Откуда мы знаем, какая температура была на Земле давным-давно? 11 картинок и текст 207742 Сейчас нам это может показаться странным и даже нелепым

Откуда мы знаем, какая температура была на Земле давным-давно? 11 картинок и текст

14

Сейчас нам это может показаться странным и даже нелепым – однако всего-то каких-нибудь двести лет назад учёные совершенно не задумывались о том, что температура, влажность и другие природные условия на Земле могут как-то изменяться.
Нет, само собой, cведения о засухе, голоде, или лютом морозе, погубившем плодовые деревья в садах, тщательно заносились в летописи. Например, больше восьмисот лет назад, русский летописец писал: "И на ту осень бысть зима зла вельми, тако, иже в нашю память не бывала николиже..."
Но представить себе какие-то глобальные изменения климата (да и не только климата) люди не могли.
Однако люди пытливые, наблюдательные, не только учёные – даже просто любители собирать красивые камни или природные редкости – и в те далёкие времена иногда находили в земле странные вещи. Скажем, окаменелые кости и зубы каких-то огромных животных. Или морские раковины – это на суше-то! Или, скажем, посреди зелёного луга лежит огромный каменный валун, хотя гор рядом нет и в помине. Откуда же он взялся? Коралловый риф Девонского периода (Россия Свердловская область)
«Какие же вы глупые вопросы задаёте, милейший! – отвечали тогдашние эксперты, профессора и академики. – Даже дети знают, что Бог наказал землю Всемирным Потопом, и бушевала страшная буря сорок дней и сорок ночей, вот и погибли тогда неведомые нам древние твари, и огромные камни заносило волнами туда, где быть им не должно!».

В представлениях учёных того времени природа Земли и её климат были неизменными – такими, какими их создал Бог.

«Род приходит и род уходит, а земля пребывает вовеки. Восходит солнце и заходит солнце, и спешит к месту своему, где оно восходит. Идет ветер к югу, и переходит к северу, кружится, кружится на ходу своем, и возвращается ветер на круги свои».

Эта цитата из библейской книги Екклесиаста была универсальным аргументом «для особо любопытных».

Когда швейцарский натуралист Жан-Пьер Перроден в 1815 году прогуливался по красивейшей долине Валь-де-Бань, его внимание привлекли гигантские гранитные камни, лежащие то здесь, то там. Какой же невероятной силой должны были обладать волны Всемирного Потопа, чтобы двигать такие чудовищные валуны?

Принесенный ледником гранитный валун
Осмотрев внимательно камни, учёный заметил на их поверхности характерные борозды, царапины. Такие царапины ему были хорошо знакомы – их оставляют ледники в горах; Перроден как раз был большим знатоком ледников Швейцарии. Именно тогда он и предположил, что Всемирный Потоп тут не причём, – просто когда-то очень давно на Земле была «ледниковая эпоха», и зелёные альпийские долины были покрыты многометровой толщей льда...

Так вот, коллеги учёного подняли его на смех, чуть не объявили сумасшедшим, и «ледниковая теория» долго считалась абсолютно «ненаучной».

Однако количество «странных» находок с годами росло, и становилось ясным, что библейские рассказы явно что-то недоговаривают (или знают далеко не всё). Натуралисты находили в холодной Шотландии окаменелые панцири теплолюбивых черепах и отпечатки листьев растений, которые в наше время растут только в тропическом климате. Не означает ли это, что когда-то, сотни тысяч лет назад, климат на Британских островах был намного теплее? В горах Юра во Франции находили огромные раковины древних моллюсков – аммонитов. Получается, горы были залиты морем? Однако всё это были чистые теории, а учёным нужны результаты исследований, настоящие научные доказательства, результаты опытов, конкретные цифры и факты! «Ну и что, что в Шотландии нашли отпечатки листьев пальмы!» – возражали скептики. «А может, это была такая древняя морозоустойчивая пальма?»

В 1892 году в России, в журнале «Метеорологический вестник» была опубликована статья «Деревья, как летопись засух». Автором статьи был Фёдор Шведов, профессор Новороссийского университета. Наверное, всем вам известны красивые «узоры» на стволах спиленных деревьев – годичные кольца. Профессор Шведов больше десяти лет тщательно изучал ширину годичных колец и сопоставлял их с местными данными погоды:

...Рассматривая поперечный срез ствола я заметил, что годичные кольца следовали в отношении толщины определённому порядку, создавая зоны сгущения и разрежения. В особо засушливые 1881 и 1882 годы кольца на деревьях оказались необыкновенно тонкими...

Годичные кольца дерева
Деревья, как известно, живут долго. В лесах есть дубы, которым почти тысяча лет! Но это не рекорд – американское дерево секвойядендрон (оно же «мамонтово дерево») может жить свыше трёх тысяч лет. А в горах США и Мексики растёт дерево, которое называется «остистая сосна». Отдельные экземпляры остистых сосен могут жить по пять тысяч лет, представляете?

Растут деревья неравномерно. Весной, когда наступает тепло, дерево начинает расти быстро, образуя под корой крупные клетки камбия светлого цвета. Когда приходит жаркое лето, клетки камбия становятся мельче, темнее. Осенью дерево засыпает и прекращает расти до следующей весны. Так за год образуется одно кольцо. Профессор Шведов своими наблюдениями доказал, что по ширине годичных колец на спиленной древесине можно очень точно (буквально с точностью до года!) сказать – какой была погода в прошлом в тот или иной год, было ли жарко или просто тепло, много ли выпадало дождей, насколько морозной была зима и так далее. Так на свет родилась совершенно удивительная наука – палеоклиматология, то есть «наука о климате в прошлом».

Срез окаменевшего дерева
Американские учёные, исследуя годичные кольца тех самых остистых сосен Калифорнии и Невады, пришли к выводу, что в 1453, 1601, 1884, 1902, 1941 и 1965 годах в этих краях было очень холодное лето. Они сверили полученные данные с имеющимися записями метеорологических станций – цифры совпали абсолютно верно! Многолетние усилия позволили исследователям создать подробную «дендрохронологическую шкалу» – от греческих слов «дендрон» («дерево») и «хронос» («время»). И эта «шкала» чётко показала – климат на Земле не является неизменным. Скажем, около пятисот лет назад в Европе был «малый ледниковый период» с очень холодными и суровыми зимами – даже в солнечной Франции. А вот тысячу лет назад, наоборот, был «климатический оптимум» и погода на планете была намного теплее, чем сейчас. Например, в Гренландии сажали ячмень и даже пшеницу!

«Но деревья всё-таки живут тысячи лет – но не десятки и сотни тысяч!» – скажете вы. «А как насчёт миллионов лет назад, а?». Правильное замечание. Изучение годичных колец деревьев стало исторически первым «маркером климата», обнаруженным людьми. Однако дальнейшем были придуманы и другие «маркеры», позволяющие очень даже неплохо и довольно точно сказать: а какая погода была тогда-то и тогда-то? Какая температура воздуха? А температура и солёность воды в океане? А какая влажность?

Скажем, выяснилось, что «годичные кольца» образуют не только деревья, но и раковины моллюсков, и известковые скелеты морских кораллов.

Годичные кольца дерева и раковины моллюска
Материал кораллового скелета (который в ювелирных магазинах и магазинах сувениров продают под названием «коралл») – обыкновенный известняк, карбонат кальция, химическое соединение кальция, углерода и кислорода. Так вот, изменение соотношения разных изотопов кислорода в годичных кольцах коралла позволило учёным отследить (год за годом!) и температуру воды в океане, и её солёность.

Известковый скелет кораллового полипа
А окаменевшие древние коралловые рифы – весьма распространённая на Земле штука. Скажем, знаменитая гора Ай-Петри в Крыму – это, по сути, окаменелый коралловый риф юрского периода (того самого, в котором жили динозавры).

Гора Ай Петри в Крыму – это коралловый риф юрского периода
Вот и получается – во-первых, мы знаем, что 200 миллионов лет назад, в юрском периоде, там, где сейчас возвышается гористый южный берег Крыма с его знаменитыми курортами, было море. А во-вторых, что море это было очень тёплое и сильно солёное! В наши дни в Чёрном море кораллов нет – вода Чёрного моря для кораллов слишком холодная и опреснённая (в ней всего 18 граммов соли на литр воды, а кораллам надо раза в два больше).

Другой хороший «маркер изменений климата» – окаменевшая пыльца растений и отпечатки листьев. Геологи довольно часто находят в горных породах и то, и другое. А учёные-палинологи, то есть специалисты, изучающие древнюю пыльцу растений, по одной только форме пыльцевого зерна часто могут легко сказать – от какого растения эта пыльца. Скажем, недалеко от Москвы в отложениях, которым около трёхсот тысяч лет, нашли пыльцу бука. Но это странно – в наше время под Москвой вы не найдёте буковых лесов! Буковые леса встречаются, например, в Крыму, в Карпатских горах, в Греции, в Албании, в общем, там, где не бывает суровых зим. А это означает, что и климат Московской области триста тысяч лет назад был намного более мягким, субтропическим, «как в Сочи».

Окаменевшая пыльца древних растений
Для определения древнего климата также используются окаменевшие остатки микроскопических организмов, обладающих минеральным скелетом из карбоната кальция или диоксида кремния – диатомовых водорослей, фораминифер, радиолярий и других. Химикам довольно давно известно, что кислород на Земле представлен двумя основными разновидностями (изотопами): кислород-16 и кислород-18. Больше всего (99,8%) кислорода-16, кислорода-18 очень мало (всего две десятые доли процента). Так вот, оказалось, что соотношение между этими изотопами кислорода зависит от температуры морской воды. Измеряя это соотношение (как говорят учёные, «дельту-О-18»), можно довольно точно определить температуру, при которой жили и росли древние микроскопические организмы!

Что же показали все измерения учёных? Оказалось, что климат на нашей планете изменялся, изменяется и наверняка будет изменяться. Скажем, примерно 55 миллионов лет назад на Земле был так называемый ПЭТМ, «палеоцен-эоценовый термический максимум». Средняя температура на планете была на пять-восемь градусов выше современной – и не думайте, что восемь это «мало». Это очень много!

Земля во время палеоцен-эоценового термического максимума
В отложениях с северного полюса той эпохи учёные нашли окаменевшие остатки плавающего папоротника азоллы – а это означает, что даже на северном полюсе тогда царствовал субтропический климат, как сейчас в Крыму или на побережье Средиземного моря. В Южной Германии того периода простирались самые настоящие тропические джунгли, как в современной экваториальной Африке!

Типичная природа палеоцена в современной Европе. Вот откуда "морозостойкая" пальма!
А вот 25 тысяч лет назад на Земле наступил МПО, то есть «максимум последнего оледенения». Средняя температура была, напротив, на шесть градусов ниже современной.

Карта Европы во время максимума последнего оледенения

В Московской области и даже в Крыму тогда простирались холодные и безлесные тундровые степи, по которым бродили мамонты и шерстистые носороги. А весь север Европы – Финляндия, Швеция, Дания, Великобритания – был покрыт слоем льда толщиной в несколько километров, как современные Гренландия или Антарктида.