Читать книгу "Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога - Маршия Бьорнеруд"

В то время как верхние слои океана постепенно насыщались кислородом, есть свидетельства того, что более глубокие слои оставались в переходном состоянии раннего протерозоя. В таких стратифицированных условиях железосодержащие минералы продолжали забирать из глубоководных слоев драгоценный фосфор, сохраняя его на своей поверхности, — подобно жуликам, которые контрабандой вывозят из бедной страны ценную валюту в подкладке пальто. Это, в свою очередь, вызывало хронический недостаток фосфора в верхних слоях, что сдерживало биологическую продуктивность, ограничивало захоронение органического углерода и в результате препятствовало увеличению концентрации кислорода в атмосфере[75].

Этот «голодный» режим заставлял организмы переходить на диеты с низким содержанием фосфора и развивать новые стратегии рециркуляции. Но во всем остальном эволюция, казалось, выжидала время. Несмотря на относительное биоразнообразие, жизнь по-прежнему оставалась одноклеточной; в океанах процветали планктонные виды, включая некоторых эукариотических гигантов, известных как акритархи, которые достигали 0,8 см в диаметре, а береговые линии по всей планете были покрыты коврами из строматолитов. Этот мирный и спокойный протерозойский эон получил среди геологов неофициальное прозвище «скучного миллиарда лет». Однако это название в духе Гомера Симпсона абсолютно несправедливо и вводит в заблуждение, подобно тому как учебники по истории основное внимание уделяют только войнам, а длительные периоды мира и созидания пропускают как «время, когда ничего не происходило».

Во-первых, такое длительное поддержание равновесия может служить примером того, как нам, людям, следует изменить свои биогеохимические поведенческие модели, чтобы предотвратить надвигающуюся экологическую катастрофу, которая является результатом неконтролируемого потребления ограниченных ресурсов и колоссального дисбаланса между производством и удалением атмосферных газов. В отличие от нас, представителей голоценовой эпохи, земляне в протерозойском эоне «соблюдали» фундаментальные принципы устойчивого существования: весь интенсивный геохимический товарообмен происходил в рамках замкнутых циклов, где отходы одной группы микробных производителей были сырьем для другой.

Во-вторых, именно в ходе этого «скучного» миллиарда лет сформировались прочные ядра современных материков, когда в результате перехода Земли к новому тектоническому режиму произошло соединение блоков древней архейской коры (кратонов) и затем их постепенное обрастание вулканическими дугами. Породы фундамента, находящиеся у меня под ногами в моем родном Висконсине, а также скрытые под чехлом более молодых отложений по всему Среднему Западу и плато Великих равнин, почти все сформированы в ходе протерозойских горообразовательных процессов в течение «скучного» миллиарда лет, когда к древнему Канадскому щиту были присоединены обширные участки континентальной коры (рис. 11). В это, возможно, «скучное», но продуктивное время на Земле шло интенсивное инфраструктурное строительство — еще одна полезная практика, которую следовало бы позаимствовать нам, современным обитателям планеты.

Возможно, потому, что протерозойские породы и их история так хорошо мне знакомы, — некогда великие хребты Пеноки и Барабу в районе Верхнего озера, яростные вулканы над горячими точками в центральном Висконсине, огромный рифт Мидконтинента, почти разрывающий Северную Америку надвое, — «скучный миллиард лет» не кажется мне таким уж далеким временем. Меня охватывает приступ иррациональной печали при мысли о том, что примерно через такой же промежуток времени в будущем, т. е. где-то через 1,5 млрд лет, окно обитаемости для нашей планеты будет закрыто. Солнце, которое постепенно разгорается все ярче (по самым консервативным оценкам, на 0,9 % за 100 млн лет), станет настолько горячим, что океаны начнут испаряться, а повышение концентрации водяного пара в атмосфере запустит бесконтрольный парниковый эффект[76]. Солнечная радиация будет расщеплять молекулы воды на водород и кислород, которые будут улетучиваться в космос. Другими словами, если жизнь на Земле стала возможной 3,8 млрд лет назад, когда закончилась интенсивная метеоритная бомбардировка, к настоящему моменту истекло почти три четверти периода, когда наша планета пригодна для обитания. Тем не менее мы должны быть благодарны за огромное количество отведенного нам времени, которое мы получили благодаря тому, что Земля принадлежит к системе желтой карликовой звезды со сроком жизни 10 млрд лет. Звезды всего вполовину больше Солнца живут в среднем около 3 млрд лет — что по земным меркам равно промежутку времени от рождения планеты до середины «скучного миллиарда лет». Как видите, Земля — настоящий долгожитель.

Самая длинная зима

Возможно, наша планета так бы и продолжала вести размеренный и спокойный протерозойский образ жизни, если бы около 800 млн лет назад новая тектоническая система не согнала бóльшую часть континентальной коры в один большой материк в экваториальной зоне. Геологи называют этот древний суперконтинент Родинией, от русского слова «родина». Как и все континенты, Родиния была лишь врéменной структурой и примерно 750 млн лет назад в результате рифтогенеза начала распадаться на части, что привело к образованию в тропических широтах новых протяженных береговых линий. Реки, питаемые мощными тропическими ливнями, несли осадочный материал и вымываемые из горных пород химические элементы в море, насыщая прибрежные воды питательными веществами и тем самым создавая условия для бурного роста микроорганизмов. Впервые в истории планеты изъятие органического углерода и его захоронение в осадках на континентальных шельфах достигло таких объемов, что привело к резкому снижению концентрации СО2 в атмосфере — и запустило процесс глобального похолодания.

В полярных регионах начали разрастаться нетающие ледяные шапки, которые увеличивали альбедо, или отражательную способность поверхности Земли, что, в свою очередь, способствовало ее дальнейшему охлаждению — классический пример положительной обратной связи. Несмотря на расширение ледникового покрова, углекислый газ продолжал в больших количествах выводиться из атмосферы через захоронение органического углерода и интенсивное химическое выветривание горных пород в низкоширотных регионах Родинии (посредством того же механизма Гималаи сократили концентрацию атмосферного СО2 и способствовали охлаждению Земли в кайнозое). Когда площадь ледникового покрова достигла критической точки, эффект альбедо вверг планету в состояние вечной зимы, превратив ее в «снежный ком».