Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Нынешний период в жизни Земли – странное время. Около 80–90 % времени своего существования[75] наша планета была гораздо жарче, и периоды, когда у нее на полюсах сохраняются ледяные шапки, на самом деле скорее редкость. За последние 3 миллиарда лет периодов, когда на планете было заметное количество льда, выдалось всего шесть[76]. Но последние 55 миллионов лет Земля плавно остывает, и глобальный климат из парника превратился в морозильник. Это получило название «кайнозойское похолодание» – по геологической эпохе, в которую оно происходит.

Слоеный пирог из разных горных пород у нас под ногами дает геологам возможность разделить долгую историю нашей планеты на разные эры, периоды и эпохи, которые часто называют по видам ископаемых остатков в соответствующем слое – они словно главы и параграфы в книге времен. Нынешняя эра – эра млекопитающих и покрытосеменных растений (к флоре и фауне нашей планеты мы вернемся в главе 3) – называется «кайнозой» (это означает «новая жизнь») и началась 66 миллионов лет назад с массового вымирания видов, ставшего концом мезозоя («средней жизни»), эры распространения динозавров. Нынешний период кайнозойской эры – четвертичный: для него характерны колебания климата между оледенением и межледниковыми фазами, с чем мы только что и познакомились. Если же разделять время на еще более тонкие слои, последняя эпоха четвертичного периода – это голоцен, наш нынешний межледниковый период, в который вместилась вся история человеческой цивилизации.

К концу мелового периода, перед самым массовым вымиранием динозавров 66 миллионов лет назад, на планете было жарко и влажно и даже в полярных регионах росли пышные леса. Уровень моря был, вероятно, на 300 метров выше нынешнего, поэтому половина площади континентов на планете была под водой: суша составляла всего 18 % поверхности Земли[77]. Теплая фаза продолжалась еще 10 миллионов лет, и ее кульминацией стал палеоцен-эоценовый термический максимум (о его значении мы подробно поговорим в главе 3) – он произошел 55,5 миллиона лет назад, до того, как в глобальном климате наметилась устойчивая тенденция к похолоданию. Около 35 миллионов лет назад первые нетающие льды появились в Антарктиде[78], с 20 до 15 миллионов лет назад сформировался ледниковый щит над Гренландией, а к началу четвертичного периода остывание перешло грань, за которой начала разрастаться ледяная шапка на Северном полюсе. Мы вошли в нынешнюю фазу перемежающихся ледниковых периодов[79].

Складывается впечатление, будто Земля решила остывать целеустремленно и приложила для этого усилия. Какие же крупномасштабные планетарные процессы обеспечили это глобальное похолодание?

Некоторые газы, например метан и углекислый газ, а также водяной пар, в атмосфере ведут себя словно стеклянные панели в парнике: они пропускают видимый коротковолновой солнечный свет, который нагревает Землю, и блокируют длинноволновое инфракрасное излучение, испускаемое теплой поверхностью Земли. В результате парниковые газы удерживают тепловую энергию и не пропускают ее обратно в космос, то есть, в сущности, изолируют планету, что приводит к повышению температур. А значит, любой механизм, снижающий количество парниковых газов в воздухе, приведет к глобальному похолоданию.

Разделы геологической истории Земли

Изображение создано автором этой книги в программе Mathematica 11.0 на основании данных International Chronostratigraphic Chart, International Commission on Stratigraphy (https://www.icgc.cat/en/Public-Administration-and-Enterprises/Services/Geologia/Geologic-time-charts/International-Chronostratigraphic-Chart).

Как мы знаем из предыдущей главы, 55 миллионов лет назад танец континентов столкнул Индию с Евразией и от их столкновения воздвиглись Гималаи. С тех самых пор эта величественная горная цепь подвергалась яростному выветриванию из-за высотных ледников и дождей. Минералы скальных пород реагируют с углекислым газом, растворенным в дождевой воде, которая затем попадает в реки и стекает в океан, где морские обитатели строят из карбоната кальция свои раковины. Когда эти животные умирают, их раковины опускаются на морское дно и погружаются в грунт. Поэтому Гималаи постепенно разрушаются – по песчинке, – а углекислый газ в процессе отбирается из атмосферы. Это мощный механизм глубокой очистки воздуха от углекислого газа, однако и ему потребовалось 20 миллионов лет, чтобы снизить долю этого парникового газа в атмосфере с высоких показателей мелового периода до настолько низкого уровня, что на остывающей планете начали образовываться полярные льды[80].

Пока молодые Гималаи подвергались выветриванию, дрейф континентов сдвинул Антарктиду на ее нынешнее место над Южным полюсом, а Австралию и Южную Америку – к северу. В результате Антарктида оказалась изолированной, а вокруг всего полюса расчистился морской путь – огромный океанский ров, полностью огородивший южный континент. Вокруг Антарктиды наладилось мощное океаническое течение, перекрывшее доступ к ее берегам теплым океаническим течениям с экватора, отчего этот континент начал остывать. Первая постоянная ледяная шапка в Антарктиде начала формироваться около 35 миллионов лет назад[81].

Кроме того, тектоника плит передвинула остальные континенты таким образом, что основная масса суши сосредоточилась в Северном полушарии, а южная половина планеты превратилась почти целиком в открытый океан (к этой особенности мы вернемся в главе, когда поговорим о мощных ветрах в широтах под названием «ревущие сороковые»). Приблизительно в последние 30 миллионов лет 68 % Северного полушария составляли континенты, а к югу от экватора располагалась всего одна треть земной суши[82].

Такое «инь-янское» деление мира – скопление суши в Северном полушарии и покрытое океаном Южное – усиливает последствия сезонных колебаний солнечного тепла. Земля зимой остывает гораздо быстрее бурных океанских вод, поэтому толстые ледниковые щиты растут на суше гораздо лучше. Но хотя в целом бесспорно, что суша в основном сосредоточена в Северном полушарии, по воле случая у нашей планеты есть континент и на Южном полюсе, Антарктида, которая находится точно на нем, а Северный полюс, наоборот, покрыт океаном. Это объясняет, почему Южный полюс покрылся ледяной шапкой гораздо раньше своего северного собрата. Лед на Северном полюсе легче тает в океанской воде, поэтому лишь 2,6 миллиона лет назад климат стал холодным настолько, что лед больше не таял каждое лето и начал с годами накапливаться.