От прошлого теперь эти земли. Как древние люди представляли себе Землю и что с тех пор изменилось? Возможно, что жизнь возникла на Марсе
В научно-фантастических книгах частенько описываются чужие планеты, которые населены чудными существами, живущими в необычной среде. Согласитесь, в сравнении с фантазиями их авторов, наша Земля выглядит очень скромно и даже скучно. Но достаточно заглянуть в прошлое, чтобы увидеть, что и наша планета когда-то была не менее удивительной.
Грибные леса
Когда деревьев ещё не было, грибы вырастали до 8 метров в высоту!400 миллионов лет назад столь привычных нам лесов на Земле не было, но это вовсе не означает, что сия ниша пустовала. Когда деревья ещё не появились, на Земле росли леса из огромных 8-метровых грибов. Не верите? Читайте дальше!
В 1859 году канадские учёные выкопали окаменелости, которые изначально были приняты за стволы древнейших деревьев. Но относительно недавно, в 2007 году, стало известно, что это не деревья, а грибы. Организмы, называемые прототакситами, могли вырастать до восьми метров в высоту. Поэтому пейзажи тех времён имели мало общего с современными.
Прототакситы произрастали не только на территории Канады. Охотники за окаменелостями находят подобные окаменелости во всех уголках света. Учёные предполагают, что эта форма жизни была самой крупной на нашей планете в то время. Дело в том, что весь животный мир тогда состоял исключительно из бактерий и примитивных червей.
Позднее в ходе эволюции появились растения, начавшие потихоньку «теснить» прототакситы. Им для роста нужны были те же самые ресурсы, что и этим исполинским грибам. Растения победили в этом соревновании, после чего грибы начали уменьшаться до размеров, позволяющих им нормально функционировать за счёт переработки останков гниющих растений.
Гигантские насекомые
Стрекозы, жившие примерно 350 миллионов лет назад, могли бы пообедать современным альбатросом Если бы мы могли отправиться в каменноугольный период, то есть на 330-370 миллионов лет назад, следовало бы прихватить с собой огнемёт и парочку таблеток цианида (на случай, если в нём закончится газ).
В ту эпоху благодаря стремительному развитию растительной жизни в атмосфере содержалось 36% кислорода, а не 21%, как сейчас. И этот факт оказывал огромное воздействие на внешний вид определённых видов животных.
В наше время размеры насекомых ограничиваются количеством кислорода, который они могут поглотить. Тем не менее, даже 3-сантиметровый таракан заставляет нас в ужасе запрыгивать на стол.
Это интересно: Поразительно, но в каменноугольный период вы бы столкнулись со скорпионами размером с телёнка, гусеницами размером с питона, и стрекозами, которым не составило бы труда проглотить какого-нибудь альбатроса.
Учитывая, что такие хищники, как птицы или, например, рептилии, появились через десятки миллионов лет, условия окружающей среды позволяли насекомым расти до исполинских размеров. Но мир со столь высоким содержанием кислорода имеет один существенный недостаток – слишком много пожаров.
Тёплый климат и большое количество кислорода, наблюдавшиеся в каменноугольный период, приводили к постоянным возгораниям, для которых не нужно было даже искры. Поэтому некоторые учёные считают, что небо в то время имело туманно-коричневый окрас из-за дыма. Представьте, как из густого тумана прямо на вас мчатся двухметровые осы с пылающими крыльями. Интересный сюжет для ночного кошмара, согласитесь!
Земля выглядела пурпурной
Миллиарды лет назад наша планета могла казаться из космоса не голубой, а пурпурной Если вдруг вы когда-то отправитесь в космос, попадёте в чёрную дыру и каким-то чудесным образом избежите гибели, то, по мнению учёных, вы сможете увидеть прошлое. Если вас отбросит на 3-4 миллиарда лет назад, обязательно посмотрите на Землю. Вы не поверите своим глазам, ведь тогда наша планета имела не голубой, а пурпурный цвет.
Понятно, почему из космоса Земля выглядит голубой: всё же три четверти поверхности нашей планеты покрыты водой. Если же смотреть вниз из стратосферы, то большая часть суши будет казаться зелёной из-за множества растений. Для справки: такой цвет они приобретают благодаря пигменту хлорофиллу.
Кстати, учёные считают, что в космосе нам нужно искать именно планеты, излучающие пурпурный цвет. По их мнению, на них может быть жизнь!
Это интересно: На ранних этапах развития Земли растения использовали не хлорофилл, а другие химические соединения, основой которых был ретинол, имеющий пурпурный цвет. Учёные говорят, что в определённый период времени организмов с таким цветом на Земле было настолько много, что вся планета из космоса казалась пурпурной.
Две луны на небе
Возможно, когда-то очень давно вокруг Земли вращались сразу 2 спутника! Попробуйте себе представить, что вокруг Земли одновременно вращаются две луны. Ну как, получилось? Теория о том, что когда-то всё так было на самом деле – безумна, но авторитетные эксперты не исключают вероятности того, что она правдива.
Когда учёные всерьёз занялись изучением Луны, они выяснили, что её светлая сторона, которая всегда повёрнута к нам, сильно отличается от тёмной, скрытой от земных наблюдателей. В частности, тёмная сторона нашего спутника имеет более толстую кору и значительно более разнообразный ландшафт.
С тех пор учёные задаются вопросом, почему же две половинки Луны такие разные по геологическому строению. По одной из теорий, когда-то очень давно у нашей планеты было сразу 2 спутника. Они вращались в унисон на протяжении десятков миллионов лет, но со временем сблизились под воздействием земной силы притяжения и столкнулись, сформировав Луну.
Астероиды атакуют
На ранних этапах развития Земли она постоянно подвергалась бомбардировкам из космоса Голливудские фантастические фильмы убеждают нас, что падение астероида может погубить всех людей на планете. В принципе, это правда. Но вот уничтожить всю жизнь на Земле более проблематично: она намного сильнее, нежели какие-то космические глыбы.
Вероятно, в истории нашей планеты был период, когда она регулярно подвергались атакам метеоритов – даже больших, чем тот, который привёл к вымиранию динозавров. Но это не помешало развиться различным формам жизни.
Это интересно: Когда Земля была очень молодой (от 4,5 до 3,5 миллиардов лет тому назад), её постоянно атаковали астероиды, некоторые из которых имели сравнимые с Луной размеры. А уж о мелких космических камушках и говорить не приходится – они осыпались на поверхность нашей планеты настоящим дождём.
Вследствие постоянных метеоритных ударов образовывалось достаточно тепла для испарения металлов – железа, золота, платины и т.д. Они то и дело поднимались в атмосферу в парообразном виде. Но всё, что оказалось вверху, должно было рано или поздно спуститься обратно. То есть молодая Земля прекрасно знала, что такое металлический ливень.
Удивительно, но первичные формы жизни воспринимали эти бедствия, как рядовое событие. Попробуем провести аналогию с людьми. Представьте, что вы проснулись, позавтракали, побродили по окрестностям, пообедали, затем спустились в бункер, чтобы пережить какую-то очередную глобальную катастрофу, после чего поужинали и легли спать. И так каждый день! Согласитесь, это помогает воспринимать человеческие проблемы кардинально другим образом.
Возможно, что жизнь возникла на Марсе
Мы все можем оказаться пришельцами с Марса! Нет на Земле человека, никогда не задумывавшегося о том, есть ли жизнь на других планетах. Но знаете ли вы, что существует достаточно серьёзная вероятность того, что земная жизнь изначально зародилась на Марсе?
Четыре с лишним миллиарда лет назад условия на Марсе была куда более благоприятными для жизни, нежели на Земле. Не секрет, что для появления привычных нам форм жизни нужен кислород. В те древние времена на нашей планете его было очень мало, зато на Марсе кислород был в изобилии. Помимо этого, жизнь требовала наличия некоторых химических элементов – например, молибдена и бора. Их до сих пор полным-полно на Красной планете.
Это интересно: Некоторые исследователи предполагают, что жизнь сперва зародилась на Марсе, после чего некоторые микроорганизмы транзитом через метеориты добрались до поверхности матушки-Земли. Если когда-то будут найдены существенные доказательства этой теории, окажется, что мы все в какой-то степени являемся пришельцами с Марса.
Попробуйте представить себе весь период существования Земли в виде длинной прямой линии. Разделите её примерно на 225 тысяч (чтобы было проще понять масштаб, отметим, что это число в 1,5-2 раза больше, чем количество волос на голове) одинаковых отрезков. А теперь смиритесь с тем, что на протяжении 244 999 из них людей (даже первобытных) на нашей планете не существовало и в помине. Теперь разделите последний отрезок ещё на 40 частей. Граница между 39-м и 40-м участком соответствует времени постройки первой пирамиды. Вы всё еще удивлены тем, что древний мир мог настолько разительно отличаться от привычного нам?
Много различных загадок есть у пашей планеты. Одни относятся к отдаленным эпохам, другие — к настоящему времени, часть из них связана с неорганической природой, часть с миром живых организмов. Но среди всех этих загадок есть одна общая. Это — тайна геологического прошлого Земли.
Как и все небесные тела, наша планета имеет свою историю. Под действием внутренних и внешних сил она постепенно меняла спой лик: росли и разрушались горы, появлялись со дна океана и погружались в водную лучину огромные острова, наступало и отступало море... Одним словом, Земля не всегда была такой, как в современную эпоху, у нее есть «прошлое», и знать это прошлое нам необходимо.
Чтобы разобраться в закономерностях геофизических процессов и решить целый ряд важнейших практических задач, необходимо изучить не только современное состояние нашей планеты, но и те исторические процессы, которые к нему привели. Когда историки исследуют прошлое человеческого общества, они судят о событиях давным-давно минувших дней прежде всего на основании летописей, исторических документов, сохранившихся свидетельств очевидцев. Историку Земли гораздо труднее: у событий, которые его интересуют, не было очевидцев. Но ведь и о прошлом человечества не всегда рассказывают люди — свидетели исторических событий. Немалую помощь ученым оказывают материалы археологических находок, неодушевленные следы минувшего. Они мертвы, но не безмолвны — надо только уметь заставить их говорить. Геологическое прошлое Земли тоже оставило спои следы, нужно только их найти и расшифровать. И один из путей проникновения в давным-давно минувшие времена — изучение истории земного магнетизма.
Современная наука установила, что географические полюсы Земли — Северный и Южный — не закреплены на месте, а путешествуют по поверхности нашей планеты. Например, Северный полюс медленно описывает сложную спиральную линию вокруг некоторого среднего положения, отклоняясь то в одну, то в другую сторону от пего па несколько метров. Есть также данные, свидетельствующие о том, что Северный полюс имеет и еще одно — поступательное — движение. Где и когда располагались полюсы в прошлом, как они двигались? Все важные сведения на этот счет может принести изучение перемещений магнитных полюсов нашей планеты. Ведь согласно современным научным представлениям магнетизм Земли тесно связан с се вращением вокруг собственной осп. Как показал советский геофизик Б. П. Тверской, в жидком ядре пашей планеты, вращающемся вместе с Землей, при условии наличия достаточной разности в температуре экваториальных и полярных областей возникает магнитное поле, ориентированное вдоль оси вращения. Таким образом, близкое расположение географических и магнитных полюсов не является случайным. Следовательно, и их перемещения в прошлом также носили совместный характер.
Изучение истории полюсов может пролить яркий свет не только на магнитное прошлое Земли, но и на происходившие геологические изменения. Этими проблемами и занимается молодой раздел современной геофизики, изучающий так называемый палеомагнетизм.
Несколько лет назад было обнаружено, что многие горные породы, из которых состоит земная кора, обладают остаточным магнетизмом. Его возникновение относится к тем временам, когда эти породы, изверженные из земных недр, находились и разогретом состоянии. Под действием земного магнитного поля происходило их намагничивание. При остывании направление этого поля как бы закрепляется в веществе и впоследствии может быть обнаружено. Следы магнитного поля Земли хранятся и в осадочных породах.
Когда мелкие зерна магнитных пород оседают на дно водоемов, они ведут себя словно маленькие магнитные стрелки и ориентируются в соответствии с направлением земного магнитного поля в данном месте.
Наряду с палеомагнитными, возможны и так называемые археомагнитиые исследования, т. е. изучение остаточного магнетизма в различных изделиях человеческих рук, относящихся к разным эпохам: в глинобитных кечах и очагах, в кирпиче и черепице, из которых сложены древние постройки, в керамической посуде. Во время изготовления подобных изделий магнитные минералы, входящие в состав любой глины, при охлаждении изделия после обжига намагничивались и как бы «замораживались» в определенном состоянии, отвечающем направлению земного магнитного поля.
С другой стороны, в распоряжении ученых имеется целый ряд методов, позволяющих достаточно надежно определять возраст тех или иных земных пород или старинных изделий. Сопоставляя эти данные между собой, можно установить, какое направление о том или ином районе нашей планеты имело земное магнитное поле и определенные исторические эпохи.
В частности, сопоставление палеомагнитных данных дли Сибирской платформы с данными палеоклиматологии показало также, что и в древние времена направление земного магнитного поля совпадало с направлением осп вращения Земли. Тем самым связь магнитных свойств нашей планеты с ее суточным вращением получает независимое подтверждение.
В то же время общий анализ имеющихся в распоряжении ученых данных свидетельствует о том, что в разные геологические эпохи земные магнитные полюса располагались в различных точках земной поверхности. Таким образом, подтверждается предположение ряда ученых о том, что в истории нашей планеты имело место смещение тепловых поясов и климатических зон.
Наряду с этим анализ полученных результатов привел ученых к некоторым выводам, которые пока еще носят дискуссионный характер.
Методика определения расположения магнитных полюсов по палеомагнитным исследованиям несколько напоминает принцип радиопеленгации. Анализ магнитных свойств горных пород позволяет установить направление магнитного поля Земли для соответствующей исторической эпохи, т. е. направление па магнитный полюс. Точка пересечения таких направлений, найденных для двух различных пунктов земной поверхности, и укажет местонахождение магнитного полюса.
Однако сопоставление палеомагнитных данных, относящихся к Сибирской и Европейской платформам, обнаружило значительные расхождения. Соответствующие точки магнитных полюсов оказались расположенными в совершенно различных районах земного шара. Подобные же расхождения обнаруживаются и для палеомагнитных данных, относящихся к другим районам Земли.
Как можно объяснить такие несовпадения?
Известно, что в некоторых областях имеются так называемые магнитные аномалии. Всем знакома, например, Курская магнитная аномалия. В районах аномалий стрелка компаса отклоняется от обычного направления. .Это означает, что ориентировка местного магнитного поля здесь отличается от ориентировки общего земного поля.
Быть может, расхождении палеомагнитных данных по Сибирской и Европейской платформам, о котором шла речь выше, и объясняется как раз тем, что в прошлом в одном из этих районов существовала крупная магнитная аномалия? Однако расчеты показывают, что такая аномалия должна была бы иметь огромную протяженность, по крайней мере в полторы тысячи километров, .что весьма маловероятно.
Но существует и другое объяснение. В свое время немецкий ученый Вегенер выдвинул гипотезу о том, что материки не «стоят на месте», а медленно перемещаются, вследствие чего их взаимное расположение и ориентировка с течением времени постепенно меняется. Движение это настолько медленное, что обнаружить его современными средствами наблюдений не представляется возможным. Но палеомагнитные данные, относящиеся к отдаленным эпохам, должны были бы отразить подобные перемещения. В частности, расхождения данных по Европейской и Сибирской платформам могли бы получить естественное объяснение, если бы в прошлом, в период, к которому относятся палеомагнитные измерения, произошло постепенное сближение этих платформ примерно па 4 тыс. км. Любопытно, что в свое время академик Обручев отмечал, что район Урала, расположенный между обоими платформами, представляет собой своеобразную гармошку, образовавшуюся в результате поперечного сжатия. Если бы эта гармошка расправилась, Европейская и Сибирская платформы отошли бы друг от друга как раз на 4 тыс. км.
Однако подобная гипотеза встречает целый ряд возражений, и в этой области палеомагнитологам предстоит еще немало поработать.
Расшифровка палеомагнитных данных приводит еще к одному любопытному предположению, согласно которому в древности наша Земля имела несколько иные размеры, чем в современную эпоху. Предварительные расчеты показывают, что со времени палеозойской эры радиус Земли увеличился па 15%. Однако этот результат также является дискуссионным.
Палеомагнетизм — новое направление научных исследований, позволяющее заглянуть в далекое прошлое пашен планеты. Поэтому работы, которые ведутся в этой пол астм, имеют чрезвычайно важное значение.
Является ли прошлое прологом к будущему? Что касается Земли, то можно ответить: и да, и нет. Как и в прошлом, Земля продолжает оставаться беспрерывно меняющейся системой. Планету ожидает череда потеплений и похолоданий. Ледниковые периоды вернутся, так же как периоды экстремальных потеплений. Глобальные тектонические процессы продолжат двигать континенты, смыкать и размыкать океаны. Падение гигантского астероида или извержение сверхмощного вулкана могут снова нанести жестокий удар по жизни.
Но будут происходить и иные события, столь же неизбежные, как образование первой гранитной коры. Мириады живых существ вымрут навсегда. Обречены на исчезновение тигры, белые медведи, горбатые киты, панды, гориллы. Высока вероятность того, что и человечество тоже обречено. Многие подробности земной истории по большей части неизвестны, а то и вовсе непознаваемы. Но изучение этой истории, а также законов природы дает представление о том, что может произойти в будущем. Давайте начнем с панорамного обзора, а потом постепенно сосредоточимся на нашем времени.
Эндшпиль: следующие 5 млрд лет
Земля почти наполовину прошла путь к своей неизбежной кончине. В течение 4,5 млрд лет Солнце светило достаточно стабильно, постепенно увеличивая яркость по мере сжигания своих колоссальных запасов водорода. Следующие пять (или около того) миллиардов лет Солнце продолжит вырабатывать ядерную энергию за счет преобразования водорода в гелий. Именно так поступают почти все звезды большую часть времени.
Рано или поздно запасы водорода закончатся. Звезды помельче, достигая этой стадии, просто затухают, постепенно уменьшаясь в размерах и излучая все меньше энергии. Будь Солнце таким красным карликом, Земля просто промерзла бы насквозь. Если бы на ней и сохранилась какая-то жизнь, то только в виде особо выносливых микроорганизмов глубоко под поверхностью, где еще могли бы оставаться запасы жидкой воды. Однако Солнцу такая жалкая смерть не грозит, поскольку оно обладает достаточной массой, чтобы иметь запас ядерного топлива для другого сценария. Вспомним, что каждая звезда удерживает в равновесии две противоборствующие силы. С одной стороны, гравитация притягивает звездное вещество к центру, насколько возможно уменьшая ее объем. С другой - ядерные реакции, подобные бесконечной серии взрывов внутренней водородной бомбы, направлены наружу и соответственно пытаются увеличить размер звезды. Нынешнее Солнце находится в стадии сжигания водорода, достигнув стабильного
диаметра около 1 400 000 км - этот размер продержался 4,5 млрд лет и продержится еще примерно 5 млрд.
Солнце достаточно велико, чтобы после окончания фазы выгорания водорода началась новая, мощная фаза выгорания гелия. Гелий, продукт слияния атомов водорода, может соединяться с другими атомами гелия, образуя углерод, но эта стадия эволюции Солнца будет иметь катастрофические последствия для внутренних планет. За счет более активных реакций на основе гелия Солнце будет становиться все больше и больше, вроде перегретого аэростата, превращаясь в пульсирующий красный гигант. Он распухнет до орбиты Меркурия и просто проглотит крошечную планету. Он достигнет орбиты нашей соседки Венеры, проглотив заодно и ее. Солнце распухнет в сто раз больше нынешнего своего диаметра - вплоть до орбиты Земли.
Прогнозы земного эндшпиля весьма мрачные. Согласно некоторым черным сценариям, красный гигант Солнце просто уничтожит Землю, которая испарится в раскаленной солнечной атмосфере и перестанет существовать. По другим моделям Солнце выбросит более трети своей нынешней массы в виде невообразимого солнечного ветра (который будет беспрестанно терзать мертвую поверхность Земли). Поскольку Солнце утратит часть своей массы, земная орбита может расшириться - в таком случае она, возможно, избежит поглощения. Но даже если нас не пожрет огромное Солнце, все, что останется от нашей прекрасной голубой планеты, превратится в бесплодную головешку, продолжающую обращаться по орбите. В недрах могут еще на миллиард лет сохраниться отдельные экосистемы микроорганизмов, но ее поверхность уже никогда не покроется сочной зеленью.
Пустыня: 2 млрд лет спустя
Медленно, но верно, даже в нынешний спокойный период выжигания водорода, Солнце все больше разогревается. В самом начале, 4,5 млрд лет назад, свечение Солнца составляло 70 % от современного. Во времена Великого кислородного события, 2,4 млрд лет назад, интенсивность свечения составляла уже 85 %. Спустя миллиард лет Солнце станет светить еще ярче.
Какое-то время, возможно, даже много сотен миллионов лет, обратные связи Земли сумеют смягчать это воздействие. Чем больше тепловой энергии, тем интенсивнее испарение, следовательно, увеличение облачности, что способствует отражению большей части солнечного света в космическое пространство. Увеличение тепловой энергии означает ускорение выветривания пород, усиленное поглощение углекислого газа и снижение уровня парниковых газов. Таким образом, отрицательные обратные связи довольно долго будут сохранять условия для поддержания жизнедеятельности на Земле.
Но переломный момент неизбежно наступит. Сравнительно небольшой Марс достиг такой критической точки миллиарды лет назад, потеряв всю жидкую воду на поверхности. Через какой-нибудь миллиард лет земные океаны начнут испаряться с катастрофической скоростью и атмосфера превратится в бесконечную парилку. Не останется ни ледников, ни заснеженных вершин, и даже полюса превратятся в тропики. В течение нескольких миллионов лет жизнь может сохраняться в таких тепличных условиях. Но по мере разогревания Солнца и испарения воды в атмосферу водород начнет все быстрее улетучиваться в космос, что вызовет медленное высыхание планеты. Когда океаны полностью испарятся (что, возможно, произойдет через 2 млрд лет), поверхность Земли превратится в бесплодную пустыню; жизнь окажется на краю гибели.
Новопангея, или Амазия: 250 млн лет спустя
Амазия
Кончина Земли неизбежна, но случится она очень и очень нескоро. Взгляд в менее отдаленное будущее рисует более привлекательную картину динамично развивающейся и относительно безопасной для жизни планеты. Чтобы представить себе мир через несколько сотен миллионов лет, следует в прошлом поискать ключи к пониманию будущего. Глобальные тектонические процессы продолжат играть свою важную роль в изменении облика планеты. В наше время континенты отделены друг от друга. Широкие океаны разделяют Америку, Евразию, Африку, Австралию и Антарктиду. Но эти громадные участки суши находятся в постоянном движении, и его скорость составляет примерно 2-5 см в год - 1500 км за 60 млн лет. Мы можем установить довольно точные векторы этого движения для каждого материка, изучая возраст базальтов океанского дна. Базальт возле срединных океанских хребтов довольно молод, не старше нескольких миллионов лет. В отличие от него возраст базальта у континентальных окраин в зонах субдукции может достигать более 200 млн лет. Несложно учесть все эти возрастные данные состава океанского дна, перемотать ленту глобальной тектоники назад во времени и получить представление о подвижной
географии земных континентов за последние 200 млн лет. На основе этой информации можно также спроецировать движение континентальных плит на 100 млн лет вперед.
С учетом современных траекторий этого движения по всей планете оказывается, что все континенты движутся к очередному столкновению. Через четверть миллиарда лет большая часть земной суши снова станет одним гигантским суперконтинентом, и некоторые геологи уже пророчат его название - Новопангея. Однако точное устройство будущего единого континента остается предметом научной полемики. Сборка Новопангеи - мудреная игра. Можно учесть современные подвижки континентов и предсказать их путь на ближайшие 10 или 20 млн лет. Атлантический океан расширится на несколько сотен километров, в то время как Тихий океан сузится примерно на то же расстояние. Австралия сдвинется на север по направлению к Южной Азии, и Антарктида слегка удалится от Южного полюса в сторону Южной Азии. Африка тоже не
стоит на месте, медленно продвигаясь на север, вдвигаясь в Средиземное море.
Через несколько десятков миллионов лет Африка столкнется с Южной Европой, сомкнув Средиземное море и воздвигнув на месте столкновения горный хребет размером с Гималаи, по сравнению с которым Альпы покажутся просто карликами. Таким образом, карта мира через 20 млн лет покажется знакомой, но слегка перекошенной. Моделируя карту мира на 100 млн лет вперед, большинство разработчиков выделяют общие географические признаки, например, соглашаясь, что Атлантический океан обгонит по размеру Тихий и станет самым крупным водным бассейном на Земле.
Однако с этого места модели будущего расходятся. Согласно одной теории, экстраверсии, Атлантический океан продолжит раскрываться и в результате обе Америки в конце концов столкнутся с Азией, Австралией и Антарктидой. На поздних стадиях этой сборки суперконтинента Северная Америка замкнет на востоке Тихий океан и столкнется с Японией, а Южная Америка загнется по часовой стрелке с юго-востока, соединившись с экваториальной частью Антарктиды. Все эти части удивительно совмещаются друг с другом. Новопангея окажется единым материком, протянувшись с востока на запад вдоль экватора.
Основной тезис экстраверсионной модели заключается в том, что крупные конвекционные ячейки мантии, расположенные под тектоническими плитами, сохранятся в их современном виде. Альтернативный подход, называемый интроверсией, придерживается противоположной точки зрения, ссылаясь на предыдущие циклы смыкания и размыкания Атлантического океана. Реконструируя положение Атлантики за последний миллиард лет (или аналогичного океана, расположенного между двумя Америками на западе и Европой вместе с Африкой на востоке), специалисты утверждают, что Атлантический океан смыкался и размыкался трижды циклами по несколько сотен миллионов лет - этот вывод предполагает, что теплообменные процессы в мантии носят изменчивый и эпизодический характер. Судя по анализу горных пород, в результате движений Лаврентии и других континентов около 600 млн лет назад образовался предшественник Атлантического океана, называемый Япетус, или Япет (по имени древнегреческого титана Япета, отца Атласа).
Япетус оказался замкнутым после сборки Пангеи. Когда этот суперконтинент начал раскалываться 175 млн лет назад, образовался Атлантический океан. Согласно сторонникам интроверсии (пожалуй, не стоит называть их интровертами), продолжающий расширяться Атлантический океан последует тем же путем. Он замедлит ход, остановится и отступит примерно через 100 млн лет. Затем, еще через 200 млн лет обе Америки снова сомкнутся с Европой и Африкой. Одновременно Австралия и Антарктида соединятся с Юго-Восточной Азией, образуя суперконтинент под названием Амазия. Этот гигантский материк в форме горизонтально расположенной латинской буквы L включает те же самые части, что и Новопангея, но по этой модели обе Америки образуют его западную окраину.
В настоящее время обе модели суперконтинентов (экстраверсия и интроверсия) не лишены достоинств и все еще пользуются популярностью. Каков бы ни оказался исход этой полемики, все сходятся в том, что, хотя через 250 млн лет география Земли значительно изменится, она все же будет отражать прошлое. Временная сборка континентов в районе экватора уменьшит влияние ледниковых периодов и умеренных изменений уровня моря. В местах столкновения континентов воздвигнутся горные хребты, произойдут перемены в климате и растительности, а также будут иметь место колебания уровней кислорода и углекислого газа в атмосфере. Эти изменения будут повторяться в течение всей истории Земли.
Столкновение: грядущие 50 млн лет
Недавний обзор на тему, как погибнет человечество, отразил весьма низкий рейтинг столкновения с астероидами - что-то около 1 на 100 000. Статистически это совпадает с вероятностью смерти от удара молнии или от цунами. Но в этом прогнозе имеется очевидный изъян. Как правило, молния убивает примерно 60 раз в год по одному человеку. В отличие от этого столкновение с астероидом, возможно, не убило ни одного человека за несколько тысяч лет. Но в один далеко не прекрасный день скромный удар может уничтожить вообще всех.
Велика вероятность того, что нам не о чем беспокоиться, да и сотням последующих поколений тоже. Но можно не сомневаться в том, что однажды произойдет крупная катастрофа вроде той, что погубила динозавров. В грядущие 50 млн лет Земле предстоит пережить такой удар, возможно, даже не один. Это всего лишь вопрос времени и стечения обстоятельств. Самые вероятные злодеи - астероиды, сближающиеся с Землей, - объекты с сильно вытянутой орбитой, которая проходит недалеко от земной орбиты, близкой к круговой. Известны не менее трехсот таких потенциальных убийц, и в предстоящие несколько десятилетий некоторые из них пройдут в опасной близости от Земли. 22 февраля 1995 г. обнаруженный в последний момент астероид, получивший благопристойное имя 1995 CR, со свистом пронесся довольно близко - в нескольких расстояниях Земля - Луна. 29 сентября 2004 г. астероид Таутатис, продолговатый объект, примерно 5,4 км диаметром, прошел еще ближе. В 2029 г. астероид Апофис, обломок примерно 325-340 м в диаметре, должен приблизиться еще больше, глубоко войдя в лунную орбиту. Это неприятное соседство неизбежно изменит собственную орбиту Апофиса и, возможно, в будущем еще больше приблизит его к Земле.
На каждый известный ныне астероид, пересекающий орбиту Земли, имеется с десяток или более еще не обнаруженных. Когда такой летающий объект, в конце концов, обнаружат, может оказаться слишком поздно для того, чтобы что-то предпринять. Если мы окажемся мишенью, то, возможно, в нашем распоряжении будет всего несколько дней для предотвращения опасности. Бесстрастная статистика приводит нам расчеты вероятности столкновений. Почти ежегодно на Землю падают обломки около 10 м в диаметре. Благодаря тормозящему эффекту атмосферы большинство таких снарядов взрывается и распадается на
мелкие части еще до соприкосновения с поверхностью. Но объекты диаметром 30 и более метров, встречи с которыми происходят примерно раз в тысячу лет, приводят к значительным разрушениям в местах падения: в июне 1908 г. такое тело рухнуло в тайге поблизости от реки Подкаменная Тунгуска в России. Очень опасные, диаметром около километра, каменные объекты падают на Землю примерно раз в полмиллиона лет, а астероиды в пять и более километров могут упасть на Землю примерно раз в 10 млн лет.
Последствия таких столкновений зависят от размера астероида и местности падения. Пятнадцатикилометровый валун опустошит планету, где бы он ни упал. (Например, астероид, погубивший динозавров 65 млн лет назад, был, по расчетам, около 10 км в поперечнике.) Если 15-километровый камушек обрушится в океан - 70 % вероятности, с учетом соотношения площадей воды и суши, - то почти все горы на земном шаре, кроме самых высоких, будут снесены разрушительными волнами. Исчезнет все, что находится ниже 1000 м над уровнем моря.
Если астероид такого размера рухнет на сушу, разрушение будет более локальным. Будет уничтожено все в радиусе двух-трех тысяч километров, а по всему материку, который окажется несчастливой мишенью, пронесутся опустошительные пожары. Какое-то время удаленные от удара местности смогут избежать последствий падения, но такой удар взметнет в воздух безмерное количество пыли от разрушенных камней и почвы, на годы засорив атмосферу пыльными облаками, отражающими солнечный свет. Фотосинтез практически сойдет на нет. Растительность погибнет, и пищевая цепь прервется. Часть человечества
может выжить в этой катастрофе, но цивилизация в том виде, в каком мы ее знаем, будет уничтожена.
Мелкие объекты вызовут менее разрушительные последствия, но любой астероид более сотни метров в диаметре, рухнет ли он на сушу или в море, вызовет стихийное бедствие страшнее тех, что нам известны. Что же делать? Можем ли мы игнорировать угрозу как нечто отдаленное, не столь значительное в мире и без того полном проблем, требующих немедленного решения? Можно ли каким-то способом отклонить крупный обломок?
Покойный Карл Саган , пожалуй, самый харизматичный и влиятельный представитель ученого сообщества за последние полвека, немало размышлял об астероидах. Публично и в частных беседах, а большей частью в своей знаменитой телепередаче «Космос» он ратовал за согласованные действия на международном уровне. Он начал с того, что рассказал увлекательную повесть о монахах Кентерберийского собора, которые летом 1178 г. стали свидетелями колоссального взрыва на Луне - это было очень близкое от нас падение астероида менее чем тысячу лет назад. Если бы такой объект рухнул на Землю, погибли бы миллионы людей. «Земля - крошечный уголок на огромной арене космоса, - сказал он. - Вряд ли кто-то придет к нам на помощь».
Простейший шаг, который надо сделать в первую очередь, это обратить самое пристальное внимание на опасно приближающиеся к Земле небесные тела - врага надо знать в лицо. Нам нужны точные телескопы, снабженные цифровыми процессорами, чтобы локализовать приближающиеся к Земле летающие объекты, вычислить их орбиты и сделать расчеты их будущих траекторий. Стоит это не так уж дорого, и кое-что уже делается. Конечно, можно было бы совершить больше, но по крайней мере какие-то усилия предпринимаются.
А что если мы обнаружим крупный объект, который может врезаться в нас через несколько лет? Саган, а вместе с ним и целый ряд других ученых и военных считают, что самый очевидный путь - вызвать отклонение траектории астероида. Если начать вовремя, то даже незначительный толчок ракеты или несколько направленных ядерных взрывов могли бы существенно сдвинуть орбиту астероида - и тем самым направить астероид мимо цели, избежав столкновения. Он доказывал, что разработка такого проекта требует интенсивной и долгосрочной программы космических исследований. В пророческой статье 1993 г. Саган писал: «Поскольку угроза астероидов и комет касается каждой обитаемой планеты в Галактике, если таковые имеются, разумным существам на них придется объединяться, чтобы покинуть свои планеты и переместиться на соседние. Выбор прост - улететь в космос или погибнуть».
Космический полет или гибель. Чтобы выжить в отдаленном будущем, мы должны колонизировать соседние планеты. Вначале надо создать базы на Луне, хотя наш светящийся спутник еще долго останется негостеприимным миром для жизни и работы. Следующий - Марс, где наличествуют более солидные ресурсы - не только большие запасы замороженных грунтовых вод, но и солнечный свет, минералы и разреженная, но атмосфера. Это не будет легким и дешевым предприятием, и вряд ли Марс в ближайшем будущем превратится в процветающую колонию. Но если поселиться там и культивировать почву, наш многообещающий сосед вполне может стать важной ступенью в эволюции человечества.
Два явных препятствия, возможно, отдалят, а то и вовсе сделают невозможным поселение людей на Марсе. Первое - деньги. Десятки миллиардов долларов, которые понадобятся на разработку и осуществление полета на Марс, превышают даже самый оптимистичный бюджет НАСА, и это при благоприятных финансовых условиях. Международное сотрудничество явилось бы единственным выходом, но пока таких крупных международных программ не состоялось.
Другой проблемой является вопрос выживания астронавтов, ибо практически невозможно обеспечить безопасный полет на Марс и обратно. Суров космос, с его бесчисленными метеоритными песчинками-снарядами, способными пронзить тонкую оболочку даже бронированной капсулы, и непредсказуемо Солнце - с его взрывами и смертоносной, проникающей радиацией. Астронавтам «Аполлона», с их недельными полетами на Луну, несказанно повезло, что в это время ничего не случилось. Но полет на Марс продлится несколько месяцев; в любом космическом полете принцип один: чем дольше время, тем больше риск.
Более того, существующие технологии не позволяют снабдить космический корабль достаточным для обратного полета запасом топлива. Некоторые изобретатели поговаривают о переработке марсианской воды, чтобы синтезировать ракетное топливо и заполнить баки для обратного полета, но пока это из области мечтаний, причем о весьма отдаленном будущем. Возможно, пока самое логичное решение - то, что так задевает самолюбие НАСА, но активно поддерживается прессой, - полет в один конец. Если бы мы послали экспедицию, на долгие годы снабдив ее провиантом вместо ракетного топлива, надежным укрытием и теплицей, семенами, кислородом и водой, инструментами для добычи жизненно важных ресурсов на самой Красной планете, такая экспедиция смогла бы состояться. Она была бы немыслимо опасной, но все великие первопроходцы подвергались опасности - таково было кругосветное плавание Магеллана в 1519-1521 гг., экспедиция на Запад Льюиса и Кларка в 1804-1806 гг., полярные экспедиции Пири и Амундсена в начале XX в. Человечество не утратило азартного стремления к участию в таких рискованных предприятиях. Если НАСА объявит о регистрации добровольцев на односторонний полет на Марс, тысячи специалистов запишутся не задумываясь.
Через 50 млн лет Земля все еще будет живой и обитаемой планетой, а ее голубые океаны и зеленые континенты сместятся, но останутся узнаваемыми. Гораздо менее очевидна участь человечества. Может быть, человек вымрет как вид. В этом случае 50 млн лет вполне достаточно для того, чтобы стереть почти все следы нашего краткого владычества - все города, дороги, памятники подвергнутся выветриванию гораздо раньше конечного срока. Каким-нибудь инопланетным палеонтологам придется попотеть, чтобы обнаружить мельчайшие следы нашего существования в приповерхностных отложениях.
Однако человек может и выжить, и даже эволюционировать, колонизировать вначале ближайшие планеты, а затем и ближайшие звезды. В таком случае если наши потомки выйдут на космический простор, тогда Земля будет цениться еще выше - как заповедник, музей, святыня и место паломничества. Может быть, только покинув свою планету, человечество, наконец по-настоящему оценит место рождения нашего вида.
Изменение карты Земли: следующий миллион лет
Во многих отношениях через миллион лет Земля не так уж значительно изменится. Конечно, сместятся континенты, но не больше чем на 45-60 км от нынешнего расположения. Солнце будет светить по-прежнему, всходя каждые двадцать четыре часа, и Луна будет совершать оборот вокруг Земли примерно за один месяц. Но кое-что изменится весьма основательно. Во многих точках земного шара необратимые геологические процессы преобразуют ландшафт. Особенно заметно изменятся уязвимые очертания берегов океана. Графство Калверт в штате Мэриленд, одно из моих самых любимых мест, где миоценовые скалы с их на вид безграничными запасами окаменелостей тянутся на многие километры, в результате стремительного выветривания исчезнет с лица Земли. Ведь размер всего графства составляет всего 8 км и ежегодно уменьшается почти на 30 см. При такой скорости графство Калверт не продержится и 50 тыс лет, не то что миллион.
Другие государства, напротив, обзаведутся ценными земельными участками. Действующий подводный вулкан неподалеку от юго-восточного побережья самого крупного из Гавайских островов поднялся уже выше 3000 м (хотя по-прежнему покрыт водой) и с каждым годом прибавляет в росте. Через миллион лет из океанских волн поднимется новый остров, уже получивший название Лоихи. В то же время потухшие вулканические острова к северо-западу, включая Мауи, Оаху и Кауаи, соответственно уменьшатся под воздействием ветра и океанских волн.
Что касается волн, специалисты, исследующие горные породы на предмет будущих изменений, приходят к выводу, что самым активным фактором в изменении географии Земли станет наступление и отступление океана. Изменение скорости рифтового вулканизма будет сказываться очень и очень долго, в зависимости от того, насколько больше или меньше лавы будет застывать на океанском дне. Уровень моря может значительно понижаться в периоды затишья вулканической деятельности, когда придонные скалы остывают и успокаиваются: как полагают ученые, именно это и вызвало резкое понижение уровня моря непосредственно перед мезозойским вымиранием. Наличие или отсутствие больших внутренних морей вроде Средиземного, а также сплочение и раскол континентов вызывают существенные изменения в размерах прибрежных шельфовых участков, что также сыграет важную роль в формировании геосферы и биосферы в течение грядущего миллиона лет.
Миллион лет - это десятки тысяч поколений в жизни человечества, что в сотни раз превышает всю предыдущую человеческую историю. Если человек выживет как вид, то Земля может претерпеть изменения также и в результате нашей прогрессирующей технологической активности, причем такие, что трудно даже себе представить. Но если человечество вымрет, то Земля останется примерно такой же, как теперь. На суше и в море будет продолжаться жизнь; совместная эволюция геосферы и биосферы быстро восстановит доиндустриальное равновесие.
Мегавулканы: следующие 100 тыс. лет
Внезапное катастрофическое столкновение с астероидом меркнет в сравнении с продолжительным извержением мегавулкана или сплошным потоком базальтовой лавы. Вулканизм в планетарном масштабе сопровождал практически все пять массовых вымираний, включая и то, что было вызвано падением астероида. Последствия мегавулканизма не следует путать с заурядными разрушениями и потерями при извержениях обычных вулканов. Обычные извержения сопровождаются потоками лавы, хорошо знакомыми обитателям Гавайских островов, живущим на склонах Килауэа, чьи жилища и все, что окажется у нее на пути, она разрушает, но в целом такие извержения ограничены, предсказуемы и от них нетрудно уклониться. Несколько более опасны в этой категории заурядных извержения пирокластических вулканов, когда огромное количество раскаленного пепла устремляется вниз по склону горы со скоростью около 200 км/ч, испепеляя и погребая под собой все на своем пути. Именно так обстояло дело в 1980 г. с извержением вулкана Св. Елены, штат Вашингтон, и вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г.; в этих катастрофах погибли бы тысячи людей, если бы не заблаговременное предупреждение и массовая эвакуация.
Еще более грозную опасность представляет третий тип вулканической деятельности: выброс огромных масс мелкого пепла и ядовитых газов в верхние слои атмосферы. Извержения исландских вулканов Эйяфьяллайокудль (апрель 2010 г.) и Гримсвотн (май 2011 г.) относятся к сравнительно слабым, поскольку сопровождались выбросами менее 4 км^3 пепла. Тем не менее они на несколько дней парализовали воздушное сообщение в Европе и нанесли вред здоровью многих людей из близлежащих местностей. В июне 1783 г. извержение вулкана Лаки - одно из крупнейших в истории - сопровождалось выбросом более 12 тыс. м3 базальта, а также пепла и газа, что оказалось вполне достаточно, чтобы надолго окутать Европу ядовитой мглой. При этом погибла четверть населения Исландии, часть из которых скончалась от непосредственного отравления кислотными вулканическими газами, а большинство - от голода в течение зимы. Последствия катастрофы сказались на расстоянии более тысячи километров в сторону юго-востока, и десятки тысяч европейцев, в основном жителей Британских островов, умерли от затяжного воздействия этого извержения.
Но самым смертоносным было извержение вулкана Тамбора в апреле 1815 г., в ходе которого было выброшено более 20 км3 лавы. При этом погибли более 70 тыс. человек, большинство из них от массового голода, возникшего в результате урона, нанесенного сельскому хозяйству. Тамборское извержение сопровождалось выбросом огромных масс сернистых газов в верхние слои атмосферы, что привело к блокированию солнечных лучей и ввергло Северное полушарие в «год без солнечного света» («вулканическую зиму») в 1816 г. Эти исторические события до сих пор поражают воображение, и не без причины. Конечно, число жертв не идет ни в какое сравнение с сотнями тысяч людей, погибших от недавних землетрясений в Индийском океане и на Гаити. Но между извержениями вулканов и землетрясениями существует важное, пугающее различие. Размер мощнейшего из возможных землетрясений ограничен прочностью породы. Твердая порода может выдержать определенное давление, прежде чем расколется; прочность породы может вызвать весьма разрушительное, но все же локальное землетрясение - магнитудой девять баллов по шкале Рихтера.
В отличие от этого извержения вулканов не имеют ограничений в масштабе. На самом деле геологические данные неопровержимо свидетельствуют об извержениях, в сотни раз более мощных, чем вулканические катастрофы, сохраненные исторической памятью человечества. Такие гигантские вулканы могли на годы затмевать небо и на многие миллионы (не на тысячи!) квадратных километров изменять облик земной поверхности. Гигантское извержение вулкана Таупо на Северном острове, Новая Зеландия, произошло 26 500 лет назад; было извергнуто более 830 км^3 магматической лавы и пепла.
Вулкан Тоба на Суматре взорвался 74 000 лет назад и изверг более 2800 км^3 лавы. Последствия аналогичной катастрофы в современном мире трудно представить. И все же эти супервулканы, породившие величайшие катаклизмы в истории Земли, меркнут по сравнению с гигантскими потоками базальта (ученые называют их «траппы»), обусловившими массовые вымирания. В отличие от одноразовых извержений супервулканов потоки базальта охватывают огромный временной период - тысячи лет беспрерывной вулканической активности. Мощнейшие из таких катаклизмов, как правило, совпадающих с периодами массового вымирания, распространяли сотни тысяч миллионов кубических километров лавы. Самая крупная катастрофа произошла в Сибири 251 млн лет назад во время великого массового вымирания и сопровождалась растеканием базальта на площади более миллиона квадратных километров. Гибель динозавров 65 млн лет назад, которая часто приписывается столкновению с крупным астероидом, совпала по времени с гигантским разливом базальтовой лавы в Индии, породившим крупнейшую магматическую провинцию Деканские Траппы, общая площадь которых составляет около 517 000 км2, а объем выросших гор достигает 500 000 км^3.
Эти громадные территории не могли образоваться в результате простого преобразования коры и верхней части мантии. Современные модели базальтовых формаций отражают представление о древнейшей эпохе вертикальной тектоники, когда гигантские пузыри магмы медленно поднимались от границ раскаленной сердцевины мантии, раскалывая земную кору и выплескиваясь на холодную поверхность. Такие явления в наше время случаются крайне редко. Согласно одной из теорий, между потоками базальтов временной интервал составляет примерно 30 млн лет, так что вряд ли мы доживем до следующего.
Наше технологическое общество, безусловно, получит своевременное предупреждение о возможности такого события. Сейсмологи способны отследить поток горячей, расплавленной магмы, восходящей к поверхности. В нашем распоряжении могут быть сотни лет, чтобы подготовиться к такому стихийному бедствию. Но если человечество попадет в очередной всплеск вулканизма, мы мало что сможем противопоставить этому жесточайшему из земных испытаний.
Фактор льда: следующие 50 тыс. лет
В обозримом будущем самым существенным фактором, определяющим облик земных континентов, является лед. В течение нескольких сотен тысяч лет глубина океана в сильной степени зависит от общеземного объема замерзшей воды, включая ледяные шапки гор, ледники и континентальные ледовые щиты. Уравнение несложное: чем больше объем замерзшей воды на суше, тем ниже уровень воды в океане. Прошлое - это ключ к прогнозированию будущего, но откуда нам знать глубину древних океанов? Результаты наблюдения с помощью спутников за уровнем воды в океанах, хотя они и невероятно точные, ограничены последними двумя десятилетиями. Измерения уровня моря уровнемерами, хотя менее точные и подверженные местным отклонениям, собраны за последние полтора столетия. Геологи, исследующие побережья, могут прибегнуть к картированию признаков расположения береговой линии в древности - например, приподнятых береговых террас, которые можно обнаружить по отложениям прибрежно-морских осадков, насчитывающих десятки тысяч лет, - такие приподнятые участки могут отражать периоды повышения уровня воды. Относительное положение ископаемых кораллов, которые обычно растут в зоне прогреваемого солнцем мелководного океанского шельфа, могли бы продлить нашу запись событий былого вглубь веков, но эта запись будет искажена, так как такие геологические образования эпизодически вздымаются, погружаются и наклоняются.
Многие специалисты стали обращать внимание на менее очевидный показатель уровня моря - на изменения соотношений изотопов кислорода в мелких раковинах морских моллюсков. Такие соотношения могут рассказать гораздо больше, чем расстояние между каким-либо небесным телом и Солнцем. Благодаря своему свойству реагировать на смену температур изотопы кислорода дают ключ к расшифровке объемов ледяного покрова Земли в прошлом и соответственно - к изменению уровня воды в древнем океане. Однако связь между количеством льда и изотопами кислорода - дело мудреное. Считается, что самым распространенным изотопом кислорода, составляющим 99,8 % кислорода воздуха, которым мы дышим, является легкий кислород-16 (с восемью протонами и восемью нейтронами). Один на 500 атомов кислорода - тяжелый кислород-18 (восемь протонов и десять нейтронов). Это означает, что одна из каждых 500 молекул воды в океане тяжелее обычных. Когда океан нагревается от солнечных лучей, вода, содержащая легкие изотопы кислорода-16, испаряется быстрее, чем с кислородом-18, а потому вес воды в низкоширотных облаках легче, чем в самом океане. По мере того как облака поднимаются в более прохладные слои атмосферы, вода с тяжелым кислородом-18 конденсируется в дождевые капли быстрее более легкой воды с изотопом кислорода-16, и кислород в составе облака становится еще легче.
В процессе неизбежного перемещения облаков к полюсам кислород в составляющих их молекулах воды становится намного легче, чем в морской воде. Когда над полярными ледниками и глетчерами выпадают осадки, легкие изотопы застывают во льду и морская вода становится еще тяжелее. В периоды максимального охлаждения планеты, когда более 5 % земной воды превращается в лед, морская вода становится особенно насыщенной тяжелым кислородом-18. В периоды глобального потепления и отступления ледников уровень кислорода-18 в морской воде снижается. Таким образом, тщательные измерения соотношения изотопов кислорода в прибрежных осадочных породах могут дать представление об изменениях объема поверхностного льда в ретроспективе.
Именно этими исследованиями и занимается геолог Кен Миллер с коллегами в Университете Ратгерса уже несколько десятков лет, изучая мощные слои морских осадков, покрывающих побережье в Нью-Джерси. Эти отложения, в которых записана геологическая история последних 100 тыс. лет, насыщены раковинами микроскопических ископаемых организмов, называемых фораминиферами. Каждая крошечная фораминифера хранит в своем составе изотопы кислорода в той пропорции, какая была в океане в то время, когда организм вырастал. Измерение изотопов кислорода в береговых отложениях Нью-Джерси, слой за слоем, предоставляет простое и точное средство для оценки объема льда в соответствующий период времени.
В недавнем геологическом прошлом ледяной покров то уменьшался, то разрастался, что сопровождалось соответствующими значительными колебаниями уровня моря каждые несколько тысяч лет. На пике ледниковых периодов более 5 % воды на планете превращалось в лед, понижая уровень моря метров на сто относительно современного. Считается, что около 20 тыс. лет назад, в один из таких периодов низкого стояния воды образовался сухопутный перешеек через Берингов пролив между Азией и Северной Америкой - именно по этому «мосту» в Новый Свет мигрировали люди и другие млекопитающие. В тот же самый период не существовало Ла-Манша, и между Британскими островами и Францией пролегала сухая долина. В периоды максимального потепления, когда ледники практически исчезали, а на вершинах гор истончались снежные шапки, уровень моря повышался, становясь примерно на 100 м выше современного, погружая под воду сотни тысяч квадратных километров прибрежных территорий по всей планете.
Миллер и его сотрудники вычислили более сотни циклов наступания и отступания ледников за последние 9 млн лет, и по меньшей мере дюжина из них приходится на последний миллион - диапазон этих бешеных колебаний уровня океана достигал 180 м. Один цикл может слегка отличаться от другого, но события происходят с очевидной периодичностью и связаны с так называемыми циклами Миланковича, именованными так в честь сербского астронома Милутина Миланковича, который обнаружил их примерно столетие назад. Он выяснил, что хорошо известные изменения параметров движения Земли вокруг Солнца, включая наклон земной оси, эксцентриситет эллиптической орбиты и незначительное колебание собственной оси вращения, обусловливают периодические изменения в климате с промежутками от 20 тыс. лет до 100. Эти сдвиги воздействуют на поток солнечной энергии, достигающий Земли, и таким образом вызывают значительные колебания климата.
Что же ожидает нашу планету в ближайшие 50 тыс. лет? Можно не сомневаться, что резкие колебания уровня моря продолжатся, и не раз он то опустится, то поднимется. Иногда, вероятно, в течение следующих 20 тыс. лет, снежные шапки на вершинах буду расти, ледники продолжат увеличиваться, а уровень моря опустится метров на шестьдесят или более - до такого уровня море опускалось не менее восьми раз за последний миллион лет. Это окажет мощное воздействие на очертания континентальных береговых линий. Восточное побережье США расширится на много километров в восточном направлении, по
мере того как будет обнажаться мелководный материковый склон. Все крупные гавани Восточного побережья, от Бостона до Майами, превратятся в сухие внутренние плоскогорья. Аляску соединит с Россией новый покрытый льдом перешеек, а Британские острова могут снова стать частью материковой Европы. Богатые рыбные промыслы вдоль континентальных шельфов станут частью суши.
Что касается уровня моря, если он понижается, то затем непременно должен повыситься. Вполне возможно, даже очень вероятно, что через следующую тысячу лет уровень моря поднимется на 30 м и выше. Такой подъем уровня Мирового океана, довольно скромный по геологическим меркам, неузнаваемо перекроит карту Соединенных Штатов. Тридцатиметровый подъем уровня моря приведет к затоплению большей части прибрежных равнин на Восточном побережье, сдвинув береговые линии до полутора сотен километров в западном направлении. Главные прибрежные города - Бостон, Нью-Йорк, Филадельфия, Вашингтон, Балтимор, Уилмингтон, Чарльстон, Саванна, Джексонвилл, Майами и многие другие - окажутся под водой. Лос-Анджелес, Сан-Франциско, Сан-Диего и Сиэтл исчезнут в морских волнах. Затопит почти всю Флориду, на месте полуострова раскинется мелководное море. Под водой окажется большая часть штатов Делавэр и Луизиана. В других частях света урон, нанесенный подъемом уровня моря, окажется еще более опустошительным.
Перестанут существовать целые страны - Голландия, Бангладеш, Мальдивы. Геологические данные неопровержимо свидетельствуют: подобные изменения будут происходить и впредь. Если потепление окажется стремительным, как полагают многие эксперты, уровень воды будет подниматься быстро, примерно на 30 см за десятилетие. Обычное тепловое расширение морской воды во время периодов глобального потепления способно увеличить подъем уровня моря в среднем до трех метров. Несомненно, это станет проблемой для человечества, но окажет весьма незначительное воздействие на Землю. Все же это не станет концом света. Это станет концом нашего мира.
Потепление: следующие сто лет
Большинство из нас не заглядывает на несколько миллиардов лет вперед, как не заглядывает на несколько миллионов лет или даже на тысячу лет. Нас беспокоят более насущные заботы: как мне оплатить высшее образование для ребенка через десять лет? Получу ли я повышение по службе через год? Пойдет ли на следующей неделе рынок акций вверх? Что приготовить на обед? В этом контексте нам незачем волноваться. Исключая непредвиденную катастрофу, наша планета через год, через десять лет почти не изменится. Любая разница между тем, что есть сейчас, и тем, что будет через год, почти незаметна, даже если лето окажется небывало жарким, или урожай пострадает от засухи, или налетит необычайно сильная буря.
И такие перемены наблюдаются по всему земному шару. С берега Чезапик-Бэй сообщают об устойчивом повышении уровня прилива по сравнению с предыдущими десятилетиями. Год за годом Сахара распространяется все дальше на север, превращая некогда плодородные сельскохозяйственные угодья Марокко в пыльную пустыню. Стремительно тают и раскалываются льды Антарктиды. Средние температуры воздуха и воды постоянно растут. Все это отражает процесс последовательного глобального потепления - процесс, который Земля переживала уже бессчетное число раз в прошлом и будет испытывать в будущем.
Потепление может сопровождаться и другими, порой парадоксальными эффектами. Гольфстрим, мощное океанское течение, несущее теплую воду от экватора к Северной Атлантике, управляется большой разницей температур между экватором и высокими широтами. Если в результате глобального потепления контраст температур уменьшится, как следует из некоторых моделей климата, то Гольфстрим может ослабеть или вовсе остановиться. По иронии судьбы, непосредственным результатом этого изменения станет превращение умеренного климата Британских островов и Северной Европы, которые сейчас
обогреваются Гольфстримом, в гораздо более прохладный. Аналогичные перемены произойдут и с другими океанскими течениями - например, с течением, идущим из Индийского океана в Южную Атлантику мимо Африканского Рога, - это может вызвать похолодание мягкого климата Южной Африки или изменение муссонного климата, обеспечивающего часть Азии плодородными дождями.
Когда ледники тают, уровень моря повышается. По самым скромным расчетам, он повысится на полметра-метр в следующем столетии, хотя, по некоторым данным, в отдельные десятилетия рост уровня морской воды может колебаться в пределах нескольких сантиметров. Такие изменения уровня моря затронут множество жителей прибрежных территорий по всему миру и станут настоящей головной болью для инженеров-строителей и владельцев пляжных участков от Мэна до Флориды, но в принципе с подъемом до одного метра в густонаселенных прибрежных зонах можно справиться. По крайней мере ближайшие одно-два поколения жителей могут не беспокоиться о наступлении моря на сушу. Однако отдельные виды животных и растений могут пострадать гораздо серьезнее.
Таяние полярных льдов на севере уменьшит зону обитания белых медведей, что весьма неблагоприятно для сохранения популяции, численность которой и без того сокращается. Стремительный сдвиг климатических зон по направлению к полюсам отрицательно скажется на других видах, прежде всего на птицах, которые особенно восприимчивы к переменам в сезонной миграции и кормовых зонах. Согласно некоторым данным, средний прирост температуры на планете всего на пару градусов, что предполагает большинство климатических моделей грядущего столетия, может сократить поголовье птиц почти на 40 % в Европе и более чем на 70 % в благодатных дождевых лесах северо-восточной Австралии. Серьезный международный доклад говорит, что из примерно шести тысяч видов лягушек, жаб и ящериц каждый третий окажется в опасности, главным образом из-за спровоцированного теплым климатом распространения грибкового заболевания, смертельно опасного для амфибий. Какие бы еще следствия потепления ни обнаружились в грядущем столетии, похоже, что мы вступаем в период ускоренного вымирания.
Некоторые преобразования в следующем столетии, неизбежные или только вероятные, могут оказаться мгновенными, будь то крупное разрушительное землетрясение, извержение супервулкана или падение астероида диаметром более километра. Зная историю Земли, мы понимаем, что такие события обычны, а значит, неизбежны в масштабах планеты. Тем не менее строим города на склонах действующих вулканов и в самых геологически активных зонах Земли в надежде на то, что мы увернемся от «тектонической пули» или «космического снаряда».
Между очень медленными и стремительными переменами находятся геологические процессы, на которые обычно уходят столетия или даже тысячелетия, - изменения климата, уровня моря и экосистем, которые могут оставаться незаметными в течение нескольких поколений. Главной угрозой являются не сами изменения, а их степень. Ибо состояние климата, положение уровня моря или само существование экосистем может достичь критического уровня. Ускорение процессов положительной обратной связи может неожиданно ударить по нашему миру. То, на что обычно требуется тысячелетие, может
проявиться через десяток-другой лет.
Легко пребывать в благодушном настроении, если неправильно прочтешь летопись горных пород. Некоторое время, до 2010 г., беспокойство по поводу современных событий умерялось исследованиями, взирающими на 56 млн лет назад - время одного из массовых вымираний, резко повлиявшего на эволюцию и распространение млекопитающих. Это грозное явление, называемое позднепалеоценовым термическим максимумом, вызвало сравнительно резкое исчезновение тысяч видов. Изучение термического максимума важно для нашего времени, поскольку это самый известный в истории Земли, документально подтвержденный резкий сдвиг температур. Вулканическая деятельность вызвала относительно быстрое увеличение содержания в атмосфере углекислого газа и метана, двух неразлучных парниковых газов, что, в свою очередь, привело к появлению положительной обратной связи, которая продержалась более тысячи лет и сопровождалась умеренным глобальным потеплением. Некоторые исследователи усматривают в позднепалеоценовом термическом максимуме явную параллель с современной ситуацией, разумеется, неблагоприятной - с подъемом глобальной температуры в среднем почти на 10 °С, стремительным повышением уровня моря, окислением океанов и значительным смещением экосистем по направлению к полюсам, однако не столь катастрофической, чтобы угрожать выживанию большинства животных и растений.
Потрясение от недавних находок Ли Кемпа, геолога из Университета штата Пенсильвания, и его коллег практически лишило нас всякого повода для оптимизма. В 2008 г. команда Кемпа получила доступ к материалам, добытым в результате бурения в Норвегии, которые позволили детально проследить события позднепалеоценового термического максимума - в осадочных породах, слой за слоем, запечатлены тончайшие подробности скорости изменения содержания углекислого газа в атмосфере и климата. Плохие новости заключаются в том, что термальный максимум, который более десятилетия
считался самым быстрым климатическим сдвигом в истории Земли, был обусловлен изменениями в составе атмосферы, по интенсивности в десять раз уступавшими тому, что происходит сегодня. Глобальные изменения в составе атмосферы и средняя температура, сформированные в течение тысячи лет и в итоге приведшие к вымиранию, в наше время произошли в течение последних ста лет, за которые человечество сожгло громадные количества углеводородного топлива.
Это беспрецедентно быстрое изменение, и никто не может предсказать, как на это отреагирует Земля. На Пражской конференции в августе 2011 г., где собрались три тысячи геохимиков, царило весьма грустное настроение среди специалистов, отрезвленных новыми данными позднепалеоценового термического максимума. Конечно, для широкой публики прогноз этих экспертов был сформулирован в довольно осторожных выражениях, однако комментарии, которые я слышал в кулуарах, носили весьма пессимистический, даже устрашающий характер. Концентрация парникового газа увеличивается слишком быстро, а механизмы поглощения этого избытка неизвестны. Не вызовет ли это массированного выброса метана со всеми последующими положительными обратными связями, которые влечет за собой такое развитие событий? Поднимется ли уровень моря на сотню метров, как уже не раз происходило в прошлом? Мы вступаем в зону terra incognita, осуществляя плохо продуманный эксперимент в глобальном масштабе, подобного которому Земле не доводилось переживать в прошлом.
Судя по данным горных пород, сколь бы устойчивой к потрясениям ни была жизнь, биосфера в переломные моменты внезапных климатических сдвигов находится в сильном напряжении. Биологическая продуктивность, в частности сельскохозяйственная, на какое-то время упадет до катастрофического уровня. В быстро меняющихся условиях крупные животные, в том числе человек, заплатят дорогую цену. Взаимозависимость горных пород и биосферы не ослабеет, но роль человечества в этой саге, продолжительностью в миллиарды лет, остается непостижимой.
Может быть, мы уже достигли переломного момента? Возможно, не в текущем десятилетии, возможно, вообще не при жизни нашего поколения. Но такова уж природа переломных моментов - мы распознаем такой момент только тогда, когда он уже наступит. Финансовый пузырь лопается. Население Египта поднимает мятеж. Биржа терпит крах. Мы осознаем то, что происходит, только в ретроспективе, когда уже слишком поздно восстанавливать status quo. Да и не было в истории Земли такого восстановления.
Отрывок из книги Роберта Хейзена: "
В нашем мире ничто не может существовать вечно. Когда-нибудь нас ожидает некая катастрофа планетарного масштаба, которая вполне может сделать нашу планету непригодной для жизни. В различные времена пророки предсказывали судьбу Земли, причем зачастую их предсказания были печальными. В прошлом наша планета много раз переживала страшнейшие катастрофы: бомбардировки астероидами, метеоритами, наводнения и засухи, смены климата и так далее. В данной статье мы разберем несколько катастроф, которые угрожали нам в прошлом, и попробуем выяснить, что же ожидает нас в будущем.
Комета «Тифон», родившаяся в Тартаре
В 1972 году (август-месяц) над землей пронесся гигантский астероид, приближение которого предугадать не удалось. Огромный космический объект чуть не зацепил Землю. Если бы это произошло, то столкновение с ним не уложилось бы в шкалу «Рихтера». До этого наша планета много раз подвергалась космическим бомбардировкам. На ее поверхности насчитывается не мене 170-и гигантских кратеров, к примеру «Аризонский кратер», диаметр которого приравнивается к 1270 м, а глубина – не меньше 180-и м. В свое время великий астроном Кеплер подметил, что астероидов и комет в небе больше, чем рыб в мировом океане. В будущем его слова оправдались.
В 1972 году, как оказалось позже, над Землей пронеслась комета «Тифон», имя которой дали греки. Кроме этого, греки называли ее «родившейся в Тартаре (в бездне, которая располагается под королевством Аида)». Современные астрономы выяснили, что «Тифон» неоднократно влетал в нашу планетарную систему. Библия предсказывает, что в будущем небо «свернется в свиток», причем произойдет это не впервые. Можно предположить, что в Библии описывался захват и разрушение атмосферы, которая якобы должна «свернуться», когда наступит «старость мира», после чего, как говорилось в библейских рассказах, «небо и воздух оцепенеют так, что птицы не смогут летать».
Вавилонская мифология свидетельствует о том, что во время последнего визита «Тифона» в нашу планетарную систему эта комета отобрала спутник у Юпитера, что якобы произошло 26000 лет назад. К слову, этот спутник потом стал нашим – Луной. Таким образом, в Вавилоне считали, что земная спутница появилась на небе первый раз 26000 лет назад. Людей, которые обитали на планете до этого момента, в Вавилоне стали называть «долунниками», а если быть точнее, то «праселинитами» (Луна на греческом - «Селена»).
В вышеописанную теорию верит современный индейский шаман, которого величают «Лосиной Серьгой». Он живет в племени «сио-сио» и на протяжении многих лет предсказывает будущее. Шаман утверждает, что тысячи лет назад нашу спутницу «притащили» с другого места и «установили» на нынешнее место особым способом, чтобы наладить климат на Земле после очередного губительного катаклизма.
Кстати, современные астрономы предсказывают, что в ближайшем будущем комета «Тифон» снова залетит в нашу систему. Предугадать ее нынешнее место расположения и траекторию невозможно, так как за ней не проследили в 1972 году, когда впервые ее заметили.
Солнце раньше всходило с противоположной стороны…
Некоторые планетологи предполагают, что в далеком прошлом земные полюса сместились. Эта теория подтверждается работами Платона. Он утверждал, что в древности светило «вставало» с той стороны, в которой сейчас «ложиться спать».
Современный экстрасенс Р. Монтгомери предсказывает, что в будущем «светило однажды встанет с противоположной стороны горизонта», причем люди не сразу заметят изменения. В науке подобный процесс рассматривают и называют его потенциально возможным. У него даже имеется официальное называние – мгновенная прецессия гироскопа. Земное ядро тоже двигается по особой траектории, на что влияет гравитация спутницы Земли и светила. Если траекторию ядра сбить хотя бы немного, то оно переместится ближе к поверхности, что завершится его соприкосновением с земной мантией. После смещения центра тяжести планета совершит «кувырок». Кстати, об том в свое время говорила матушка Шиптон (Йоркширская ведьма), о которой имеется отдельный рассказ на данном сайте.
Во времена правления императора Яо китайцы наблюдали уникальное явление: светило на протяжении нескольких дней не перемещалось по небу (стояло неподвижно в одной точке). На противоположной стороне планеты тогда была несколькодневная ночь.
Геродот когда-то цитировал древнеегипетских жрецов, которые писали, что однажды Солнце встало и больше не зашло. Египтяне тогда предсказали, что на планете скоро появится новая раса, которая пока еще пребывает в «духовном мире». К слову, в эпосе также указывается, что когда планета «кувыркнется», заработают древнейшие механизмы, которые работали на солнечной энергии. Возможно, этими механизмами являются пирамиды, которые по сей день можно наблюдать в Египте и не только.
Вся планета станет океаном
Джордж Вашингтон, оказывается, имел уникальную способность: периодически он предсказывал будущее. Однажды во сне он увидел, что наша планета покрывается гигантскими волнами. Это же видел еще один предсказатель – пират по профессии Дюге-Троуэн.
«Всемирный потоп» предсказывали многие. На сегодняшний день можно наблюдать повышение уровня Мирового океана, что уже свидетельствует о его постепенном наступлении. Глобальное потепление делает свое дело – растапливает вечную мерзлоту, которая стекает в сверхмасштабные водоемы нашей планеты. Ученые уже убедились в том, что когда-то потопом нашу планету уже накрывало, причем, возможно, полностью всю. На побережье Тихого океана (Южная Америка) не так давно обнаружили следы, оставленные огромными приливными волнами, высота которых доходила до 740-а метров.
Точно определить будущее нашей планеты пока никому не удавалось. Возможно, мы не доживем до того момента, когда с ней произойдет что-то катастрофическое. Нам хочется надеяться, что катастрофы планетарного масштаба обойдут нашу Землю стороной.
С древнейших времён, познавая окружающую среду и расширяя жизненное пространство, человек задумывался о том, как устроен мир, где он живёт. Пытаясь объяснить и Вселенной, он использовал близкие и понятные ему категории, прежде всего, проводя параллели со знакомой природой и местностью, в которой сам проживал. Как люди раньше представляли Землю? Что они думали о её форме и месте во Вселенной? Как со временем менялись их представления? Всё это позволяют узнать исторические источники, дошедшие до сегодняшних дней.
Как древние люди представляли себе Землю
Первые прообразы географических карт известны нам в виде изображений, оставленных нашими предками на стенах пещер, насечек на камнях и костях животных. Исследователи находят такие зарисовки в разных частях мира. Подобные чертежи отображают охотничьи угодья, места, где добытчики дичи расставляли ловушки, а также дороги.
Схематически изображая реки, пещеры, горы, леса на подручном материале, человек стремился передать информацию о них последующим поколениям. Чтобы отличать уже знакомые им объекты местности от новых, только что открытых, люди давали им названия. Так, постепенно человечество накапливало географический опыт. И уже тогда наши предки начинали задаваться вопросом о том, что такое Земля.
То, как древние люди представляли себе Землю, во многом зависело от природы, рельефа и климата тех мест, где они проживали. Потому народы разных уголков планеты по-своему видели окружающий мир, и взгляды эти существенно различались.
Вавилон
Ценные исторические сведения о том, как древние люди представляли себе Землю, оставили нам цивилизации, проживавшие на землях между и Евфратом, населявшие дельту Нила и берега Средиземного моря (современные территории Малой Азии и юга Европы). Этой информации более шести тысяч лет.
Так, древние вавилоняне считали Землю "мировой горой", на западном склоне которой находилась Вавилония - их страна. Такому представлению способствовало то, что восточная часть знакомых им земель упиралась в высокие горы, которые никто не решался перейти.
К югу от Вавилонии находилось море. Это позволило людям считать, что "мировая гора" на самом деле круглая, и омывается морем со всех сторон. На море, подобно перевёрнутой чаше, опирается твёрдый небесный мир, который во многом подобен земному. Здесь тоже была своя "суша", "воздух" и "вода". Роль суши исполнял пояс Зодиакальных созвездий, перегородивший небесное "море" подобно плотине. Считалось, что по этой тверди двигаются Луна, Солнце и несколько планет. Небо у вавилонян представлялось местом жительства богов.
Души умерших людей, напротив, обитали в подземной "бездне". Ночью Солнце, погружаясь в море, должно было проходить по этому подземелью от западного края Земли до восточного, а утром, восходя из моря на небесную твердь, снова начинать по ней свой дневной путь.
В основу того, как представляли люди Землю в Вавилоне, были положены наблюдения за природными явлениями. Однако правильно истолковать их вавилоняне не могли.
Палестина
Что касается жителей данной страны, то на этих землях царили другие представления, отличные от вавилонских. Древние евреи проживали в равнинной местности. Поэтому Земля в их видении также выглядела равниной, которую местами пересекали горы.
Ветры, приносящие с собой то засуху, то дожди, занимали в поверьях палестинцев особенное место. Обитая в "нижнем поясе" неба, они отделяли "небесные воды" от поверхности Земли. Вода, кроме того, находилась и под Землёй, питая оттуда все моря и реки на её поверхности.
Индия, Япония, Китай
Наверное, самая известная в наши дни легенда, повествующая о том, как древние люди представляли себе Землю, была сложена древними индийцами. Этот народ верил, что Земля на самом деле имеет форму полусферы, которая опирается на спины четырёх слонов. Эти слоны стояли на спине гигантской черепахи, плавающей в бескрайнем море молока. Все эти существа обвивала множеством колец чёрная кобра Шешу, имевшая несколько тысяч голов. Эти головы, согласно поверьям индийцев, подпирали Вселенную.
Земля в представлении древних японцев ограничивалась территорией известных им островов. Ей приписывалась кубическая форма, а частые землетрясения, происходящие на их родине, объяснялись буйством огнедышащего дракона, живущего глубоко в её недрах.
Около пятисот лет назад польский учёный-астроном Николай Коперник, наблюдая за звёздами, установил, что центром Вселенной является именно Солнце, а не Земля. Почти через 40 лет после смерти Коперника его идеи были развиты итальянцем Галилео Галилеем. Этот учёный сумел доказать, что все планеты Солнечной системы, включая и Землю, на самом деле вращаются вокруг Солнца. Галилея обвинили в ереси и заставили отречься от своего учения.
Однако англичанину Исааку Ньютону, родившемуся спустя год после смерти Галилея, впоследствии удалось открыть закон всемирного тяготения. На его основе он объяснил, почему Луна обращается вокруг Земли, а планеты со спутниками и многочисленные совершают обороты вокруг Солнца.
