Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата
Итак, когда бы Солнце ни пересекало срединную плоскость, идет ли оно наверх или катится вниз, Земля в это время страдает от всплеска космических лучей, и это происходит с интервалом в 32–34 миллиона лет. Когда Солнце покидает срединную плоскость, оно поднимается «в гору» по склону длиной 300 световых лет, доходит до «хребта» и начинает спуск вниз. На этой фазе поток космических лучей слабеет. Такие колебания происходят независимо от того, находится Солнечная система внутри или вне спирального рукава. Но если Солнце заходит в спиральный рукав, то там цикл космических лучей ускоряет свой шаг из-за более высокой концентрации межзвездного газа. Морские температуры позволяют довольно точно устанавливать границы временных отрезков, так как самые холодные периоды каждого геологического цикла с продолжительностью 32–34 миллиона лет совпадают с тем, когда Солнечная система пересекала срединную плоскость Галактики.
Свенсмарк не хотел узнавать заранее, насколько быстро движется Солнце по отношению к спиральным рукавам. То был один из вопросов, которые он хотел выяснить сам. Для этого ему было нужно взять температурные данные Вейзера за последние 200 миллионов лет и «примерить» их на Галактику. Это было похоже на то, как человек, купивший костюм в магазине готового платья, ходит и ищет того, на ком костюм будет сидеть идеально. И нашлась только одна комбинация ключевых цифр, правильно отображающая волнообразное движение Солнца.
Анализ Свенсмарка позволил получить цепочку ответов на вопросы о ближайших к нам областях Млечного Пути и движении Солнца. Относительно вращающихся спиральных рукавов Галактики Солнце перемещается со скоростью 12 километров в секунду. Визит в рукав Щита — Южного Креста Солнце нанесло 142 миллиона лет назад, а в рукав Стрельца — Киля — 34 миллиона лет назад. Ширина рукавов приблизительно 1170 и 910 световых лет соответственно. Плотность вещества в спиральных рукавах на 80 процентов выше, чем в областях между рукавами. Вот уж действительно: колебания температуры позволили измерить Галактику!
Ни одна из цифр не противоречит предыдущим предположениям. Но там, где до этого было много неясного, окаменелости подсказывают астрономам, какие цифры более верны. Этот удачный перевертыш аргументации — от климата к астрономии — подтверждает, что климат Земли прочно находится во власти галактического термостата. Следующая глава расскажет о том, как благодаря двум большим открытиям, сделанным в последние десятилетия, ученые убедились, что звездное небо наносило куда более жестокие удары по климату Земли.
6. Звездные взрывы, льды в тропиках и… в общем, нам повезло
Эпизоды, когда Земля покрывается льдом, изумляют геологов.
Сильные похолодания на нашей планете происходят тогда и только тогда, когда по соседству с Землей рождается огромное количество звезд.
Всплеск звездной рождаемости усиливает поток космических лучей.
Покровительство юного Солнца помогло зародиться жизни.
В ледниковые эпохи жизнь балансирует между роскошью и нищетой.
Для тех, кто мечтает найти внеземную жизнь, на первом месте всегда стоял Марс. Но сегодня любопытство ученых возбуждает одна из лун гигантской планеты Юпитера — Европа. Она полностью покрыта льдом, однако ученые предполагают, что под ним скрывается вещество в жидком состоянии — океан. Исследователям космоса очень хотелось бы проковырять поверхностный лёд, чтобы увидеть там возможные признаки жизни. И пусть вам покажется, что это звучит совершенно неправдоподобно, знайте: в далеком прошлом Земля не раз выглядела так, как сегодня Европа. Межпланетный путешественник, просверливший лед в такой период на нашем шарике, чтобы узнать, есть ли кто-нибудь дома, обнаружил бы экипаж планеты в виде микробов, съежившихся там, чтобы пережить суровые времена «Земли-снежка».
Впервые столь экстремальные условия, существовавшие на нашей планете, стали предметом научного обсуждения в 1960-е годы. Снежные покровы и ледники обычно стараются держаться поближе к полюсам, делая исключение только ради высоких гор. В суровые времена не самых давних ледниковых периодов лед покрывал обширные территории и оказывался даже ближе к экватору, чем остров Манхэттен. Однако Брайан Харленд из Кембриджского университета заметил, что свидетельства оледенения, произошедшего около 600 миллионов лет назад, распространены по всему миру, как если бы вся планета была ледяной.
Могли ли вечно перемещающиеся континенты сбиться в кучу около полюсов, где наличие льда никого не удивит? Эта вероятность была проверена и исключена. Горные породы хранят магнитную память о том, где в прошлом находились континенты. Если бы они сформировались около полюсов, их магнитная ориентация была бы скошена вниз, а если вблизи экватора, то эта ориентация была бы примерно горизонтальной. Судя по магнетизму скал, континенты толпились вовсе не возле полюсов, а в тропиках.
В 1986 году в Австралии Джордж Уильямс и Брайан Эмблтон, исследовав магнетизм зерен окиси железа, сброшенных на дно дрейфовавшим когда-то льдом, доказали, что лед этот дрейфовал всего в нескольких градусах от экватора. Несколько лет спустя Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического института подтвердил эти результаты, изучив другие пласты горных пород в Австралии, образованные движениями льда, и определив их возраст в 700 миллионов лет. Он назвал полученные свидетельства «пуленепробиваемым доказательством»:
«Сейчас кажется очевидным, что эти пространные отложения на уровне моря… были сформированы грандиозными континентальными ледниками, находившимися в нескольких градусах от экватора. Эти данные трудно объяснить чем-то иным, кроме как масштабным экваториальным оледенением»[73].
Для этого состояния климата, от которого кровь стынет в жилах, Киршвинк придумал название «Земля-снежок». Представьте себе ледовый панцирь на суше, шапки ледников и скованные морозом моря даже на экваторе. Ученые не пришли пока к единому мнению о том, насколько сильно промерз тогда океан. Некоторые исследователи воображают бесконечную череду ледовых пластов толщиной с километр и даже больше, другие — земной шар с шугой, дрейфующим льдом и айсбергами. В любом случае по жизни на Земле был нанесен очень серьезный удар.
Свидетельства, полученные на всех континентах, говорят о том, что в период между отметками 750 миллионов и 580 миллионов лет назад Земля, возможно, трижды побывала в состоянии «снежка». У червей, выживших за счет того, что они питались наносными отложениями на дне моря, уже появлялись новые черты в строении тела (подобие оболочки или скелета), о чем мы упоминали в прошлой главе. Благодаря этому, когда 542 миллиона лет назад в кембрийский период в мир вернулось относительное тепло, стало возможным быстрое развитие животной жизни.
Этот период — геологи называют его неопротерозойской эрой — не единственный случай, когда лед становился главным участником радикальных событий, разворачивавшихся на Земле. К концу двадцатого столетия геологи собрали свидетельства из Южной Африки, Канады и Финляндии, подтверждающие, что в палеопротерозойскую эру, в период между отметками 2,4 миллиарда и 2,2 миллиарда лет назад, было еще два эпизода «Земли-снежка». Наша планета тогда была вдвое моложе, чем сегодня.
К замечательным сувенирам того времени относятся самые большие залежи железа и марганцевой руды, появившиеся в результате воздействия кислорода на эти металлы, растворенные в морской воде. Вся планета тогда ржавела. Безжалостное оледенение уничтожило многие клеточные линии древних бактерий, однако новые микроорганизмы, получившие название эукариотов, пережили эту расправу.
Среди уцелевших были одноклеточные грибы, водоросли и другие планктонные организмы. Они отличались тем, что нашли хитроумное применение клеточному ядру, запрятав свои гены под его оболочку. 1,8 миллиарда лет назад некоторые эукариоты подчинили себе бактерии, перерабатывающие кислород, и те стали служить им станциями по выработке энергии — так же, как это происходит в клетках современного вида, из которых сегодня состоят все растения и животные. Потомков этих бактериальных жильцов можно найти и ныне — они живут в вашем организме и называются митохондрии. Их древнее происхождение не подлежит сомнению. Они возникли задолго до того, как появился пол, и генный материал митохондрий вы унаследовали только от своей матери.
Важные геохимические и биологические события, происходившие в условиях экстремального холода, вызвали споры о том, что стало их причиной и каковы были последствия. По одному сценарию палеопротерозойского оледенения, фотосинтезирующие бактерии чересчур активно вырабатывали кислород, это привело к «ржавлению» планеты, а следовательно, изменило состав атмосферы и послужило причиной «обморожения» Земли.
