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

Между тем погода все больше «сходит с ума». С начала этого тысячелетия мы уже пережили десять самых жарких лет за всю историю метеонаблюдений. «Самое сильное за 100 лет» и «самое сильное за 500 лет» наводнения происходят раз в десятилетие. Правила климатической игры в антропоцене изменились настолько, что геологам все труднее полагаться на количественные модели, разработанные учеными для исследования поведения геологических систем. Эти модели основаны на концепции стационарности, которая гласит, что естественные системы изменяются в пределах строго определенного диапазона с неизменными верхней и нижней границами. В прошлом это предположение позволяло делать обоснованные прогнозы, однако недавно международная группа ведущих гидрологов опубликовала отрезвляющий доклад, в котором констатировала, что «концепция стационарности мертва и больше не может использоваться как центральное, принятое по умолчанию предположение при оценке и планировании рисков водных ресурсов»[95]. Другими словами, основной прогноз в отношении погоды и водного цикла состоит в том, что они становятся все более и более непредсказуемыми.

Тем не менее люди продолжают упрямо верить в униформизм. Отчасти этот оптимизм понятен, поскольку коренится в том геологическом факте, что климат в эпоху голоцена, когда возникла человеческая цивилизация с ее сельским хозяйством, письменностью, наукой, искусством, технологиями и государствами, действительно был на редкость стабильным. На самом деле именно стабильность, вероятно, была главным фактором, позволившим людям построить свою цивилизацию. И наоборот, значительные по амплитуде климатические колебания в плейстоцене ограничивали развитие зарождающегося человеческого общества. «Ледниковая эпоха» не была постоянно ледяной; вместо этого в течение 2,5 млн лет климат демонстрировал сумасшедшие флуктуации, сочетающие колебания различных периодов, как образно выразился гляциолог Ричард Элли, «словно мотающиеся вверх-вниз диски игрушки йо-йо в руках человека, который раскачивается на тарзанке, привязанной к тележке американских горок»[96]. Очень важно понять, что именно происходило в плейстоцене, для того чтобы посмотреть на текущие темпы климатических изменений в перспективе и постараться спрогнозировать будущее. История изучения ледниковой эпохи вновь возвращает нас к Лайелю, а также выводит на сцену новых персонажей — швейцарских фермеров, шотландского уборщика и сербского математика.

Нагреться, чтобы оледенеть

Сегодня в Висконсине крупные валуны гранита и гнейса являются неотъемлемым элементом элитного ландшафтного дизайна, которым любят украшать клумбы перед офисными зданиями и медицинскими учреждениями. Но в начале XIX в. эти камни, зачастую кардинально отличавшиеся по составу от местных коренных пород, были одной из самых мучительных головоломок для геологов в регионе Великих озер и в Северной Европе. Эти эрратические валуны (от лат. erraticus — «блуждающий»), рассеянные на территориях далеко от места своего происхождения, казалось, подтверждали библейскую историю о Всемирном потопе. По этой причине и сами валуны, и глинистые отложения, в которых их часто находили, ученые окрестили дилювием (от лат. diluvium — «потоп») или наносами (подразумевая, что нанести такое количество материала могла только сила воды). Последний анахронический термин сохраняется и сегодня, например в названии Безнаносной области (Driftless Area) — уникального региона глубоких долин, сложенных коренными породами, на юго-западе Висконсина, где нет ни эрратических валунов, ни других типов дилювия.

В учебниках по геологии утверждается, что революционным мыслителем, который в 1838 г. первым предположил, что эти огромные валуны могли быть перенесены на большие расстояния не наводнениями, а массивными пластами льда, был швейцарский геолог Луи Агассис (1807–1873). Однако пальма первенства в действительности принадлежит немецкому натуралисту Карлу Шимперу (придумавшему термин Eiszeit — «ледниковый период»), который первым пришел к этому выводу и поделился им с Агассисом во время совместного похода в Альпы[97]. В свою очередь Шимпера на эту мысль навели швейцарские фермеры, которые хорошо знали поведение ледников и не сомневались в том, что огромные валуны, усеивавшие альпийские долины, были принесены сюда ледяными массами. Между тем Агассис не только присвоил чужое открытие, но и, что еще более возмутительно, впоследствии использовал свою научную репутацию и положение профессора Гарвардского университета для продвижения абсолютно ненаучной и отвратительной расистской теории происхождения человеческих рас. На мой взгляд, в анналах науки рядом с его именем следовало бы поставить звездочку — так помечают спортсменов, которых лишили медали за употребление допинга. К сожалению, его имя по-прежнему остается увековеченным в названии гигантского древнего ледникового озера Агассис, которое в позднем плейстоцене покрывало бо́льшую часть Северной Дакоты, Миннесоты и канадской провинции Манитоба (и наделило их таким замечательно ровным рельефом).

У Чарльза Лайеля пусть не совсем катастрофическая, но уж никак не униформистская гипотеза ледниковой эпохи, утверждавшая, что в результате резкого похолодания обширные районы Европы и Северной Америки были продолжительное время покрыты льдом, вызывала ничуть не меньшее неприятие, чем идея Всемирного потопа. Тем не менее, когда геологи начали картографировать так называемые «наносы», стало очевидно, что гипотеза «великого оледенения» была единственной, которая могла их объяснить. Более того, исследование дилювия в верховьях Великих озер показало, что оледенение не было однократным событием: ледники то наступали, то отступали, каждый раз оставляя после себя отчетливо выраженные отложения (и упорно обходя стороной вышеуказанную Безнаносную область в Висконсине). Но что могло вызвать такие циклы резкого потепления и похолодания?

Уже в середине XIX в. некоторые ученые начали разрабатывать гипотезу о том, что изменение параметров земной орбиты может влиять на характер инсоляции Земли (облучения поверхности планеты солнечным светом) и, как следствие, вызывать эпизодические периоды оледенения. Было установлено, что гравитационное влияние Луны и соседних планет вызывает циклические изменения трех параметров движения Земли в космосе: (1) эллиптическая форма орбиты Земли вокруг Солнца, характеризуемая эксцентриситетом, слегка растягивается и сжимается с цикличностью в 100 000 лет, (2) угол наклона земной оси меняется между примерно 21,5° и 24,5° каждые 41 000 лет и (3) ось вращения Земли раскачивается, как у крутящегося игрушечного волчка, и делает полный круг примерно за 23 000 лет — это явление называется прецессией Земли, и в результате него происходит постепенная смена полушарий, направленных к Солнцу в точке солнцестояния. Сегодня эти три переменные называются циклами Миланковича в честь сербского геофизика, создателя математической климатологии Милутина Миланковича (1879–1958), который, пережив две мировые войны в статусе перемещенного лица, тем не менее сумел рассчитать комбинированное воздействие этих циклов на освещенность Земли солнечным излучением.