ледниковый период что это история
Почему ледниковый период на Земле случается каждые 100 тысяч лет?
За последний миллион лет ледниковый период на Земле наступал примерно каждые 100000 лет. Этот цикл существует на самом деле, и разные группы ученых в разное время пытались найти причину его существования. Правда, превалирующей точки зрения по этому вопросу пока нет.
Более миллиона лет назад цикл был другим. Ледниковый период сменялся потеплением климата примерно раз в 40 тыс. лет. Но затем периодичность наступления ледников сменилась с 40 тыс. лет до 100 тыс. Почему так случилось?
Эксперты из Кардиффского университета предложили собственное объяснение этому изменению. Результаты работы ученых были опубликованы в авторитетном издании Geology. По мнению специалистов, основная причина смены периодичности наступления ледниковых периодов — это океаны, вернее, их способность поглощать углекислый газ из атмосферы.
Изучая отложения, составляющие дно океанов, команда обнаружила, что концентрация СО2 изменяется от слоя к слою отложений как раз с периодом в 100 тыс. лет. Вполне вероятно, говорят ученые, что излишки углекислого газа были извлечены из атмосферы поверхностью океана с дальнейшим связыванием этого газа. В результате среднегодовая температура постепенно понижается, и наступает очередной ледниковый период. И так получилось, что продолжительность ледникового периода более миллиона лет назад увеличилась, а цикл «тепло-холод» стал более длительным.
«Вероятно, океаны поглощают и выделяют углекислый газ, и когда льдов становится больше, океаны поглощают больше углекислого газа из атмосферы, делая планету холоднее. Когда льдов мало, океаны выделяют углекислый газ, так что климат становится теплее», — говорит профессор Кэрри Лиар (Carrie Lear). «Изучая концентрацию углекислого газа в останках крошечных существ (здесь имеются в виду осадочные породы, — прим.ред.), мы узнали о том, что в периоды, когда площадь ледников увеличивалась, океаны поглощали больше углекислого газа, так что можно предположить, что в атмосфере его становится меньше».
Морские водоросли, как утверждают специалисты, играли основную роль в поглощении CO2, поскольку углекислый газ является важнейшим компонентом процесса фотосинтеза.
Углекислый газ попадает из океана в атмосферу в результате апвеллинга. Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.
Слой льда на поверхности воды предотвращает попадание углекислого газа в атмосферу, так что, если замерзает значительная часть океана, это продлевает продолжительность ледникового периода. «Если мы считаем, что океаны выделяют и поглощают углекислый газ, то мы должны понимать, что большое количество льда предотвращают этот процесс. Это как крышка на поверхности океана», — говорит профессор Лиар.
При увеличении площади ледников на поверхности льда не только снижается концентрация «согревающего» CO2, но и увеличивается альбедо тех регионов, которые покрыты льдом. В результате планета получает меньше энергии, а значит, еще быстрее охлаждается.
Сейчас на Земле межледниковый, тёплый период. Последний ледниковый период закончился около 11000 лет назад. С тех пор среднегодовая температура и уровень моря постоянно повышаются, а количество льда на поверхности воды океанов снижается. В результате, как считают ученые, в атмосферу поступает большое количество CO2. Плюс ко всему, углекислый газ производит и человек, причем в огромных количествах.
Все это привело к тому, что в сентябре концентрация углекислого газа в атмосфере Земли повысилась до 400 частей на миллион. Этот показатель увеличился с 280 до 400 частей на миллион всего за 200 лет развития промышленности. Скорее всего, СО2 в атмосфере в обозримом будущем не станет меньше. Все это должно повлечь за собой увеличение среднегодовой температуры на Земле примерено на +5°C в ближайшую тысячу лет.
Специалисты кафедры изучения климата в Потсдамской обсерватории недавно построили модель земного климата с учетом глобального цикла углерода. Как показала модель, даже при минимальных показателях выброса углекислого газа в атмосферу ледниковый щит Северного полушария не сможет увеличиваться. Это означает, что наступление следующего ледникового периода может сдвинуться вперед минимум на 50-100 тысяч лет. Так что впереди нас ждет очередное изменение цикла «ледники-потепление», на этот раз за это отвечает человек.
Что такое ледниковый период и когда он начнется
Сейчас многие говорят о глобальном потеплении при любом удобном случае. Одни жалуются: “Вот жара в июне — это все глобальное потепление”. Другие им противоречат: “Ну и мороз в феврале, а еще говорят о глобальном потеплении”. Эти словосочетания в том или ином виде вспоминают многие и очень часто. Все это из-за того, что именно оно является следствием масштабного воздействия человека на атмосферу. Глобальное потепление является частью постоянных изменений в природе. Оно сменяется ледниковым периодом и возвращается обратно. Человек тоже оказывает свое влияние на эти процессы, но оно не такое сильное. Вообще, все намного сложнее чем многие думают. Человек не может за сотню лет активной деятельности “сломать” планету. Но что же тогда происходит?
Так может быть не только в северных городах, но и в средней полосе.
Что такое ледниковый период
Прежде всего стоит понимать, что ледниковый период это не мультфильм про мамонта и его друзей. Это полноценное природное явление, которое длится сотнями тысяч лет. Ледниковый период периодически повторяется и серьезно влияет не только на животных, но даже на ландшафт нашей планеты.
Ледниковый период (науч. оледенение) — периодически повторяющийся этап геологической истории Земли (продолжительностью в несколько миллионов лет), во время которого наблюдается общее относительное похолодание климата и возникают значительные разрастания материковых ледниковых покровов.
Самыми известными жертвами ледникового периода считаются динозавры, особенно самые мелкие. На днях Рамис Ганиев уже писал о них. Вы даже не представляете себе насколько мелкими они были. При таком размере неудивительно, что они вымирали. Ученые до сих пор спорят о том, что их погубило, но именно эта версия считается самой главной.
Вымершие животные были наименее приспособлены к условиям изменения климата. Хотя даже более мелкие представители живых организмов пережили его и живут с нами до сих пор. Среди них есть настоящий современник древних монстров.
Ледниковый период и глобальное потепление
Ледниковые периоды периодически сменяются этапами глобального потепления. Когда эти этапы наступают, на Земле почти нет льда. Лед можно найти только на полюсах и на вершинах больших гор.
Когда ледниковые периоды наступали, они захватывали территории, на которых сейчас находится Канада, север США, Германия, Великобритания, Польша, Белорусия, а также большая часть России. Были и более близкие к экватору территории, покрытые льдом. Например, скалистые горы в Северной Америке.
Когда-то в этих горах был настоящий ледниковый период. Хотя, и сейчас тут лежит снег почти круглый год.
В южном полушарии так много льда не было. Связано это, в первую очередь, с тем, что площадь континентов там меньше. Тем не менее, Анды были покрыты льдом.
Океаны вблизи полюсов не были полностью покрыты толстым слоем льда. Его было больше, чем сейчас, но разница была не такой существенной, как многим кажется. Кроме этого, количество льда в океане было сезонным. В летние месяцы, как и в наше время, даже в Северном ледовитом океане были большие пространства свободные ото льда.
Ледниковые периоды оказывали серьезное воздействие на нашу планету. Конечно, они не двигали материки и не меняли береговую линию, но учитывая их постоянное воздействие, оно накапливалось и было достаточно существенным. Ландшафт менялся не только после землетрясений, падения метеоритов и сдвига тектонических плит, но и от миллионов тонн льда, которые давили на него.
Когда ученые узнали о ледниковых периодах
Первые разговоры о том, что на Земле были ледниковые периоды, появилась в середине XIX века. Одним из тех, кот открыл это явление, был Луи Агассис. Он был швейцарским геологом и изучал альпийские ледники. В ходе своих исследований он пришел к выводу, что когда-то давно количество льда в этих горах было существенно больше, чем в его время.
Благодаря этому человеку мы знали о то, что были ледниковые периоды. Луи Агассис. Годы жизни — 1807-1873.
Примерно в одно время с ним об этом задумался другой швейцарец — Жан де Шарпантье. То, что они были именно из этой страны не простое совпадение. Через территорию их страны проходит этот горный массив.
Первым серьезным научным трудом по этой тематике можно считать книгу Агассиса. Она вышла в 1840 году и в ней он подробно рассказал о своей теории ледникового периода. Четыре года спустя он выпустил еще одну книгу, в которой поделился своими новыми наработки и развил первоначальную идею. До выхода этих книг он публиковал только статьи. Например, в 1937 году вышла его первая статья, названная “Теория ледников”. В ней он впервые затронул вопрос больших ледников. Многие восприняли его труды скептически, но со временем приняли их. Особенно, когда начали появляться новые доказательства его заключений.
Со временем это неминуемо привело к конфликту научного и религиозного сообщества. Такие конфликты часто возникали после серьезных открытий. В итоге ледниковый период попробовали соотнести со Всемирным потопом, но получилось плохо. Назвать одно доказательством другого не получилось и конфликты продолжились.
Многие пытались связать Всемирный потоп и ледниковый период, но не получилось.
Несмотря на всю привлекательность изучения ледниковых периодов, им не уделяли должного внимания. Только в начале XX века, когда их следы были обнаружены по всему миру, изучение стало действительно массовым. Позже это изучение вылилось в отдельное течение в науке. С тех пор многие исследователи полностью посвящают себя изучению ледникового периода.
Исследование ледникового периода
Многие не верят, что можно доказать наличие льда в каком-то месте если он уже растаял. Особенно, если растаял он десятки тысяч лет назад. Те, кто не верит ошибаются. В первую очередь, из-за того, что ледяной покров оставляет после себя ярко выраженные следы в виде диамиктона.
Эти и другие отложения формируются ледниковыми озерами и самими ледниками, которые могут как нарастать в разные стороны, так и сползать в море. Сползая, ледники уносят с собой часть горной породы. Лед легче воды и поэтому может плавать. Когда он плавает он постепенно тает и сбрасывает собранную породу. По этим “сбросам” можно понять, где был этот лед и как он оказался в новом для него месте.
Те породы, которые не попали в океан, но переместились по суше, тоже могут помочь в исследовании ледникового периода. Также в исследованиях могут помочь и отложения на дне горных озер, многие из которых сформировались именно во времена ледникового периода.
Эта красота могла сформироваться во время ледникового периода.
Как начинаются ледниковые периоды
Теорий того, почему начинаются ледниковые периоды, много, но одна из них имеет больше сторонников, чем остальные. Она связывает глобальные климатические изменения с местными изменениями ландшафта.
Если верить мрачным прогнозам, то из-за изменений климата нам осталось совсем недолго спокойно жить на нашей планете. Вот несколько доказательств этого.
Наша планета нагревается Солнцем очень неравномерно из-за того, что имеет форму шара, а не диска, как утверждают многие (Николай Хижняк приводил доказательства этого). В результате этого возникает разница температур в разных частях планеты. Из-за этого воздушные и водные массы начинают перемещаться между экватором и плюсами.
Если бы на Земле не было материков, как рассказывала Дарья Елецкая в своей статье, это происходило бы очень легко. С появлением материков, циркуляция воздуха и воды была нарушена. Например, одной из причин начала ледниковых периодов называют формирование Гималаев, которые замедлили перемещение воздушных масс от экватора к северному полюсу.
Другой ледниковый период начался после “зарастания” Панамского перешейка между Северной и Южной Америкой. В результате этого нарушилось перемещение воды между Тихим и Атлантическим океанами.
В итоге, между экватором и полюсами, особенно северным накапливается разница температур. Из-за нарастания льда, эта разница становится еще больше. Лед мешает прогреваться полюсам. В итоге это запускает долгий процесс изменения климата.
Как заканчиваются ледниковые периоды
Каким бы лютым не был ледниковый период, рано или поздно он сменится теплым временем. Его еще называют межледниковым периодом. Основной причиной такого перехода называют изменение орбиты и траектории Земли вокруг Солнца. Эти изменения не кажутся существенными, но их хватает для изменения баланса тепла на планете.
Обычно ледниковые периоды длятся до ста тысяч лет, после чего за несколько тысяч лет переходят к межледниковым. Сейчас мы как раз живем в такой период. Его особенностями являются относительно равная температура на всей Земле, относительно небольшое количеством снега и льда и высокий уровень мирового океана.
Признайтесь честно, если при словах «ледниковый период» вспоминаете эту белку.
Во время ледникового периода условия жизни на Земле становятся невыносимыми. Например, на широте Москвы, Берлина, Токио и Нью-Йорка в зимний период жизнь невозможна из-за очень суровых условий. В летний период условия помягче, и в них даже можно жить, но они все равно намного хуже тех, к которым мы привыкли.
Влияние ледникового периода на флору и фауну
Ледниковые периоды приводят к падению уровня мирового океана. Так происходит из-за того, что вся вода собирается на суше в виде льда, существенно меняя ландшафт планеты. Уровень моря может падать на сто и более метров. Учитывая, что некоторые проливы, например, Берингов имеют существенно меньшую глубину, этого достаточно для того, чтобы соединить между собой целые континенты.
Например, объединение Евразии и Северной Америки (через Берингов пролив), могло стать причиной появления цивилизации Майя. По одной из версий Майя являются потомками азиатских племен, которые постепенно переселились на другой континент. Кстати, недавно я писал статью, в которой привел примеры, того, что Майя были менее дружелюбными, чем считалось ранее.
Также перемещаться могут и целые системы растений. Они разрастаются по временно осушенным территориям и переходят на новые острова, полуострова и континенты, к которым они “приросли” морским дном.
Позже эта “калитка” захлопывается и уровень воды поднимается, но за несколько десятков тысяч лет колонии растений и животных уже находятся на новых землях. Так происходит глобальное перемещение живых организмов и растений по планете.
Некоторые виды наоборот умирают, как, например, динозавры или растения, которые росли только в северных регионах. В итоге ледниковые периоды оказывают очень большое влияние не только на ландшафт планеты, но и на ее обитателей.
Последний на данный момент ледниковый период называется кайнозой. Он считается временем зарождения человека разумного. В кайнозой вымерло большое количество видов животных и жизнь на Земле претерпела своего рода перезагрузку. В результате этой перезагрузки появились организмы, способные переносить сложные условия среды. В процессе эволюции на первое место вышла способность адаптироваться, которая важна и сейчас.
Последняя ледниковая эпоха и максимум последнего оледенения
Последняя эпоха оледенения началась около 110 тысяч лет назад и закончилась примерно 12 тысяч лет назад. В это время площадь ледяного покрова постоянно менялась то в большую, то в меньшую сторону, но своего пика достигла в период 27-19 тысяч лет назад. В этот период на Земле были самые сложные условия. Особенно в районе нынешней Франции и Германии.
В этот период средняя температура на планете была на 6 градусов Цельсия ниже, чем сейчас. Уровень мирового океана был ниже на 135-150 метров, а толщина ледяного покрова на суше достигала 3-4 километров. Влажность на планете тоже была очень низкой. Это привело к уменьшению количества лесов и даже опустыниванию южной части Австралии. Хотя такие процессы наблюдается и сейчас.
Дополнительной неприятностью для выживших после ледникового периода животных стало падение метеорита в Мексиканском заливе. В феврале 2012 года Национальная академия наук США, опубликовав доклад, окончательно подтверждающий этот факт.
Можно ли отсрочить ледниковый период
Прошлый ледниковый период продлился около 100 тысяч лет. Межледниковый до этого длился около 125 тысяч лет. Такие цифры не дают возможность точно спрогнозировать дату начала следующего ледникового периода. Одно ясно точно — он будет! Но скорее всего, это будет относительно нескоро и пока закупаться гречкой не стоит.
Было время, когда Земля была покрыта льдом чуть ли не полностью.
С учетом развития современного общества, мы даже немного тормозим наступление нового ледникового периода тем, что усердно прогреваем зоны рядом с полюсами. Тем самым мы немного компенсируем неоднородность температуры на Земле. А еще мы строим каналы, которые изменяют баланс водного обмена между океанами. Конечно, этого недостаточно для полной отмены нового похолодания, но небольшую отсрочку мы даем себе сами.
Есть и то, что неподвластно нашей воле. Например, движения тектонических плит. Они в любой момент могут переместиться и это окажет на климат дополнительное влияние. С другой стороны это будет уже глобальной катастрофой и изменения климата будут волновать нас меньше всего. Другие катастрофы, например, падение метеорита, извержение супер-вулкана или атомная война, тоже могут изменить климат на нашей планете. В каждом из этих случаев в атмосферу выбросится много пыли и пепла, которые перекроют доступ солнечных лучей. За несколько лет это сможет сильно изменить распределение тепла на планете.
Если вы еще не подписаны на наш новостной канал в Telegram, самое время подписаться. Там очень много всего интересного, в том числе о ледниковых периодах и глобальном потеплении.
В завершение можно сказать, что несмотря на все наши технологии и умение строить отличные дома, нам будет очень сложно пережить ледниковый период, если он вдруг резко наступит. Из-за постоянного изменения толщины ледяного покрова, мы не сможем построить ничего нового. А существующие города будут разрушены километровыми массами льда, которые при этом будут перемещаться и просто сметут все, что ближе к полюсам.
Выжить в более теплых районах будет можно, но на Земле слишком много людей, чтобы сделать это с комфортом. В итоге жизнь превратится в выживание. Мрачный прогноз! Но бояться этого не стоит, ведь вероятность его наступления “одним днем” ничтожно мала. Так что пока живем.
Ледниковые периоды Земли — прошлые и будущие
Лёд — это целый мир, чуждый и враждебный всему живому. Сказочно прекрасная, серебристая под лучами Луны, ослепительно белая и голубая днём, эта фальшивая, ненадёжная твердь, образующая горы, арки, башни, пещеры, обжигает холодом. Нередко писатели, как Джордж Мартин в цикле «Песнь льда и пламени» или Грег Бир в «Планете-бродяге», видят в замёрзшей воде воплощение зла и смерти.
Множество фильмов-катастроф посвящено наступлению нового ледникового периода… Но с ледником тесно связаны и наши представления о буйной юности человечества, бегавшего с дубиной за мамонтом. Последней ледниковой эпохе мы даже кое-чем обязаны.
Эпохи, эры, периоды
Начать стоит с того, что, с научной точки зрения, ледниковый период не ушёл в прошлое вместе с мамонтами и дубинами, а продолжается по сей день. Геология выделяет ледниковые эры — огромные, продолжительностью в сотни миллионов лет, этапы истории нашей планеты, в течение которых климат был намного прохладнее современного. Каждая из таких эр наступала и прекращалась по своим, не всегда очевидным причинам. После окончания очередной ледниковой эры наступала термоэра — теплое время, когда практически не происходило оледенений. Сейчас идёт кайнозонская ледниковая эра, начавшаяся 65 миллионов лет назад.
Ледниковую эру геологи разбивают на интервалы — ледниковые периоды, во время которых приполярные регионы Земли занимают обширные ледники. Но и это ещё не всё. Внутри ледниковых периодов сменяют друг друга ледниковые и межледниковые эпохи, когда площадь покрытых ледником территорий увеличивается или уменьшается в несколько раз. Мы живём в очередную межледниковую эпоху.
Водяной лёд может существовать в 15 различных формах, различающихся особенностями кристаллической решётки. Но экзотические формы льда (более плотные, чем жидкая вода) образуются при очень высоком давлении. Кора Европы и других спутников планет-гигантов сложена преимущественно из экзотического льда (фото: NASA)
О климате первозданной Земли наука может лишь строить предположения разной степени обоснованности. Но раз уж была жидкая вода (это известно), то были и условия для её удержания в таком состоянии. Вероятно, в эпоху, когда лучи тусклого, ещё красноватого Солнца едва пробивались сквозь первичную, пыльную от частого падения астероидов атмосферу, состоящую из водорода, метана, аммиака и прочих вредных для здоровья газов, на Земле уже был лёд. Но следы оледенений возрастом четыре миллиарда лет едва ли будут найдены. Всей воды на планете в те времена не хватило бы даже на белый панцирь для одной современной Гренландии.
Очень странно выглядел в эту эпоху наш мир. Скованные холодом, ржаво-серые днём и поблёскивающие инеем на рассвете, безжизненные каменистые пустыни. Смёрзшиеся песчаные дюны. Бессмысленно взрезающие равнины русла пересохших рек — ведь во время великих оледенений осадки почти прекращаются. И колоссальные ледниковые щиты, раскиданные без видимой географической логики, — в тропиках, а не у полюсов. Ведь для образования ледников, кроме мороза, нужны ещё и снегопады. В Гуронскую же эру эволюция жизни шла своим чередом и даже добилась некоторых успехов. А значит, у экватора оставались незамерзающие моря, вода в которых могла испаряться, обеспечивая рост ближайших к берегам ледников.
Солнце постепенно разгоралось, вулканы исправно пополняли атмосферу газами, и в конце риасия Земля оттаяла. Следующий миллиард лет был довольно тёплым, хотя полярные шапки периодически возникали. Катастрофа повторилась 900 миллионов лет назад. Наступила вторая ледниковая эра — криогений. Это был самый холодный период в истории Земли. Он длился четверть миллиарда лет.
Снежно-белая поверхность Энцелада — спутника Сатурна — обладает наивысшим в Солнечной системе альбедо. Она отражает 99% падающего света. Но в эпоху криогения Земля могла поспорить с Энцеладом (фото: NASA, «Кассини»)
До конца причины похолодания не ясны. Оно могло стать результатом дрейфа континентов — в этот период суша расположилась необычно, образовав экваториальное кольцо. Из-за этого в холодный сезон — зимой в северном полушарии и летом в южном — в мировой океан не поступали тёплые течения из тропиков, он беспрепятственно охлаждался и замерзал. А летом уже не оттаивал, так как лёд эффективно отражает солнечные лучи. Дополнительным (или основным — версии разнятся) фактором оказалось снижение доли в атмосфере второго по важности парникового газа — углекислого. Растворяясь в воде, углекислота минерализуется, соединяясь с вымываемым из горных пород кальцием. Обычно снижение температуры тормозит этот процесс, так как покрытая ледниками суша перестаёт поставлять в океан соли. Но при экваториальном расположении континентов этот предохранительный механизм не сработал.
Так или иначе, в криогении наступающие с севера и юга ледники выползли из морей на берег и сомкнулись. Солнце на небосводе сияло уже почти так же ярко, как ныне, но белая, сверкающая поверхность планеты больше не воспринимала тепло. На экваторе температура редко поднималась выше −20 градусов. У полюсов же поверх обычного водяного льда намерзал «сухой» — кристаллическая углекислота. Моря замерзали в буквальном смысле слова. Это сейчас шельфовый ледник, стекая с суши, движется по дну до глубины 200, максимум 300 метров. Тогда, миновав континентальный шельф, глетчеры продолжали сползать по материковому склону до глубины 2000 метров, на поверхности нависая над дрейфующими ледяными полями отвесными стенами в полкилометра высотой. Отколовшиеся и унесённые в приполярные районы айсберги больше напоминали крупные острова с горными цепями.
Тяжесть ледяного панциря вдавливает Антарктиду в жидкую земную мантию на глубину 2,5 километра. Возможно, в эпоху криогения Земля формально могла считаться «планетой-океаном» — выше уровня моря оставался только лёд (фото: NASA)
Разумеется, в холодном аду не выжил никто, кроме бактерий. И долгое время считалось, что терять нечего, ибо в те дикие времена на Земле только они и обитали. Но теперь известно, что это не так. Многоклеточные существа появились более миллиарда лет назад, и к началу Криогения в морях водились весьма странные червеобразные твари, не родственные каким-либо ныне здравствующим животным. Если бы не катастрофическое оледенение, жизнь вышла бы на сушу намного раньше. Но это была бы совсем другая жизнь.
Бактерии же всё-таки уцелели в подлёдных озёрах и в горячих ключах. В морях даже сохранялись одноклеточные водоросли, немедленно принимающиеся за фотосинтез там, где сквозь трещины в ледяном панцире проникал хоть какой-то свет. Между тем в атмосфере потихоньку накапливалась углекислота, производимая вулканами. Земля оттаяла в эдиакрии — 635 миллионов лет назад, — и всё вернулось на круги своя.
До следующего раза.
Кайнозой
Третья ледниковая эра наступила в палеозое. Начавшись 460 миллионов лет назад в ордовикский период, она продолжалась весь силур, девон, карбон и завершилась лишь 230 миллионов лет назад — в середине триаса. Но по сравнению с эрой Гуронского оледенения и с криогением климат на планете мог считаться буквально курортным. Наступления глетчеров, трёхкилометровыми валами докатывающихся до субтропических широт, сменялись оттепелями, во время которых температура на планете мало отличалась от современной. Тем не менее первых успехов позвоночные добились в холодных, нередко посещаемых айсбергами, экваториальных морях. А в конце девонского периода рыбы полезли на сушу по вполне понятной причине — в воде они ужасно мёрзли. Трудно поверить, но и каменноугольный период тоже был очень морозным, — хотя именно в это время образовалась основная часть угольных залежей, а значит, Землю покрывали густые леса древовидных папоротников и болота.
Есть версия, что превращению обезьяны в человека во многом поспособствовали изменения климата, которые были вызваны начавшимся 2,5 миллиона лет назад плейстоценовым оледенением. Климат стал сухим, леса сменились саваннами, и предкам человека пришлось перейти к коллективной охоте (фото: Smithsonian Museum of Natural History)
В четвёртую, кайнозойскую ледниковую эру мы живём. Что позволяет нам её хорошо изучить. Собственно, кайнозойский период стал ледниковым лишь 34 миллиона лет назад, когда глетчеры, сползая с антарктических горных хребтов на равнину, после перерыва в 200 миллионов лет снова украсили планету южной полярной ледяной шапкой, полностью скрывшей Антарктиду лишь 13 миллионов лет назад. В северном же полушарии оледенение началось ещё позже. Холодать стало ещё при динозаврах — в конце мела. Это было связано с уменьшением концентрации углекислого газа в атмосфере. Но и в начале кайнозоя северное побережье Гренландии покрывали лиственные леса. Потом они сменились хвойными. Потом тундрой. Окончательно ледяной покров утвердился на острове только 10 миллионов лет назад.
Четвёртая ледниковая эра, таким образом, только начинается. Морозы крепчают. Глядя на следы глетчеров, в недавнем (по меркам геологии) прошлом доходивших до широты Киева и Волгограда, можно подумать, что теперь ледник отступает. Но это не так. Он просто берёт разбег.
Регулярные «приливы» и «отливы» глетчерных полей продолжаются уже 25 миллионов лет — с тех пор, как кайнозойский период стал ледниковым. Изменения климата обусловлены циклами, открытыми в начале прошлого века сербским учёным Митулином Минковичем. Под воздействием гравитации Луны и планет наклон земной оси изменяется в различных направлениях с периодами в 26 тысяч и 41 тысячу лет. Кроме этого, с периодом в 93 тысячи лет колеблется эксцентриситет («сжатость») земной орбиты. Свою лепту вносит Солнце, активность которого тоже меняется периодически.
Тепловая инертность крупных водоёмов огромна. Ладожскому озеру требуется три месяца, чтобы замёрзнуть, и столько же, чтобы оттаять
Условия для наступления ледника складываются в результате неблагоприятного сочетания астрономических факторов каждые 100 тысяч лет. Если в летние месяцы Земля находится в апогее (на максимальном расстоянии от светила), наклон оси особенно велик, а солнечная активность минимальна, количество получаемой северным полушарием энергии оказывается на 5−10% меньше нормы. Ледники увеличиваются, отражающая способность поверхности планеты растёт, что ведёт к дальнейшему охлаждению, и глетчеры продвигаются ещё дальше на юг.
Оледенение — самоподдерживающийся процесс, который продолжается до тех пор, пока похолодание не уравновесится снижением влажности. Растущие ледяные панцири поглощают воду, моря мелеют, их площадь сокращается, а низкая среднегодовая температура дополнительно снижает испарение. Из-за этого в атмосфере Земли становится меньше белых, хорошо отражающих свет облаков. Воздух разогревается и раскалённые ветры пустынь останавливают продвижение ледника.
В теории оледенения в северном полушарии должны чередоваться с наступлением льдов в южном. Но на практике этого не происходит. Южнее экватора слишком мало суши, плавучие же ледяные поля легко разрушаются течениями.
Безледниковый период
Наряду с экстремально холодными Земля переживала и жаркие эпохи. Юрский и меловой геологические периоды иногда именуются «безледниковой эрой». Во времена господства динозавров на планете, возможно, совсем не было многолетнего льда. Даже высоко в горах. Высокая концентрация углекислого газа в атмосфере в те времена создавала настолько мощный парниковый эффект, что средняя температура вод мирового океана составляла не 3,7 градуса, как сейчас, а 20 градусов!
Зона умеренного климата (где снег зимой всё-таки выпадал) начиналась в безледниковую эру лишь на побережье Северного Ледовитого океана. И простиралась до полюса, вблизи которого всюду, где имелась суша, паслись стада динозавров. Южнее побережья, до широты Архангельска, пролегала полоса субтропиков, а дальше начинался «зелёный ад» — душная сельва с дикими первобытными крокодилами.
Но южнее сороковой параллели припекало и крокодилов. Часть планеты, сейчас наиболее благоприятная для животной и растительной жизни, тогда напоминала калифорнийскую Долину Смерти. Только температура воздуха там колебалась у отметки +50 градусов круглый год, вынуждая даже самых стойких ящериц и жуков до наступления темноты отсиживаться в подземных убежищах… Известие о наступлении ледника они, должно быть, восприняли бы с огромным облегчением.
Текущая твердь
Удивительное зрелище представляют собой кальгаспоры, или «кающиеся монахи», — порождённые неравномерным таянием, склонённые в сторону солнца ледяные шипы. На склоне Эвереста, на леднике Кхумбу, высота «монахов» достигает 30 метров
Сотворённые изо льда и снега персонажи, такие как японская юки-онна, Снежная королева, Снегурочка, в сказках не редкость. И удивительно, что никому из фантастов не пришло в голову рассматривать ледник как живое существо, подобное океану Солярису. Глетчер питается и растёт, проявляя даже некоторую волю к самосохранению. Ведь чем больше пространства ему удаётся покрыть, тем холоднее становится в регионе и тем больше условий для его дальнейшего распространения.
Питается ледник снегом. Исключения существуют — например, один глетчер может пополняться льдом из другого, расположенного выше по склону, — но снег предпочтительнее. Выпадая на уже обледеневшую поверхность, снег не тает даже при положительной температуре воздуха. А если и подтаивает, то вода, просачиваясь глубже, замерзает вновь. В результате белый покров спрессовывается, превращаясь в фирн — плотную, но ещё не твёрдую благодаря множеству пузырьков воздуха массу. Фирн накапливается, сжимается под собственным весом, выдавливает воздух и на глубине 100-150 метров превращается в пористый глетчерный лёд. И тогда ледник оживает — начинает двигаться. Стеклянная хрупкость льда — фикция. Даже при небольшом давлении лёд течёт.
Текут ледники от зоны питания к зоне таяния. Небольшой глетчер может представлять собой впадину — ледоём, откуда расползаются ледяные реки, — или коническую шапку на вершине горы, опять-таки распадающуюся на отдельные потоки, которые образуют озёра, заводи, стремнины и даже ледопады на обрывах. На плоской же поверхности глетчер превращается в приплюснутый купол, под собственным весом равномерно растекаясь во все стороны. И следует отметить, что, если ледник достаточно велик, то «плоской» для него станет любая поверхность. Он сминает и погребает под своей массой даже горные цепи.
Загадочные антарктические оазисы возникают, когда подлёдная скала вспарывает и разваливает в стороны ползущий глетчер
Лишь океан способен остановить ледник, подобный Гренландскому (3,4 километра толщины) или Антарктическому (4,7 километра), — а ведь они жалкое подобие ледников древних! Морская, солёная, неохотно замерзающая вода подтачивает сползающий на шельф лёд, норовит выдавить его вверх, отрывая от дна. В конце концов море разламывает ледник на айсберги и уносит их к экватору.
Скорость течения глетчера в норме составляет лишь десятки метров в год, но она сильно зависит от подлёдного рельефа. Иногда возникают островки неподвижного «мёртвого» льда — попавшего в ловушку или оторвавшегося от основной массы. Но на крутых склонах скорость течения ледника может достигать одного километра в год и более. Благодаря прыти ледовые реки, бегущие с молодых гор Новой Зеландии и Огненной Земли, достигают зоны вечнозелёных лесов, скатываются, подобно обычным ручьям, между древесными стволами и кое-где даже низвергаются в море.
Случаются и катастрофические подвижки — сёрджи, когда ледник ускоряется до 300 метров в сутки. Но необходимое для этого давление так велико, что глетчер быстро лопается, крошится и устремляется далее по склону уже в виде потока из обломков льда и камня.
Фьорды — русла, прорезанные в камне стекающим в море льдом
Растекаясь от зоны питания, лёд следует не порожняком. Он несёт с собой фрагменты скалы, тяжёлым напором отламывая их от коренной породы. Куски камня глетчер использует как инструмент для растачивания и углубления русла — именно по этой причине фьорды так глубоки. Естественно, в процессе работы осколки тупятся, обкатываются и превращаются в валуны. Крупный ледник не мелочится, перетаскивая глыбы с поперечником в десятки метров на многие сотни километров. Так, на территории Москвы найдены доставленные глетчером фрагменты карельских скал. Валуны можно обнаружить всюду, где проходил ледник, но большая часть груза сбрасывается на его границе — в зоне таяния. Там образуются морены — тянущиеся на тысячи километров цепи курганов из принесённого ледником материала.
Век мамонта
На продолжении кайнозойской эры условия на Земле становились всё более суровыми. Три миллиона лет назад ледник, уже давно укрепившийся в Гренландии и на арктических островах, форсировал неглубокие моря и создал плацдармы на Аляске, на Лабрадоре, на севере Скандинавии, на полярном Урале и на плато Путорана. И оттуда ринулся на юг, слившись в единый массив площадью 35 миллионов квадратных километров и сделав большую часть Евразии и Северной Америки непригодными для жизни.
С тех пор на планете два полярных ледника. И северный в два с половиной раза больше южного. Но, в отличие от стабильного, раз и навсегда утвердившегося в очерченных океаном границах Антарктического панциря, Арктический ледник каждые сто тысяч лет ненадолго отступает на исходные позиции. Межледниковья, в одно из которых мы живём, продолжаются от 10 до 30 тысяч лет, — в зависимости от того, о каких широтах идёт речь. На побережье Гренландии, например, межледниковье заняло лишь несколько столетий.
Сталкиваясь и наползая друг на друга, поля плавучего пакового льда образуют баррикады-торосы, достигающие 20-метровой высоты
Человечество использовало последнюю оттепель с толком, успев создать цивилизацию. Тем не менее большая часть истории нашего вида, не говоря уже о древних предках, приходится на эпоху господства ледника. И представления о ней, бытующие в массовой культуре, очень далеки от действительности.
Ни мамонты, ни охотники на них, разумеется, не жили ни в арктических приледниковых пустынях, ни в тундре — такой, какую мы видим сейчас. Большинство привычных нам ландшафтов вообще исчезают в ледниковую эпоху, сменяясь другими. В частности, в моменты наступления ледника пропадает, скрываясь под глетчерами, зона вечной мерзлоты. А значит, нет места для тундры и лесотундры.
Иногда текущие с гор ледники несут на себе сераки — ледяные башни, высота которых может исчисляться десятками метров. Это очень неустойчивые, а потому опасные для альпинистов образования
Исчезают с наступлением ледника и зоны таёжных, смешанных и лиственных лесов. Ведь климат становится очень сухим. Зато сразу за узкой полосой каменистых арктических пустынь, уже в десятках километров от границы глетчерных полей, начинаются пышные тундростепи. Весной, после таяния снегов, равнины покрываются густым травяным ковром высотой в человеческий рост. А летом, когда температура воздуха достигает 40 градусов — ведь Солнце на границе умеренных широт и субтропиков и в ледниковые эпохи светит так же ярко, — трава высыхает на корню, чтобы осенью промёрзнуть и уйти под тонкий слой снега, превратившись в готовое сено.
Тундростепь обеспечивала пищей неисчислимые стада травоядных, в том числе и мамонтов. Но зимой она превращалась в очень неуютное место. Точно так же, как сейчас в Антарктиде, скатывающиеся с купола ледника тяжёлые массы холодного воздуха порождали непрерывный многомесячный буран, быстро остужающий раскалённую степь до −40 или −50 градусов.
Последние измельчавшие мамонты вымерли на острове Врангеля 3,5 тысячи лет назад — на пике межледниковья климат в Арктике был мягче. В прошлом веке снова стало чуть теплее, и на острове смогли прижиться овцебыки и олени карибу
Но отступать было некуда. Оставшиеся у экватора саванны и леса отделялись от тундростепей широкой полосой пустынь и полупустынь. Первобытные охотники укрывались в пещерах и перекрытых бивнями мамонта землянках и коротали дни, ругая суровый климат. Сами же мамонты просто поворачивались кормой к ветру и старались не обращать на него внимания. Мохнатые слоны пережили не меньше полутора десятков наступлений ледника, который загонял их к обмелевшему Чёрному морю. Межледниковья, во времена которых мамонтам приходилось радикально менять образ жизни, беспокоили их больше.
Останки мамонтов встречаются в вечной мерзлоте до самого побережья Ледовитого океана. Там они жили в периоды, когда климат становился тёплым и влажным, мерзлота исчезала до самого моря и современные тундры и редколесья сменялись заросшими густым кустарником арктическими лугами. Теснимые лесами, которые занимали место тундростепей, мамонты отступали на крайний север. Где и тонули в болотах, чтобы спустя сотни и тысячи лет, после похолодания климата, оказаться впаянными в мерзлоту.
Ледниковый период будущего
«Зима близко!» — любимая присказка Старков из мира «Песни льда и пламени», отличающегося крайней нестабильностью политических и климатических условий. Так вот, зима действительно близко. У нашего, реального мира те же проблемы, что и у континента Вестерос.
Кайнозойское оледенение произошло по геологическим меркам совсем недавно, а катастрофические масштабы приняло и того позже — уже в эпоху наших предков. Вероятно, это будет последняя ледниковая эра в истории Земли, ведь светимость Солнца постепенно возрастает. Но до тех пор наше межледниковье кончится. В ближайшие 20-30 миллионов лет климат на планете будет становиться суровее.
Может показаться, что надвигающийся пик кайнозойского оледенения — опасность, грозящая в перспективе столь отдалённой, что ею со спокойной совестью можно пренебречь. Но множество накладывающихся астрономических циклов могут значительно повлиять на среднегодовую температуру. И в будущем небольшие колебания климата способны создать человечеству серьёзные проблемы.
Современный климатический оптимум кончился. Но и в прошлом веке в Европе уже не было так тепло, как в предыдущий оптимум X-XIII веков, когда в Шотландии и на Лабрадоре рос виноград, а почти безжизненное ныне побережье Гренландии зеленело сочными травами. И до конца кайнозоя, скорее всего, Гренландия «Зелёной страной» уже не станет. Зато холода XIV-XVII веков, «малого ледникового периода», в будущем покажутся сущей ерундой. Современный межледниковый период, начавшийся 12 тысяч лет назад, тоже подходит к концу.
Завершилась и оптимальная фаза великого четырёхсоттысячелетнего климатического цикла, который в свой разгар, в самую жару, четверть миллиона лет назад остановил Днепровское оледенение на широте Киева. А значит, второй раз этот номер уже не пройдёт и следующий девятый вал ледника соединится с горными глетчерами Кавказа и Альп.
Тающая Гренландия (Christine Zenino / Flickr)
Если верить теоретическим предсказаниям, похолодание должно вот-вот начаться. Пока, правда, между теорией и реальностью наблюдаются расхождения, — и будоражит умы именно наблюдаемое таяние льдов. Но это совершенно нормально. Если бы на Земле хоть что-то делалось разумно, как следует и в срок, то кто бы нас сюда пустил?
Если же говорить всерьёз, то сейчас человеческая деятельность, способствующая увеличению парникового эффекта и росту глобальной температуры, с успехом противостоит космическим силам, ответственным за наступления ледников. Но исход этой неравной борьбы предрешён. Зима близко. Ледниковый период не кончился. Он впереди.