все ледниковые периоды в истории земли
История ледниковых периодов
В истории Земли существовали длительные периоды, когда вся планета была теплой — от экватора до полюсов. Но были и настолько холодные времена, что оледенения достигали тех регионов, которые в настоящее время относятся к умеренным зонам. Скорее всего, смена этих периодов была цикличной. В теплые времена льда могло быть относительно мало, и находился он только в полярных регионах или на вершинах гор. Важная черта ледниковых периодов заключается в том, что они меняют характер земной поверхности: каждое оледенение влияет на внешний вид Земли. Сами по себе эти изменения могут быть маленькими и незначительными, но они носят постоянный характер.
История ледниковых периодов
Мы не знаем точно, сколько ледниковых периодов было на протяжении истории Земли. Нам известно как минимум о пяти, возможно, семи ледниковых периодах, начиная с докембрийского, в частности: 700 миллионов лет назад, 450 миллионов лет назад (ордовикский период), 300 миллионов лет назад — пермо-карбоновое оледенение, один из крупнейших ледниковых периодов, затронувший южные континенты. Под южными континентами подразумевается так называемая Гондвана — древний суперконтинент, включавший в себя Антарктиду, Австралию, Южную Америку, Индию и Африку.
Самое недавнее оледенение относится к периоду, в котором мы живем. Четвертичный период кайнозойской эры начался около 2,5 миллионов лет назад, когда ледники Северного полушария достигли моря. Но первые признаки этого оледенения датируются 50 миллионами лет назад в Антарктике.
Структура каждого ледникового периода периодична: есть относительно короткие теплые эпохи, а есть более длинные периоды обледенения. Естественно, холодные периоды не являются следствием одного лишь оледенения. Оледенение — это наиболее наглядное следствие холодных периодов. Однако существуют достаточно длительные интервалы, которые являются очень холодными, несмотря на отсутствие оледенений. Сегодня примерами таких регионов являются Аляска или Сибирь, где бывает очень холодно зимой, но оледенений нет, так как недостаточно осадков, способных обеспечить достаточное количество воды для образования ледников.
Открытие ледниковых периодов
О том, что на Земле бывают ледниковые периоды, нам известно с середины XIX века. Среди множества имен, связанных с открытием этого феномена, первым обычно называют имя Луи Агассиса, швейцарского геолога, жившего в середине XIX века. Он изучал ледники Альп и осознал, что когда-то они были гораздо более обширными, чем сегодня. Это заметил не только он. В частности, Жан де Шарпантье, еще один швейцарец, также отметил этот факт.
Неудивительно, что эти открытия были сделаны в основном в Швейцарии, так как в Альпах до сих пор существуют ледники, хоть они и достаточно быстро тают. Легко заметить, что когда-то ледники были значительно больше — достаточно посмотреть на швейцарский ландшафт, троги (ледниковые долины) и так далее. Однако именно Агассис первым выдвинул эту теорию в 1840 году, опубликовав ее в книге «Étude sur les glaciers», а позже, в 1844-м, он развил эту идею в книге «Système glaciare». Несмотря на первоначальный скептицизм, со временем люди стали понимать, что это действительно правда.
С появлением геологического картирования, особенно в Северной Европе, стало понятно, что раньше ледники имели огромный масштаб. Тогда шли обширные дискуссии на тему того, как эта информация соотносится с Всемирным потопом, потому что возник конфликт между геологическими доказательствами и библейскими учениями. Изначально ледниковые отложения называли делювиальными, потому что их считали доказательством Всемирного потопа. Только потом стало известно, что такое объяснение не подходит: эти отложения были доказательством холодного климата и обширных оледенений. К началу ХХ века стало понятно, что оледенений было множество, а не одно, и с того момента начала развиваться эта область науки.
Исследования ледниковых периодов
Известны геологические подтверждения ледниковых периодов. Основные доказательства оледенений происходят из характерных отложений, сформированных ледниками. Они сохраняются в геологическом срезе в форме толстых упорядоченных слоев особых наносов (седиментов) — диамиктона. Это просто ледниковые накопления, но они включают в себя не только отложения ледника, но и наносы талой воды, сформированные ее потоками, ледниковыми озерами или ледниками, двигающимися в море.
Существует несколько форм ледниковых озер. Их основное отличие заключается в том, что они представляют собой водное тело, огражденное льдом. Например, если у нас есть ледник, который поднимается в долину реки, то он блокирует долину, как пробка в бутылке. Естественно, когда лед блокирует долину, река все еще будет течь, а уровень воды будет повышаться до тех пор, пока не перельется через края. Таким образом, ледниковое озеро формируется через прямой контакт со льдом. Существуют определенные отложения, которые содержатся в таких озерах и которые мы можем выявить.
Из-за того, как тают ледники, что зависит от сезонных изменений температуры, происходит ежегодный сход льда. Это приводит к ежегодному приросту незначительных отложений, попадающих из-под льда в озеро. Если мы потом посмотрим в озеро, мы увидим там слоистость (ритмичные слоистые осадки), которые также известны под шведским названием «варвы» (varve), что означает «ежегодные накопления». Таким образом, мы действительно можем увидеть ежегодную слоистость в ледниковых озерах. Мы можем даже сосчитать эти варвы и узнать, как долго существовало это озеро. В целом при помощи этого материала мы можем получить очень много информации.
В Антарктике мы можем увидеть огромного размера шельфовые ледники, которые сходят с земли в море. И естественно, лед плавуч, поэтому он держится на воде. По мере того как он плывет, он несет с собой гальку и незначительные отложения. Из-за теплового воздействия воды лед тает и сбрасывает этот материал. Это приводит к формированию процесса так называемого рафтинга пород, которые уходят в океан. Когда мы видим ископаемые отложения этого периода, мы можем узнать, где был ледник, как далеко он протянулся и так далее.
Исследователи полагают, что ледниковые периоды возникают потому, что климат Земли зависит от неравномерного прогрева ее поверхности Солнцем. Так, например, экваториальные регионы, где Солнце находится практически вертикально над головой, являются самыми теплыми зонами, а полярные регионы, где оно находится под большим углом к поверхности, — самыми холодными. Это означает, что различие в обогреве разных участков поверхности Земли управляет океанно-атмосферной машиной, которая постоянно пытается перенести тепло с экваториальных регионов к полюсам.
Если бы Земля была обычным шаром, этот перенос был бы очень эффективным, а контраст между экватором и полюсами очень мал. Так было в прошлом. Но так как сейчас есть континенты, они становятся на пути этой циркуляции, и структура ее потоков становится очень сложной. Простые потоки сдерживаются и изменяются — во многом из-за гор, что приводит к тем схемам циркуляции, которые мы видим сегодня и которые управляют пассатами и океаническими течениями. Например, одна из теорий о том, почему ледниковый период начался 2,5 миллиона лет назад, связывает это явление с возникновением Гималайских гор. Гималаи все еще очень быстро растут, и оказывается, что существование этих гор в очень теплой части Земли управляет такими вещами, как система муссонов. Начало четвертичного ледникового периода также ассоциируется с закрытием Панамского перешейка, который соединяет север и юг Америки, что предотвратило перенос тепла с экваториальной зоны Тихого океана в Атлантический.
Если бы расположение континентов относительно друг друга и относительно экватора позволяло циркуляции эффективно работать, то на полюсах было бы тепло, а относительно теплые условия сохранялись бы по всей земной поверхности. Количество тепла, получаемого Землей, было бы постоянно и лишь немного варьировалось. Но так как наши континенты создают серьезные преграды циркуляции между севером и югом, мы имеем ярко выраженные климатические зоны. Это означает, что полюса относительно холодные, а экваториальные регионы — теплые. Когда все происходит так, как сейчас, Земля может меняться под влиянием вариаций в количестве солнечного тепла, которое она получает.
Эти вариации практически полностью постоянны. Причина этого состоит в том, что со временем земная ось меняется, как меняется и земная орбита. С учетом такого сложного климатического зонирования изменение орбиты может поспособствовать долгосрочным изменениям в климате, что приводит к колебанию климата. Из-за этого мы имеем не сплошное обледенение, а периоды обледенений, прерывающиеся теплыми периодами. Это происходит под влиянием орбитальных изменений. Последние орбитальные изменения рассматриваются как три отдельных явления: одно длиной в 20 тысяч лет, второе — в 40 тысяч лет, а третье — в 100 тысяч лет.
Это привело к отклонениям в схеме циклических изменений климата во время ледникового периода. Обледенение, скорее всего, возникло во время этого циклического периода в 100 тысяч лет. Последняя межледниковая эпоха, которая была такой же теплой, как нынешняя, длилась около 125 тысяч лет, а затем наступила длительная ледниковая эпоха, которая заняла около 100 тысяч лет. Сейчас мы живем в очередную межледниковую эпоху. Этот период не будет длиться вечно, поэтому в будущем нас ждет очередная ледниковая эпоха.
Почему завершаются ледниковые периоды
Орбитальные изменения меняют климат, и оказывается, что ледниковые периоды характеризуются чередованиями холодных периодов, которые могут длиться до 100 тысяч лет, и теплых периодов. Мы называем их ледниковой (гляциал) и межледниковой (интергляциал) эпохами. Межледниковая эпоха обычно характеризуется примерно такими же условиями, что мы наблюдаем и сегодня: высокий уровень моря, ограниченные территории обледенения и так далее. Естественно, и сейчас существуют оледенения в Антарктиде, Гренландии и других подобных местах. Но в целом климатические условия относительно теплые. В этом суть интергляциала: высокий уровень моря, теплые температурные условия и в целом достаточно ровный климат.
Но во время ледниковой эпохи среднегодовая температура значительно меняется, вегетативные пояса вынуждены сместиться на север или юг в зависимости от полушария. Регионы вроде Москвы или Кембриджа становятся необитаемыми, по крайней мере зимой. Хотя они могут быть обитаемыми летом из-за сильно выраженного контраста между сезонами. Но что на самом деле происходит: холодные зоны существенно расширяются, среднегодовая температура снижается, и общие климатические условия становятся очень холодными. В то время как самые большие ледниковые события относительно ограничены по времени (возможно, около 10 тысяч лет), весь длинный холодный период может длиться 100 тысяч лет или даже больше. Так выглядит ледниково-межледниковая цикличность.
Из-за длительности каждого периода трудно сказать, когда мы выйдем из текущей эпохи. Это обусловлено тектоникой плит, расположением континентов на поверхности Земли. В настоящее время Северный полюс и Южный полюс изолированы: Антарктика находится на Южном полюсе, а Северный Ледовитый океан на севере. Из-за этого существует проблема с циркуляцией тепла. До тех пор пока не изменится расположение континентов, этот ледниковый период будет продолжаться. В соответствии с долгосрочными тектоническими изменениями можно предположить, что это займет еще 50 миллионов лет в будущем, пока не произойдут существенные изменения, которые позволят Земле выйти из ледникового периода.
Это высвобождает огромные участки континентального шельфа, которые сегодня затоплены. Это будет означать, например, что однажды можно будет пройти пешком из Британии во Францию, из Новой Гвинеи в Юго-Восточную Азию. Одно из самых критических мест — это Берингов пролив, связывающий Аляску с Восточной Сибирью. Он достаточно мелкий, около 40 метров, так что если уровень моря опустится до ста метров, то этот участок станет сушей. Это важно также потому, что растения и животные смогут мигрировать через эти места и попадать в регионы, куда сегодня попасть не могут. Таким образом, колонизация Северной Америки зависит от так называемой Берингии.
Животные и ледниковый период
Важно помнить, что мы сами являемся «продуктами» ледникового периода: мы эволюционировали в течение него, поэтому мы можем его пережить. Однако дело не в отдельных индивидах — это вопрос всей популяции. Проблемой сегодня является то, что нас слишком много и наша деятельность существенно изменила естественные условия. В естественных условиях многие животные и растения, которых мы видим сегодня, имеют длинную историю и отлично переживают ледниковый период, хотя есть и те, что эволюционируют незначительно. Они мигрируют, адаптируются. Существуют зоны, в которых животные и растения пережили ледниковый период. Эти так называемые рефугиумы располагались дальше на север или юг от их сегодняшнего места распространения.
Но в результате человеческой деятельности часть видов погибла или вымерла. Это происходило на всех континентах, — возможно, за исключением Африки. Огромное количество больших позвоночных, а именно млекопитающих, а также сумчатых в Австралии, было истреблено человеком. Это было вызвано либо непосредственно нашей деятельностью, например охотой, либо косвенно — разрушением среды их обитания. Животные, обитающие в северных широтах сегодня, в прошлом жили в Средиземноморье. Мы разрушили этот регион настолько, что этим животным и растениям, скорее всего, будет очень сложно вновь его колонизировать.
Последствия глобального потепления
В нормальных условиях по геологическим меркам мы бы достаточно скоро вернулись в ледниковый период. Но из-за глобального потепления, которое является последствием человеческой активности, мы отсрочиваем его. Мы не сможем совсем его предотвратить, так как причины, вызвавшие его в прошлом, существуют и сейчас. Деятельность человека, непредусмотренный природой элемент, влияет на атмосферное потепление, которое уже, возможно, вызвало задержку следующего гляциала.
Сегодня изменения климата — это очень актуальный и волнующий вопрос. Если Гренландский ледяной щит растает, то уровень моря поднимется на шесть метров. В прошлом, во время предыдущей межледниковой эпохи, которая была примерно 125 тысяч лет назад, Гренландский ледяной щит обильно таял, а уровень моря стал на 4–6 метров выше сегодняшнего. Это, конечно, еще не конец света, но и не временная сложность. В конце концов, Земля оправлялась от катастроф и раньше, она сможет пережить и эту.
Долгосрочный прогноз для планеты неплох, но для людей это другой вопрос. Чем больше мы проводим исследований, чем лучше понимаем, как Земля меняется и к чему это ведет, тем лучше мы понимаем планету, на которой живем. Это важно, потому что люди наконец стали задумываться об изменении уровня моря, глобальном потеплении и влиянии всех этих вещей на сельское хозяйство и население. Многое из этого связано с изучением ледниковых периодов. При помощи этих исследований мы узнаем механизмы оледенений, и мы можем использовать это знание с упреждением, пытаясь смягчить некоторые из этих изменений, которые сами и вызываем. Это и есть один из основных результатов и одна из целей исследований ледниковых периодов.
Конечно, главное следствие ледникового периода — это огромные ледниковые щиты. Откуда берется вода? Конечно, из океанов. А что происходит во время ледниковых периодов? Ледники формируются как следствие осадков на суше. Из-за того, что вода не возвращается в океан, уровень моря падает. Во времена наиболее сильных оледенений уровень моря может упасть больше чем на сто метров.
Ледниковые периоды в истории Земли: хронология
Доброго времени суток, друзья. Недавно я задался вопросом: когда был последний ледниковый период и может ли он повториться? Когда искал ответ, я обнаружил много интересной информации и решил донести её до вас. Так родилась эта статья, которую я назвал «Ледниковые периоды в истории Земли».
Ледниковые периоды в истории Земли: кратко
Я нарыл много интересной информации, которая полностью перевернула все мои представления по данному вопросу. Я был сильно удивлён, узнав, что мы сейчас живём во времена межледниковья. С удовольствием расскажу вам, чем на самом деле являлись ледниковые периоды в истории Земли. Кратко их хронологическую структуру можно описать так:
Причины
Человечество всегда волновали ледниковые периоды в истории Земли. Причины обледенения в каждом из них могли кардинально отличаться. Гляциологи так и не пришли к единому мнению о том, что является основным фактором, вызывающим похолодание до критической отметки на планете.
Наиболее вероятные причины
Самые обоснованные предположения:
Прогнозы
Если будет соблюдено одно или несколько условий, описанных выше, то на Земле постепенно начнутся сильные климатические колебания, влекущие за собой глобальное понижение среднегодовой температуры.
Новые ледниковые периоды в истории Земли. Синусоида. Прогнозы.
На представленной выше синусоиде температурных колебаний видно, что существует некая периодичность между глобальными потеплениями и похолоданиями на планете. По прогнозам учёных, всего через десять тысяч лет станет так холодно, что может начаться новая ледяной катаклизм – первый в эпоху человечества, предпосылки которого видны уже сейчас (рост льдов, ураганы, похолодание в одних частях света и потепление в других…).
Прощаясь с вами, дорогие читатели, хочется пожелать нам всем оптимальных климатических условий. Я так считаю, что не нужны нам ни глобальные потепления, ни похолодания. Свои мысли о том, будет ли новая ледниковая эпоха, пишите в комментариях.
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.