анализа гренландских ледников, вероятно, можно будет заглянуть в прошлое на «несколько сотен лет» [328] Dansgaard, " 18 O Abundance." . Гренландию Дансгор упомянул неслучайно: из-за низких летних температур снег, выпадавший здесь зимой, не успевал таять летом и накапливался из года в год, образуя огромный «слоеный пирог» толщиной в несколько километров – Гренландский ледяной щит, где каждый слой соответствовал снежным осадкам, выпавшим в отдельно взятом году. На тот момент Дансгор еще не знал, что эта ледяная летопись охватывала не несколько сотен или даже тысяч, а десятки тысяч лет.

Итак, Дансгор отправился на поиски старого льда. Он решил, что лучший способ добыть его – это отлавливать в море свежие айсберги, которые только что откололись от краев ледника. Но начал с Норвегии, где к нему присоединился харизматичный норвежский исследователь Пер «Пит» Шоландер, считавший, что замороженные во льду воздушные пузырьки хранят образцы воздуха тех времен, когда они попали в ледяную ловушку. Эти пузырьки могли рассказать не только о составе прежней атмосферы – о содержании в ней различных атмосферных элементов, таких как азот и кислород, – но и, благодаря новой методике радиоуглеродного датирования, основанной на измерении содержания изотопа углерода-14, о возрасте этих образцов. Короче говоря, интересы Шоландера и Дансгора, собиравшегося изучать климат прошлого с помощью изотопов кислорода, совпадали. Вместе они отправились в горный массив Ютунхеймен, где за полтора месяца им удалось исследовать две крупные ледяные глыбы, каждая весом в 5 т, отколовшиеся от старого и молодого краев ледника. Они растопили лед и собрали высвободившийся из него воздух. Радиоуглеродное датирование на основе углерода-14 показало, что возраст самого старого льда составлял около 700 лет, что вполне согласовывалось с оценками гляциологов. Однако с относительно молодыми снежными слоями норвежского ледника возникла непредвиденная проблема. Поскольку они регулярно подтаивали, вода уносила с собой часть хорошо растворимых газов, что искажало их соотношение в образцах атмосферного воздуха. Чтобы получить более точные результаты, нужно было найти более холодные ледники, не «испорченные» талой водой.

Поэтому год спустя Дансгор наконец-то вернулся вместе с Шоландером в Гренландию. На этот раз они подошли к подготовке экспедиции, которую Дансгор окрестил «пузырьковой экспедицией 1958 года», со всей серьезностью. Обогнув мыс Прощания на южной оконечности Гренландии, они направились к западному побережью острова. Там встали на якорь и – к ужасу капитана – соорудили на носу судна лабораторию. Затем началась охота. Дождавшись, когда гигантский ледяной щит на побережье сбросит в море очередную крупную льдину, они старались с помощью багров загарпунить ее, словно кита. Или же просили капитана таранить судном небольшие айсберги, чтобы отколоть от них куски нужного им размера, несмотря на риск переколотить хрупкую стеклянную посуду в своей судовой лаборатории. Это было научное приключение, полное импровизации и веселья.

Они топили лед днем и ночью и за лето охоты на айсберги собрали богатый «пузырьковый» урожай, в том числе 11 образцов углекислого газа, извлеченных из самой сердцевины ледника, каждый из которых представлял собой результат дистилляции от 6 до 15 т льда. Наука и природа словно сговорились, чтобы максимальное количество льда и усилий превращалось в минимальное количество углекислого газа и данных. Но эти двое не жаловались: они были готовы перелопатить тонны льда, чтобы обнаружить неуловимые сигналы из прошлого, которые искали.

Сам Дансгор вернулся домой не с десятками, а с тысячами пластиковых бутылок, наполненных образцами растопленного льда. Это была целая библиотека или, если говорить его словами, «замороженные анналы» прошлого климата Земли. Пропуская их через свой масс-спектрометр, он получал до 20 изотопных отношений, или значений дельты, в день.

Лед, когда-то залитый талой водой, приобретает особый вид. Дансгору стоило только взглянуть на кусок льда, чтобы сказать, какие слои в нем содержали талую воду, а какие нет. Полученные значения дельты соответствовали его визуальной оценке. Это тоже свидетельствовало о том, что идея Дансгора работает, но образцы льда, к которым ему с Шоландером удалось получить доступ, все еще были недостаточно старыми, чтобы позволить ученому ответить на главный вопрос: можно ли с помощью его метода «прочитать» температуры в самом древнем гренландском льду? Для этого нужно было выбраться из воды на берег и отправиться во внутреннюю часть острова, где ледяной щит имел наибольшую толщину. Там, в сотнях метров под поверхностью, в самой его глубине, были сокрыты данные о прошлом климате Земли. Дансгор был в этом убежден.