Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата - Свенсмарк Хенрик (читать книги онлайн без сокращений .txt) 📗
Впервые столь экстремальные условия, существовавшие на нашей планете, стали предметом научного обсуждения в 1960-е годы. Снежные покровы и ледники обычно стараются держаться поближе к полюсам, делая исключение только ради высоких гор. В суровые времена не самых давних ледниковых периодов лед покрывал обширные территории и оказывался даже ближе к экватору, чем остров Манхэттен. Однако Брайан Харленд из Кембриджского университета заметил, что свидетельства оледенения, произошедшего около 600 миллионов лет назад, распространены по всему миру, как если бы вся планета была ледяной.
Могли ли вечно перемещающиеся континенты сбиться в кучу около полюсов, где наличие льда никого не удивит? Эта вероятность была проверена и исключена. Горные породы хранят магнитную память о том, где в прошлом находились континенты. Если бы они сформировались около полюсов, их магнитная ориентация была бы скошена вниз, а если вблизи экватора, то эта ориентация была бы примерно горизонтальной. Судя по магнетизму скал, континенты толпились вовсе не возле полюсов, а в тропиках.
В 1986 году в Австралии Джордж Уильямс и Брайан Эмблтон, исследовав магнетизм зерен окиси железа, сброшенных на дно дрейфовавшим когда-то льдом, доказали, что лед этот дрейфовал всего в нескольких градусах от экватора. Несколько лет спустя Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического института подтвердил эти результаты, изучив другие пласты горных пород в Австралии, образованные движениями льда, и определив их возраст в 700 миллионов лет. Он назвал полученные свидетельства «пуленепробиваемым доказательством»:
«Сейчас кажется очевидным, что эти пространные отложения на уровне моря… были сформированы грандиозными континентальными ледниками, находившимися в нескольких градусах от экватора. Эти данные трудно объяснить чем-то иным, кроме как масштабным экваториальным оледенением» [73].
Для этого состояния климата, от которого кровь стынет в жилах, Киршвинк придумал название «Земля-снежок». Представьте себе ледовый панцирь на суше, шапки ледников и скованные морозом моря даже на экваторе. Ученые не пришли пока к единому мнению о том, насколько сильно промерз тогда океан. Некоторые исследователи воображают бесконечную череду ледовых пластов толщиной с километр и даже больше, другие — земной шар с шугой, дрейфующим льдом и айсбергами. В любом случае по жизни на Земле был нанесен очень серьезный удар.
Свидетельства, полученные на всех континентах, говорят о том, что в период между отметками 750 миллионов и 580 миллионов лет назад Земля, возможно, трижды побывала в состоянии «снежка». У червей, выживших за счет того, что они питались наносными отложениями на дне моря, уже появлялись новые черты в строении тела (подобие оболочки или скелета), о чем мы упоминали в прошлой главе. Благодаря этому, когда 542 миллиона лет назад в кембрийский период в мир вернулось относительное тепло, стало возможным быстрое развитие животной жизни.
Этот период — геологи называют его неопротерозойской эрой — не единственный случай, когда лед становился главным участником радикальных событий, разворачивавшихся на Земле. К концу двадцатого столетия геологи собрали свидетельства из Южной Африки, Канады и Финляндии, подтверждающие, что в палеопротерозойскую эру, в период между отметками 2,4 миллиарда и 2,2 миллиарда лет назад, было еще два эпизода «Земли-снежка». Наша планета тогда была вдвое моложе, чем сегодня.
К замечательным сувенирам того времени относятся самые большие залежи железа и марганцевой руды, появившиеся в результате воздействия кислорода на эти металлы, растворенные в морской воде. Вся планета тогда ржавела. Безжалостное оледенение уничтожило многие клеточные линии древних бактерий, однако новые микроорганизмы, получившие название эукариотов, пережили эту расправу.
Среди уцелевших были одноклеточные грибы, водоросли и другие планктонные организмы. Они отличались тем, что нашли хитроумное применение клеточному ядру, запрятав свои гены под его оболочку. 1,8 миллиарда лет назад некоторые эукариоты подчинили себе бактерии, перерабатывающие кислород, и те стали служить им станциями по выработке энергии — так же, как это происходит в клетках современного вида, из которых сегодня состоят все растения и животные. Потомков этих бактериальных жильцов можно найти и ныне — они живут в вашем организме и называются митохондрии. Их древнее происхождение не подлежит сомнению. Они возникли задолго до того, как появился пол, и генный материал митохондрий вы унаследовали только от своей матери.
Важные геохимические и биологические события, происходившие в условиях экстремального холода, вызвали споры о том, что стало их причиной и каковы были последствия. По одному сценарию палеопротерозойского оледенения, фотосинтезирующие бактерии чересчур активно вырабатывали кислород, это привело к «ржавлению» планеты, а следовательно, изменило состав атмосферы и послужило причиной «обморожения» Земли.
Но главный вызов для любого, кто хочет объяснить события «Земли-снежка», — это ответ на вопрос, почему они случились именно тогда, когда случились, выбрав из всей долгой истории Земли два относительно небольших временных «окошка» 2,3 миллиарда и 700 миллионов лет назад. А чтобы картина была совсем полной, неплохо будет также объяснить, почему между этими эпизодами наша планета была практически свободна ото льда на протяжении 1,4 миллиарда лет.
Леденящие звезды — вот единственное объяснение эпизодов «Земли-снежка», причем это объяснение дает ответ не только на вопрос, почему они происходили, но и на вопрос, почему они случились именно в указанные окошки. После того как Нир Шавив из Иерусалима, проанализировав данные за 500 тысяч лет, сделал вывод о том, что смена холодных и теплых периодов климата связана с посещениями спиральных рукавов Млечного Пути, его следующим шагом стала попытка увязать события «Земли-снежка» с эпизодами активной звездной рождаемости в Галактике. Именно звезды вывели космические лучи на такой исключительно высокий уровень, что Земля стала облачной и тусклой и с головой завернулась в снежное одеяло.
Пока геологи удивлялись своим находкам и представляли себе Землю в виде гигантского снежка, астрономы были поражены не меньше, обнаружив галактики более теплые, чем все привыкли думать. Впервые их засекла в 1983 году Инфракрасная орбитальная обсерватория IRAS [74] — засекла именно потому, что эти галактики испускали сильные, хотя и невидимые — инфракрасные — лучи. В 1998 году, когда Космическая инфракрасная обсерватория ISO [75] проанализировала сотни таких сверхсветящихся объектов, Райнхард Гензель из Института внеземной физики общества Макса Планка в Гаршинге объявил о выводах астрономов:
«Мы впервые можем доказать, что большая часть светимости сверхсветящихся инфракрасных галактик связана с активным образованием звезд. Как именно происходит столь бурное звездообразование и как долго оно может длиться — сейчас это один из интереснейших вопросов в астрофизике» [76].
Носители такой бешеной активности получили название «галактики взрывающихся звезд». Источником инфракрасного излучения при этом служит теплая пыль, образовавшаяся в результате взрывов огромного количества массивных, но недолговечных звезд. Часто, если не всегда, звездные взрывы случаются из-за столкновений галактик. На фотографиях, сделанных большими телескопами, мы видим много таких изумительных дорожно-транспортных происшествий.
Даже если каждая галактика — участница ДТП состоит из многих миллиардов звезд, ее «пассажиры» — собственно звезды — настолько удалены друг от друга, что вероятность их прямого соударения маловероятна. Но так как галактики несутся на высокой скорости, столкновения облаков межзвездного газа создают ударные волны, которые сильно сжимают газ, что приводит к рождению новых звезд. Более спокойные, «долгоиграющие» возмущения, которые привели к появлению ярких спиральных рукавов нашей Галактики, порождают в среднем примерно две новые звезды в год. В «галактике взрывающихся звезд» рождаемость может быть в пятьдесят или даже сто раз выше.
