Евгения Кандиано /

Трещины во льду, которые спасли мир

Считается, что в истории Земли был период, когда она была полностью покрыта льдом. Недавно удалось доказать, что это не совсем так: во льду были трещины, через которые мировой океан «дышал» — и так в нем сохранилась жизнь

Фото: National Geographic
Фото: National Geographic
+T -
Поделиться:

Однажды зима на Земле длилась очень долго… Ранее считалось, что самое продолжительное глобальное оледенение началось 850 миллионов лет назад и длилось 200 миллионов лет. Более того, исследование, опубликованное в мартовском номере Science, показало, что в тропиках лед лежал уже за 100 миллионов лет до озвученной даты (Macdonald et al., Science, v. 327, p. 1241). Сначала ученые думали, что в это время плотная корка льда сковывала Землю от полюса до полюса, включая океан, и наша планета была похожа на огромный снежок.

Но, как это свойственно многим научным теориям, расчеты постепенно уточнялись, добавлялись новые данные, и в конце концов ученые пришли к выводу, что ледяной покров океана был разбит трещинами, и это позволяло свету и кислороду проникать в толщу воды. Именно это обстоятельство способствовало тому, что жизнь на планете продолжала развиваться, но об этом позже. А пока что о том, как такое вообще может произойти.

Здесь не обошлось без изменения концентрации СО2. Дело в том, что парниковые газы, и в первую очередь СО2, являются, образно говоря, теплым одеялом для нашей планеты. Именно они поддерживают температурный баланс. Солнечное излучение имеет преимущественно короткую длину волны, и атмосферные газы не являются для него препятствием: оно свободно достигает земной поверхности и нагревает ее. В результате поверхность планеты испускает тепловое излучение, то есть относительно длинные волны. Эти волны уже не могут обойти крупные молекулы парниковых газов и оказываются как бы в ловушке — тепло остается в атмосфере.

Не будь парниковых газов, температура на планете была бы значительно ниже. Но содержание парниковых газов в атмосфере не является постоянной величиной. Вулканы выбрасывают СО2. Тем временем на суше, совершенно независимо от вулканов, разрушаются горные породы — этот процесс называется выветриванием. Продукты выветривания вступают в химическую реакцию с углекислым газом, забирая его из атмосферы, и в конечном счете образуют карбонат кальция, который откладывается в океане в виде известняков. Получается два противонаправленных процесса: поглощение углекислоты из атмосферы и выброс углекислоты в атмосферу.

Чем теплее на Земле, тем быстрее идет процесс выветривания, и тем больше СО2 уходит из атмосферы. Если поверхность Земли охлаждается, то процесс выветривания, наоборот, замедляется, что, соответственно, повышает концентрацию СО2 в атмосфере.

Сейчас трудно себе представить, что Земля может покрыться льдом полностью, но в те далекие времена материки были сконцентрированы в экваториальной области, поэтому выветривание шло интенсивно и выводило СО2 из атмосферы. Когда льда накопилось достаточно, в игру вступил еще один фактор — альбедо, отражательная способность земной поверхности. Дело в том, что лед является идеальным отражателем, он почти не поглощает солнечное излучение, поэтому нагревания при этом почти не происходит. Ученые построили модель, которая показала, что в те времена достаточно было ледяному покрову достигнуть тропиков, как фактор альбедо стал настолько мощным, что дальнейшее оледенение уже было не остановить — оно превратило планету в снежок.

Однако, изучая соотношение изотопов углерода, стронция и особенно серы в горных породах того времени, ученые пришли к выводу, что обмен воды между океаном и атмосферой в это время присутствовал, а следовательно, в морском льду должны были быть трещины, и, скорее всего, это был не сплошной ледяной покров, а ледяная шуга. Усовершенствованные модели показали, что такой огромный резервуар тепла, как океан, не мог быть покрыт монолитным толстым слоем льда.

Вам кажется, что это было слишком давно, чтобы об этом волноваться сегодня? Вам кажется, какая в принципе разница между толстой и неподвижной коркой льда и ледяной шугой на поверхности океана? Разница огромная. Дело в том, что если бы толстая корка льда запечатала океан, то земля превратилась бы в царство Снежной королевы, где жизни места нет, и вся биота (совокупность живых организмов) могла бы существовать только вокруг, например, горячих источников. Но именно в это время развились фотосинтезирующие организмы, которые нуждаются в солнечном свете и кислороде. Они были куда более стойкими, чем мы с вами, и пережили те страшные холода. И нужны им были всего лишь трещины во льду.

А уж потом начался расцвет жизни и удивительные превращения живых существ от червей к рыбам, от рыб к земноводным, от земноводных к пресмыкающимся и дальше, к млекопитающим. И вот спустя много миллионов лет после тех событий вы сидите перед компьютерами, радуетесь тому, что вот-вот наступит лето, и читаете о тех удивительных и суровых временах. Потому что не только сказка, но и быль должна заканчиваться хорошо. Но для этого часто кому-то приходится проявить стойкость.

Комментировать Всего 28 комментариев

Максим Никольский Комментарий удален

Евгения у нас еще все впереди. Еще три четыре вулкана и новый ледниковый период не за горами :-)

Вот и проверм теорию на практике.

Михаил, ну вы же геолог :)

Извержение в Исландии совсем небольшое.

Наступление оледенения может спровоцировать только настоящая вулканическая катастрофа

Так я и пишу еще три четыре и вперед. Извержение небольшое, но эффект получился очень даже. Ведь кратер был перекрыт ледяной шапкой, из-за чего выброс пепла был столь мощным.

Хочется добавить вот тогда то я и покатаюсь на горных лыжах.

понятно, у вас свой корыстный интерес :)))!!!

Михаил, извините, это ответ не вам и вообще не ответ. Просто мне хочется, чтобы комментарий стоял наверху.

Это глобальное оледенение закончилось 635 млн. лет назад.

К сожалению, эта цифра ушла при окончательной редактуре текста.

Максим Никольский Комментарий удален

:))) Понравилось про оледенение?

Максим Никольский Комментарий удален

:) Это если бы они были угрожающими и без всякой надежды на потепление.

Но мы-то ведь знаем, что царство снежной королевы - не вечное.

Евгения, вот я лично тоже интересуюсь историей. Но мои интересы как-то не распространялись дальше какого-то жалкого 14 века до н.э. Сопереживать событиям 850 миллионной давности до знакомства с вашей колонкой я, пожалуй, не умела....

Ну вот а теперь мы вместе с вашим сыном будем переживать за развитие жизни. У вас же будущий палеонтолог растет?

эээээ. Присмотрелась сейчас повнимательнее. И так, и этак. Пришла к выводу, что, пожалуй, ничего такого осмысленного у меня пока не растет...

Максим Никольский Комментарий удален

:)

Уважаемый Максим,

холодная зима - не есть оледенение. Оледенение - это когда, например, весь север восточной и даже частично западной Европы - один большой ледяной дворец, т.е. ледник (последний ледник как раз достиг земли где я живу - Шлезвиг-Хольштейн) .

ХОТЯ !!! (и это важно!) 1740 год приходится на эпоху, которая называется Little Ice Age (XIV-XIX вв). Тогда действительно было холоднее чем сейчас (в средних широтах приблизительно на 2 °C). И голландцы катались на коньках, что мы и знаем из их картин :)

Что касается Николая Голицына - не был ли он шутом при царском дворе, не к ночи будет помянуто?

Максим Никольский Комментарий удален

Максим Никольский Комментарий удален

Однако остался за кадром тот герой, который надышал свежего CO2 и таким образом прекратил ледяное безобразие.

Волшебники, которые надышивают СО2 - это вулканы. Под ледяным покровом силикатные горные породы не выветривались и парниковые газы накапливались в атмосфере. По мере их накопления температура атмосферы медленно, но росла. А потом началось таяние - когда часть льдов растаяла опять в игру вступило альбедо - теперь появилась темная поверхность, которая не отражала а поглощала солнечную энергию. И процесс пошел еще быстрее.

Надо сказать, что переход от ледниковья к межледниковью происходит НАМНОГО быстрее, чем оледенение. 

Спасибо, Евгения, очень интересно!

Горжусь собой: еще до того, как дочитала комментарии, сообразила, что важную роль во всем этом должны были играть вулканы (прыщики) и всякие прочие гримаски земной физиономии, не упомянутые в статье :)

Ну это же ваша тема - про развитие планеты :)))

Cпасибо, Женя, за еще один удивительный материал!

Признаюсь - я уже обленился... перестал читать Nature и Sciencе, все жду Ваших статей. Они написаны намного лучше! Пишите побольше!!! У Вас это получается удивительно хорошо!

А, кстати, что же вывело Землю из этого царства Снежной Королевы? Неужели 850 млн. лет назад нашлась любящая Герда?

Эту реплику поддерживают: Галина Бирчанская, Наташа Вольпина

Гениально!!!

Таки нашлась, если верить мифам! Мать Земля - Огонь - Любовь - Материя. Любовь рождается в огне Матери Земли и т.д. То есть все совпадает - поцелуй Герды (Геры) - и Вулканы разогрели планету!!! :))))))))

Артем спасибо, от похвал мне стало неловко как-то :)

Тут дело опять-таки в СО2. Когда его в атмосфере стало достаточно(а слиликатные породы запчеатанные льдом не поставляли материал для выведения СО2) и температура атмосферы повысилась, началось таяние.

Таяние ледников - процесс намного более стремительный чем их накопление.

Евгения, спасибо за статью! Прочитала с огромным интересом. Подскажите, пожалуйста, можно ли где-то посмотреть/скачать 2-D модели развития планеты - движения материков, оледенение и т.д.?

И вам спасибо - за интерес :Я поищу такой материал и напишу вам.

Женя, очень интересная статья! Жаль, что про авиасообщение ничего не пишешь: я завтра-таки не прилечу ))))

Евгения Кандиано Комментарий удален

Тогда я сам подхвачу знамя :) на днях мы сделаем материал по мотивам разговоров с летчиками

Эту реплику поддерживают: Надежда Кахро

Надя, авиасообщения - это не ко мне. Я думаю о глобальном :))) Но нам тебя очень не хватает, так что вылетай скорее.

Хайди пока сказала тут сидеть... Женя, а какова вероятность, что проснется соседний вулкан? И можно ли как-то предугадать продолжительность извержения? Вулканологи-то радуются, что у них теперь такой материал для исследования появился...

Да наши с тобой друзья тоже пепел собирают, чтобы смотреть его под микроскопом - то-то будет радости :)

Российкие СМИ пишут, что возможно началась фаза активизации вулканизма в Исландии http://travel.mail.ru/news/55251/

Спасибо, Женя! Очень интересно ты все написала о гипотезе Snowball Earth. В гипотезе много неясных вопросов и эта новая статья в Science тоже не отвечает на все. Однако наше сообщество в генеральном плане согласно что такое мощное оледенение было в позднем Неопротерозое. Там у вас в GEOMAR-е есть большая группа вулканологов. Они наверное супер счастливые и все поперли в Исландию. Максим наверное удрал туда.

:)

Веселин, ну я написала такую ретроспективу по этой теории. Но самой главной моей задачей было просто рассказать про еще одну удивительную страницу из удивительной истории нашей удивительной планеты.

Однажды со мной произошел такой случай: я обедала со одним приятелем в ресторане в Москве и мы, как водится, говорили о климате. Официант долго прислушивался к нашему разговору, а потом подошел и говорит: "А я слышал, что Земля может превратиться в снежок". Меня очень тронуло, что человек интересуется нашей наукой. :)