Юрий Мизун - Озонные дыры и гибель человечества

Мы лишь в общих чертах описали метод, позволяющий изучать, каким был климат в прошлом. Практическое применение указанного метода очень непростое. Приходится семь раз отмерить, прежде чем отрезать. Только совместный анализ всей совокупности имеющихся фактов позволяет сделать окончательные выводы о том, каким был климат в то или другое время в прошлом. Но при всем этом самым важным является вопрос о времени. Наряду с хронологией деревьев (по годичным кольцам деревьев) и с хронологией по ленточным глинам очень важными являются изотопные методы определения возраста.

Метод, основанный на измерении содержания изотопов кислорода, был разработан в 1950 году. Он основан на следующей закономерности: при осаждении карбоната кальция (CaCO 3) из воды соотношение между содержанием «легкого» изотопа кислорода (O 16) и «тяжелого» изотопа (О 18) зависит от температуры воды. Значит, измерив соотношение содержания изотопов, мы получаем информацию о температуре воды. Где же берут исследователи эти изотопы? Их консервируют в течение тысяч и даже миллионов лет организмы, которые сохранились в осадочных породах. Дело в том, что организмы, которые строят раковины, отбирают из воды карбонатные ионы. Именно в этих ионах соотношение изотопов кислорода соответствует температуре воды. Так информация о температуре воды закладывается в скелеты организмов. Далее она вместе с организмами накапливается в отложениях, эти архивные данные о температуре воды сохраняются там тысячи и даже миллионы лет. Метод, который можно назвать изотопным термометром, очень широко используется и позволяет получать количественную информацию об изменении климата в прошлом. Ясно, что этот метод применяется в совокупности с другими методами. Изотопный метод позволяет определять температуру воды морей и океанов в те времена, когда в океане появились первые организмы, которые строили свой скелет из карбонатов.

Ценную информацию о прошлом, в том числе о климате, содержат льды, и прежде всего льды Антарктиды. Лед накапливается слой за слоем в результате выпадения осадков в виде дождя и снега. А состав этих осадков (в смысле изотопов кислорода) зависит от температуры и характера испарения. Было установлено, что чем ниже температура формирования осадков, тем меньше вода, которая выпадает в виде дождя или снега, обогащена тяжелыми изотопами кислорода (О 18). Значит, остается слой за слоем считывать всю толщу ледника Антарктиды, Исландии, Арктики. Перелистав этот журнал наблюдений, мы получим количественную информацию об изменении температуры за весьма продолжительное время — сотни тысяч лет. Так мы можем заглянуть в прошлое на полмиллиона лет назад. Правда, читать такой журнал непросто — страницы его не переворачиваются. Остается сверлить (бурить) дырку (скважину) и заглядывать в журнал через нее. Так и сделали. Наши и зарубежные специалисты пробурили скважины в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии. Был проведен анализ образцов льда, который доставали с разных глубин. Кстати, эти образцы льда оказались информативными вдвойне. Мало того, что в них содержится информация о температуре воды. В них сохранились пузырьки воздуха, пробы воздуха, как сказал бы специалист. Эти пробы «брались» (консервировались) регулярно, от года к году. Анализ этих проб позволяет определять состав атмосферного газа в определенный момент в прошлом.

Но лед сохранил не только пузырьки воздуха. Лед является прекрасным улавливателем частиц (пыли), которые переносятся потоками воздуха. А эти частицы (пыль) служат своего рода трассером. По тому, что собой представляет эта пыль, можно сделать заключение о том, откуда она прилетела, или, другими словами, откуда дул ветер. А это немало. Это информация о циркуляции атмосферы, а значит о климате. Исследуют и состав пыли. По нему можно выявить степень влажности и даже восстановить состав солей в океане, поскольку в прибрежной морской зоне воздуха содержится много солевых частиц, которые попали туда из моря.

Восстанавливая картину климата в прошлом, ученые, конечно, анализируют и различные письменные источники. Но на этом вопросе мы останавливаться не будем — здесь многое очевидно и известно читателю. Мы же прямо перейдем к результатам, то есть кратко, схематично опишем картину изменения климата на Земле в прошлом.

Описывая исторические события, говорят о годах, столетиях и тысячелетиях. Описывая всю историю Земли, поступают по-иному — весь период геологического времени разбивают на отдельные периоды.

Еще 2000 лет назад полагали, что вся геологическая история Земли укладывается в 6000 лет. Но позднее стало очевидным, что для формирования осадочных пластов необходимы не тысячи, а миллионы лет. Когда стали использовать радиоизотопный метод датирования, то стало ясно, что геологическое время Земли измеряется не миллионами, а миллиардами лет.

Ученые поделили все геологическое время Земли на отдельные отрезки, для которых характерны однотипные процессы. Прежде всего геологическое время было поделено на два эона. Название происходит из греческой мифологии. Эон — это неостанавливающееся, неумолимое время, отпрыск Хроноса — бога времени. Эти два эона названы докембрийским и фанерозойским. Фанерозой начинается там, где (в смысле времени) встречаются явные следы жизни. Слово «фанерозой» означает «эра явной жизни». В докембрийских отложениях также встречаются следы жизнедеятельности организмов. Но они сохранились плохо. Докембрийский эон занимает 85 % всего времени, которое прошло после момента образования Земли. «Эру явной жизни» (фанерозой) делят на три эры, которые имеют разную продолжительность. Это палеозой — эра древней жизни, мезозой — эра средней жизни, и кайнозой — эра новой жизни. Наше время входит в кайнозойскую эру. Специалисты каждую эру поделили на периоды, названия которым даны по названиям тех районов, где отложения данного периода были описаны впервые. Эти периоды ученые поделили на эпохи. В кайнозойской эре выделено всего два периода — третичный и четвертичный. В третичном периоде было 4 эпохи — плиоцен, эоцен, олигоцен и миоцен. Мы живем в четвертичном периоде. В нем выделена одна эпоха — плейстоцен. Она пока что совпадает по продолжительности с периодом плейстоцен. После таких пояснений перейдем к описанию картины изменения климата Земли в прошлом.

Говоря о климате всей Земли, оперируют средней температурой на ее поверхности. В отдельных регионах температура может меняться очень значительно. Но когда в одних регионах температура понижается, она повышается в других. Поэтому средняя температура на поверхности Земли при этом меняется незначительно или вовсе не меняется. Если нас интересуют не региональные проблемы изменения климата, а глобальное его изменение, то надо рассматривать среднюю температуру. Она определяется соотношением двух энергий — той, которую Земля получает от Солнца, и той, которую она отдает обратно в космос. Разницу она оставляет себе. Ею и определяется средняя температура на поверхности Земли. Сразу скажем, что эта разница за всю историю Земли изменялась очень незначительно. Другими словами, средняя температура у поверхности Земли за всю ее историю менялась мало. Эти изменения происходили в пределах от 5 до 40 °C. Откуда мы это знаем?