25757-1 (707531), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Кто тут ближе к истине — предмет дискуссий.
Вот еще одна гипотеза, очень популярная среди современных ученых. В ней главное — непостоянство содержания углекислого газа в атмосфере. С ним тоже, как вы помните, может быть связан парниковый эффект.
Ленинградский ученый, член-корреспондент АН СССР М. И. Будыко в конце 70-х гг. сделал интересные расчеты. Он произвел как бы оценку масс известняков и углеводородов, отложившихся в земной коре в разные геологические периоды. И отсюда вывел, как менялось, начиная с кембрийских времен, содержание углекислого газа в атмосфере.
Менялось, оказывается, сильно. Сегодня его концентрация упала до трех сотых процента. А 600 млн. лет назад была раз в десять больше. Уже в ордовике и силуре, то есть спустя 100 млн. лет, она начала уменьшаться. Но в девоне (еще через столько же) снова взвилась вверх — достигла почти половины процента. Правда, с той поры стала неуклонно снижаться. Неравномерно, с временными подскоками, но снижаться.
Все это выглядит особенно красноречиво в сопоставлении с рядом других расчетов. Первые касаются степени зависимости парникового эффекта от состояния атмосферы. Если бы в ней сегодня углекислого газа уменьшилось вдвое, это снизило бы среднюю температуру на Земле на 3—5°С. А если бы углекислоты вдвое возросло, то потеплело бы градуса на 2—4 (для полярных областей даже больше — на 5—9°С). Каков же должен был быть эффект во времена пиковых подскоков — в 10 раз и более!
Правда, тут надо учесть, что при большом повышении температуры происходит то, о чем говорится в предыдущей гипотезе,— усиливается испарение океана, Землю все плотнее окружает многослойная облачность, поверхность планеты недополучает солнечной энергии и потепление сокращается. Но это уже, так сказать, нюансы. Главное в прямой зависимости: больше углекислого газа в атмосфере — на Зеэдле теплее.
Справедливость зависимости была как будто бы Подтверждена и тогда, когда научились о приемлемой точностью (до полуградуса) определять палеотемпературы.
Тогда, похоже, изобрели «геологический градусник».
Его действие основано на соотношении изотопов кислорода—16 и 18. Дело в том, что в водяных парах концентрируется больше легкого изотопа 16. Чем холоднее воздух, тем труднее в нем удерживаться кислороду.
18, он возвращается обратно в океан. И наоборот, чем теплее на Земле, тем меньше в морской воде этого тяжелого изотопа. Однако где же раздобыть сегодня пробу той бирюзовой волны, что весело окатывала берега, скажем, меловых или горских континентов?
Задача не так безнадежна, как может показаться.
Тут есть одна хитрость. Коль скоро в морской воде существует определенное соотношение изотопов кислорода, то оно будет сохраняться во всех веществах, содержащих этот элемент и присутствующих в океане. Во всех, в том числе и в углекислом кальции, из которого многие жители подводного царства строят свои раковины.
Находить древнейшие, хорошо сохранившиеся раковины тоже непросто. Но это уже реальное занятие.
А дальше — вопрос совершенства техники химического
анализа. От нее — точность определений соотношения
изотопов кислорода в раковине. А значит, и достоверность палеотемпературы тех океанских вод, в которых; некогда пребывал давно исчезнувший хозяин подводного домика.
Таким «градусником» и удалось измерить средние палеотемпературы на поверхности Земли вплоть до кембрия. На графике это выглядит как волнистая кривая с буграми и ямами.
Так вот, ход кривой во многом совпадает с колебаниями концентрации углекислого газа в атмосфере в течение тех же сотен миллионов лет. Похожие подъемы и провалы. В девоне (400 млн. лет назад), когда средняя температура земной поверхности" поднималась до
очень высокой отметки — до 28°С, содержание углекисло
ты в воздухе составляло 0,45 процента — в 15 раз больше, чем сейчас (современная средняя температура земной поверхности 14°С). В юрском и начале мелового периода (200—100 млн, лет назад) уровень углекислоты достигал 0,25 процента, и климат был соответственно теплым: 22—27°С.
Но есть и серьезные несовпадения кривых. Конец ордовика (450 млн. лет назад) и силур отмечены оледенением, температура тогда упала ниже современной, а концентрация углекислоты была существенно выше. Еще раньше, в позднем кембрии, наоборот, при относительно пониженном ее уровне климат был очень теплом.
Эти противоречия не позволяют ряду ученцх согласиться с тем, что основной виновник сильных колебаний земных климатов найден. Они за признание другой гипотезы. В той главное — смена наступлении океана на сушу и отступлений (трансгрессий и регрессий).
Когда затопляются большие пространства материков, поверхность Земли уже иначе, чем прежде, отражает солнечную энергию, и это якобы все решает. Вода действительно поглощает существенно большую долю солнечного излучения, нежели суша, в некоторых случаях раз в десять (по сравнению с пустынями). Поэтому во время трансгрессий, когда очень сильно увеличивается пространство, захваченное морями и океанами, отражается гораздо меньше солнечной радиации. И потому на Земле должно наступить потепление. Климат будет более влажным. Ну а во время регрессии, наоборот, увеличивается площадь суши, и всему механизму отражения — поглощения полагается работать в противоположном направлении и приводить в конечном счете к похолоданию, к большей сухости атмосферы.
Такова гипотеза: смена трансгрессий и регрессий— двигатель долговременных климатических колебаний на нашей планете.
Подтверждается ли она? Отчасти да. Скажем, начало величайшего наступления океана в кембрии -(570 млн. лет назад) действительно совпадает с потеплением. То же происходит и в начале мелового времени (135 млн. лет назад). Пермокарбоновое оледенение (300 млн. лет назад) приходится на регрессию.
А дальше, увы, противоречия. Ордовик-силурийское оледенение как будто связано с регрессией. Но она была относительно непродолжительной и, главное, произошла на фоне длительной трансгрессии — крупнейшей в палеозое, когда уровень океана поднимался на 300 м выше современного. И еще. Начало теплой и влажной юры (185 млн. лет назад) —это продолжение одной из самых глубоких регрессий океана. Он отступил, обнажив огромные пространства суши. Однако «полагающегося» похолодания не наступило.
Вот такие есть несовпадения, мешающие и эту гипотезу признать справедливой.
Что же остается? Опять с надеждой вглядываться в космические дали? Не найдется ли там еще что-нибудь подходящее для управления земными делами? Известно, например, время оборота Солнечной системы вокруг центра галактики — галактический год продолжительностью 230 млн. лет. Некоторые климатологи уже примёриваются к этому циклу: совпадет — не совпадет?
Между тем их оппоненты справедливо утверждают, что силы земные далеко еще не познаны. Только искать неизученное следует не в ближайших пределах, не на поверхности.
По их мнению, наиболее вероятные колебатели климатов— все-таки углекислый газ и подвижность уровня гидросферы, А как же противоречия? Оказывается, таковые существуют лишь до тех пор, пока не задаешься вопросом об устройстве механизма, регулирующего прибыль и убыль
углекислого газа в атмосфере, и пока не спрашиваешь о причинах трансгрессий и регрессий.
Что ж, давайте зададим себе и эти вопросы.
Основные поставщики углекислоты — рифты и вулканы. Колебания концентрации углекислого газа в атмосфере во многом совпадают с тем, в каком количеств* поступали на поверхность Земли вулканические породы Эти поставки тоже были неравномерны. Отчего? «Оттого, что с разной скоростью происходило перемещение плит»,— утверждают мобилисты.
Да ведь и спрос на углекислый газ не был всегда постоянным. То «вошли в моду» скелеты, то растительность заполонила материки... Потребление росло. Огромное количество углекислоты, законсервированной в морских осадочных отложениях, ушедших на сушу, в значительной степени изымалось из оборота. Отсюда, по-видимому, неуклонное снижение ее концентрации, начиная с девона. Бывало, конечно, что потребителей становилось меньше. Тогда соответственно и концентрация не снижалась.
Теперь надо поинтересоваться, отчего могли наступать трансгрессии и регрессии Мирового океана.
На этот счет известны принципиально различные точки зрения. Фиксисты, отрицающие дрейф континентов, видят причину только в вертикальном перемещении блоков суши, вызывавшемся периодическим разогревом и охлаждением верхней мантии. Тут остается совершенно непонятным, как возникают сами тепловые метаморфозы. Не говоря уж о том, что абсурдно предполагать, будто все материки могли разом, словно по команде, опускаться или подниматься. Между тем глобальность трансгрессий и регрессий доказана.
Среди мобилистов наиболее признана идея известного американского исследователя Тихого океана Генри Менарда из Скриппсовского института в Калифорнии. Суть ее в следующем. Изменяется сам объем океанских впадин. Образование протяженных срединных хребтов на дне океана должно вытеснять огромные массы воды и приводить к повышению его уровня. Временная смена режима строительства подводных гор способна действовать в противоположном направлении.
Подсчет объема поступившего из подводных рифтов материала за последние 160 млн. лет подтвердил реальность идеи Менарда. С конца юры и в течение почти всего мелового времени (J40—80 млн. лет назад) уровень океана должен был все время повышаться, а затем, начиная с верхнего мела, падать. Так следовало из расчетов. Так было и по сведениям полевых геологов. Может, случайное совпадение?
Олег Георгиевич Сорохтин из Института океанологии АН СССР (мы с ним уже встречались) решил углубить идею Менарда, отправившись с ней в более ранние палеозойские времена. Но здесь дно современного океана уже неважный помощник — пород древнее юрских там нет (не случайно идею Менарда проверяли на сравнительно молодом материале). Как быть?
Сорохтин сделал чисто теоретические расчеты для всех последних 600 млн. лет, включая более близкие к нам мезозой и кайнозой. Он резонно рассудил, что если его, скажем, мезозойские результаты не придут в противоречие с геологическими реальностями, то, значит, можно будет считать близкими к истине и выкладки по палеозою.
А исходил он еще вот из чего, Трансгрессии должны наступать тогда, когда увеличивается скорость спрединга (раскрытия океанскрто дна). Дело в том, что в это время образуется хребты с пологими склонами (подтверждается рельефом современного Восточно-Тихоокеанского поднятия, где скорость спрединга от 5 до 18 см в год). Такие хребты — это более тонкие плиты, расходящиеся в обе стороны от рифта. А чем тоньше Плиты, тем они легче и не так глубоко тонут, остывая По пути к океанским окраинам. Но более высокое положение дна это, в сущности, и есть подъем всей чаши океана, а значит, и уровня воды.
Когда же дно раздвигается медленнее, склоны срединных хребтов круче (так- выглядит дно в Атлантике, где спрединг нетороплив — от 2 до 4 см в год). Отяжелевшие плиты, расходясь, ниже погружаются в разогретую пластичную верхнюю мантию. Общий объем океанских впадин растет, а уровень воды в них, понятно, падает. Моря отступают с материков. Начинается регрессия.
Это, конечно, была чистая теория. Однако лишь до тех пор, пока Сорохтин не сопоставил ее с реальностями современного океанского дна. Кое-какие отклонения обнаружились, но не настолько существенные, чтобы усомниться в справедливости самой идеи пульсирующего раскрытия рифтов.
Выходит, все дело в скорости спрединга? Но от нее же зависит и степень дегазации мантии, то есть сколь велик будет прямой приток углекислого газа в атмосферу. Кроме того, чем быстрее раскрываются рифты, тем активнее становится также поддвиг плит, и там, в зонах субдукции, больше перерабатывается морских пород, в которых законсервирована колоссальная масса углекислоты. Она частично возвращается в атмосферу.
Получается, что колебания уровня океана и колебания состава атмосферы должны происходить почти синхронно.
По-видимому, так порой и бывало. В девоне, триасе, мелу. И только. В другие же времена синхронность или лишь угадывается, или ее нет совсем. Почему? Ну конечно, все дело в потребителях углекислого газа. Смотрите.
Ордовик и силур — в общем-то, развитие трансгрессии, хотя и осложненное непродолжительным отступлением океана. Но кембрийское «поветрие» обзаводиться скелетами уже распространилось настолько широко, что начинает «выедать» (вместе с кальцием) углекислый газ из океана и косвенно из атмосферы. Концентрация его там падает. А с ней и средняя температура на поверхности планеты. Чему, надо думать, также способствовала кратковременная регрессия. К тому же и суша тогда объединилась в два крупных континента, а Южный полюс пришелся на один из них. В результате — памятное оледенение.
Кстати, здесь, пожалуй, можно поискать ответ на вопрос о причинах выхода растений на сушу. Но поискать, разумеется, не на путях «колонизации» или захвата свободных экологических ниш. Совсем в другой стороне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
