Изменение климата: положение серьёзней, чем думают пессимисты

Рис. 1

P.S. Эта моя статья является уже как бы письмом с продолжением в будущее. Прошло почти два года, как она была написана. Тогда же я попытался опубликовать ее в журнале "Природа и человек.Свет". Вначале она была встречена с восторгом, но когда пришло время готовить ее к печати оказалось, во-первых, что не подходит название, а именно термин "глобальное изменение климата", хотя это давно уже общепринятый научный термин, потом оказалось, что статью нужно разделить на две части. Я понял, что если есть претензии к названию, то уж содержание второй части искорежат. И когда было поставлено условие никаких купюр и искажений текста, редактор отказался ее печатать.

В то же время вокруг меня появились представители "патриотической" прессы, правда по внешнему виду они больше походили на патриотов Израиля. Поскольку возможности напечатания статьи в других изданиях вообще не просматривалась, я их внимательно выслушал. Мне говорили о возможности напечатать статью в "Нашем современнике", "Литературной России", "Дне", но мол надо более определенно выразить положительное отношение к православию. У меня самого появилась потребность развить статью в этом направлении, но когда я сделал добавление о Святом Духе в окончательный вариант эти деятели почему-то рассосались.
Я понял, что у меня нет шансов опубликовать эту работу. Более того нажим на меня усилился, стали появляться угрозы, некоторые из них, возможно, были осуществлены. Так летом 1992 года произошла автомобильная авария. Заклинила коробка передач, почти разорвало карданную передачу. Машина перевернулась и упала в кювет, правда снова встала на колеса. Слава богу, все сидевшие в машине отделались лишь ушибами. Очень быстро появилась техпомощь, как будто она следовала за нами, машину вытащили из кювета, а мне сказали, ну ты парень в рубашке родился.
Косвенным свидетельством того, что авария была не случайной, служат следующие соображения. В тот день шестого апреля 1987 года когда я подвергся облучению, по пути на работу я обратил внимание киноафишу фильма "Наградить посмертно". На плакате был изображен молодой человек на мушке оптического прицела. Дело в том, что первый мой препринт был отмечен премией молодежного конкурса им И.В. Курчатова, почетную грамоту мне вручал Легасов. Намек был довольно прозрачен, что за препринт, который готовился к печати премии мне не дождаться. С тех пор киноафиши частенько служили одним из средств психологического давления на меня. Так вот за неделю до аварии шел фильм "Умереть за особо важную персону", а на следующей неделе шел фильм "Сумасшедший ездок". И, действительно, обстоятельствами я был поставлен в такие условия, что гнал в тот день часть пути на пределе скорости автомобиля. К счастью, авария произошла тогда, когда гнать уже не было необходимости.
Эта авария, тем не менее, надолго выбила меня из нормальной колеи. Но ничто не вечно под луной, меня по-прежнему продолжали интересовать конечные последствия глобального изменения климата и вот, просматривая как-то статью М.И.Будыко "Углекислый газ и климат" в сборнике "Человек и стихия '92", я обратил внимание, что на одном из графиков ( см. рис. 1), приведенных в статье, на котором представлено изменение концентрации углекислого газа за последние 500 млн. лет, концентрация его почти все это время была больше 0,1 %, и лишь в последние 70-80 млн. лет происходило снижение концентрации до современного уровня.
Таким образом, основную часть охватываемого периода времени, которое называется фанерозоем и на которое приходится основная часть развития жизни на Земле биосфера находилась в устойчивом состоянии с относительно высоким содержанием углекислоты, более чем в три раза превосходящим современный уровень. Лишь несколько раз этот период времени прерывался ледниковыми эрами, аналогичными нынешней лавразийской эре, характеризовавшимися относительно небольшими по сравнению с длительностью фанерозоя промежутками времени.
И лишь в заключительной части фанерозоя что-то произошло, что перевело биосферу в нынешнее состояние, характеризуемое периодическим наступлением ледниковых периодов и низким содержанием углекислого газа. И я вспомнил о катастрофе произошедшей 65 млн. лет назад, когда вымерли почти все динозавры. Меня "ударило" - быть может это то, что мне нужно. Припомнил, что выдвигалась гипотеза о падении крупного метеорита, но у нее были серьезные недостатки. А что, если это была вспышка сверхновой на небольшом расстоянии от солнечной системы! Я бросился разыскивать литературу по этому вопросу и вскоре нашел то, что мне было нужно. Это были две статьи в журнале "В мире науки" N 12 за 1990 г.
В первой статье "Удар из космоса" У. Альвареса и Ф. Азаро излагалась гипотеза столкновения Земли с астероидом или кометой, но существенным недостатком этой гипотезы было то, что до сих пор не найден соответствующий такому столкновению кратер диаметром 150 км.
Более интересной оказалась вторая статья "Вулканическое извержение" В.Э. Куртийо. В статье говорится, что новые данные свидетельствуют о том, что процесс вымирания животных занял десятки и даже сотни тысяч лет. Примерно такова и продолжительность эпизода мощных вулканических извержений в Индии, случившегося во время массового вымирания.
Это извержение стало границей между двумя периодами - меловым и третичным (так называемая КТ-граница). Суммарная площадь лавы покрывала более 2 млн.кв.км., извержение образовало лестницу, известную под названием трапы Декана. Осадочные породы, лежащие прослойками между потоками лавы содержат фрагменты остатков динозавров и другие остатки мелового периода, которых нет в слоях над потоками. Иридий, который находится в отложениях этого периода, находит свое объяснение в обеих гипотезах, но последние данные говорят о том, что повышение концентрации этого элемента распространяется более чем на 500 тыс.лет. Падение метеорита привело бы к кратковременному возрастанию содержания этого элемента. Извержение Декана, напротив, длилось как раз такой отрезок времени, который можно соотнести с наблюдаемым распределением этого элемента.
Но есть данные, которые не находят свое объяснение и в этой гипотезе. Скорость вымирания начала увеличиваться за миллион лет до КТ-границы, первая крупная фаза вымирания началась за 300 тыс. лет до этой границы. Кроме того другие данные говорят, что земля пережила в конце мела не один, а несколько катаклизмов: произошли резкие колебания углерода-13 и кислорода-18, которые связаны с температурой, океана и его соленостью и кислотностью. Похолодание началось за 200 тыс.лет до КТ-границы.
Кроме возрастания вулканической активности в конце мела поднялся и затем опустился уровень океана. Кстати уровень океана в этот период поднимался до 400 метров выше современного уровня, так что, как говорится, есть что терять. В это же время происходили значительные перемещения вещества мантии, сопровождаемые изменением полярности магнитного поля Земли. Между 120 и 85 млн.лет назад магнитное поле Земли не изменяло полярность, но за 15-20 млн.лет инверсии возобновились и в настоящее время достигли своего максимума, смена полярности происходит каждые 250 тыс. лет.
Все это говорит об усилении конвекции в мантии, начавшимся за 15-20 млн. лет до КТ-границы. Эта конвекция, как утверждается в статье Куртийо, привела к раскалыванию континентов.
Это усиление конвекции объясняется в статье концепцией У. Моргана горячих точек, состоящей в том, что струя горячего вещества с малой вязкостью поднимается из ядра и разрывает самый глубокий из слоев мантии, послав вверх огромные струи горячей магмы. Эта концепция объясняет, возможно, подобного рода извержения, но из нее трудно понять, что приводит к усилению конвекции.
Необходимо отметить, что такая тектоническая активность проявлялась трижды за 500 млн.лет и каждый раз это сопровождалось массовыми вымираниями, которые приходились на начало такой активности. На рисунке взятом из статьи Куртийо приведено видовое разнообразие морских животных в на фоне скорости инверсий магнитного поля Земли.




Рис. 2
Напрашивается идея, что незадолго до ПТ- и КТ- границ Земля получила какой-то приток энергии, который привел к усилению тектонической активности и изменению числа магнитных инверсий. В начале палеозойской эры около 570 млн. лет назад также произошло крупное вымирание многоклеточных животных, с которым связано изменение числа магнитных инверсий в начале фанерозоя, просматриваемое на рисунке.

Вспышки сверхновых на сравнительно небольших расстояниях от солнечной системы могли бы стать инициаторами такого рода повышенной тектонической активности. Кроме колоссального потока энергии и импульса такая волна гравитационного, электромагнитного и других видов излучения несет также момент импульса, а также тензорные компоненты комплекса энергии-импульса гравитационного поля.
Я вспомнил, что у И. Шкловского были оценки частоты вспышек сверхновых и тут обнаружил, что новое - это хорошо забытое старое. В его книге "Вселенная, жизнь, разум" говорится, что им совместно с В.И. Красовским в 1957 г. была высказана гипотеза о том, что гибель динозавров 65 млн.лет назад произошла от вспышки сверхновой, правда гибель динозавров по их версии произошла от высокого уровня радиации. Данные приведенные в статье Курнийо, говорят о том, что вымирание происходило на протяжении нескольких сотен тысяч лет, т.е. противоречат этой гипотезе.
В книге Шкловского приведены оценки частоты вспышек сверхновых на расстояниях до 10 парсек от солнечной системы исходя из того, что сверхновые вспыхивают в Галактике один раз в 100 лет.
И хотя в последнее время такие вспышки регистрируются чаще, его оценка, что один раз за 750 млн. лет вспышка происходит вблизи от солнечной системы, по порядку величины соответствует частоте усиления тектонических процессов на Земле, тем более, что поток энергии, измеренный от SN1987A оказался значительно больше, чем предполагалось и, значит, более удаленные сверхновые могут приводить к катастрофическим изменениям на Земле.
Кроме того в книге Шкловского прямо указывается на то, что на расстоянии 30-40 парсек от солнечной системы сохранились остатки оболочки сверхновой.
Исходя из изложенных соображений, необходимо предположить, что вспышка сверхновой, которая могла бы привести к катастрофическим изменениям 65 млн. лет назад, произошла раньше и стала инициатором начала тектонических процессов за 15-20 млн. лет до КТ-границы.
В книге Н. Келдера "Беспокойная Земля", в которой также упоминается гипотеза о влиянии вспышки сверхновой на вымирание 65 млн. лет назад, частота вспышек сверхновых вблизи Земли уже оценивается один раз в 300 млн. лет.
Поток энергии, зарегистрированный гравитационной антенной в Италии группой Амальди от сверхновой SN1987A составил 109 эрг/см2, в пересчете на поперечное сечение Земли это дает 5*1020 Дж, что , согласно оценкам Б. Болта в книге "Землетрясения", сравнимо с энергией тектонических процессов.
Вспышка сверхновой вблизи Земли могла принести значительно больший поток энергии, кроме того, вспышки сверхновых сопровождаются мощным потоком нейтрино, на которые приходится значительная доля уносимой от вспышки энергии. Такое нейтринное просвечивание также могло усилить процессы радиоактивного распада в ядре и мантии. Мощный поток электромагнитной энергии мог быть источником перемагничивания полюсов и, вообще, дать долговременный импульс наблюдаемым изменениям магнитного поля Земли.
В результате всего этого тектонические процессы могли не только усилиться, но и могла произойти полная перестройка этих процессов. В настоящее время в науке о внутреннем строении Земли господствует гипотеза тектоники континентальных плит. Согласно этой гипотезе поверхность Земли состоит из нескольких плит, в основном связанных с континентами. Тепло идущее от ядра Земли к ее коре образует конвекционные потоки, которые ответственны за движение плит относительно друг друга.
Около 250 млн. лет назад все материки были объединены в один праматерик называемый Пангеей, в который входили: Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия, Северная Америка, Европа и Сибирь. Примерно 250 млн. лет назад образуется горячая точка Ян-Майен, расположенная недалеко от Исландии, которая привела к гигантскому извержению в Сибири, площадь которого значительно превышает площадь извержения Декана. Это извержение было, по-видимому, основным источником крупнейшего вымирания - ПТ-границы, а также стало началом раскола Пангеи: Северная Америка и Гренландия стали отделяться от Сибири, остальные материки составили образование называемое Гондваной - суперматерик, который существовал на протяжении почти 500 млн. лет. Около 200 млн. лет назад образуются две горячие точки в районе Азорских островов, которые также привели к вымиранию и являлись этапом в отделении Северной Америки от Европы и Африки.
В промежутке времени от 250 до 180 млн. лет назад происходило нарастание числа магнитных инверсий, далее примерно до 110 млн. лет назад уменьшение до нуля. Если не удасться объяснить это другими причинами, предется предположить, что немного ранее 250 млн. лет назад Земля испытала воздействие мощной вспышки сверхновой на небольшом расстоянии от солнечной системы. Почти в конце этого цикла усиления числа магнитных инверсий, 135-130 млн. лет назад, образуется горячая точка Тристан-да-Кунья, которая отметила начало раскола Гондваны: Южная Америка стала отделяться от Африки.
От 110 до 85 млн. лет назад инверсий магнитного поля Земли не было и вот начинается новый цикл увеличения числа магнитных инверсий, достигший, по-видимому, максимума в настоящее время. Спустя около 20 млн. лет образуются две горячие точки: Реньюон (около 66 млн. лет назад) и Исландия (62 млн. лет назад).Первая из них привела к образованию крупнейшего извержения - трапов Декана, сопровождавшего процесс отделения полуострова Индостан от Африки, вторая точка привела к извержению, сопровождавшему дальнейшее отделение Гренландии от Европы. В промежутке времени от 100 до 50 млн. лет происходило также отделение Антарктиды от Австралии.
Крупные излияния базальтов происходили также 35 млн. лет назад в Эфиопии, что связано, по-видимому с образованием рифтовой зоны в районе африканского рога и возможным последующим отделением этого куска от Африки, а также в районе Йеллоустоуна в Северной Америке 16 млн. лет назад.
Таким образом, извержение Декана было одним из эпизодов, хотя и наиболее драматичным, в глобальном тектоническом процессе связанным с расколом Гондваны.
В результате этого около 50 млн. лет назад Антарктида заняла современное положение и началось ее оледенение.
Конечным следствием этих процессов стал переход биосферы Земли в новое состояние, называемое лавразийская ледниковая эра, которая продолжается всего лишь около 10 млн. лет. Из них на появление ледниковых покровов в Северном полушарии приходится несколько миллионов лет, а на регулярные ледниковые периоды, которые хорошо объясняются теорией Миланковича, связывающей эти оледенения с изменением эксентрисисета орбиты, прецессией и изменением наклона земной оси, приходится всего лишь 1 млн. лет.
Когда говорят о конечных последствиях глобального изменения климата, связанных с индустриальным выбросом углекислого газа, обычно упоминают о возможном разрушении ледяного покрова в Арктике, например в книге "Тайны ледниковых эпох", либо о разрушении Западно-Антарктического ледникового покрова, как это упоминается в статье Г.Флона "Основные климатические события ожидаемые в процессе потепления, вызванные влиянием СО2" в сборнике "Углекислый газ".
Но если посмотреть на климатическую историю Земли за последний миллиард лет, то нетрудно заметить, что ледниковые эры случались и раньше, но состояния соответствующие климату Земли за последний миллион лет были всего несколько раз за все это время и являлись крайне неустойчивыми состояниями
Это наглядно представлено на рис.3. в таблице взятой из работы Н.М. Чумакова в журнале "Природа" N 10 за 1986 г. "Какой климат типичен для Земли?"




Рис. 3.
Необходимо также отметить, что переход из ледниковой эры к безледниковой отнюдь не безобиден, тем более, что в условиях индустриального выброса углекислого газа он может происходить необычайно быстро. Так переход из гондванской ледниковой эры к сибирской термоэре совпал по времени с одним из крупнейших вымираний - так называемой ПТ-границе (границе между пермским и триасовым периодом).
Следовательно выбирая ту или иную стратегию развития энергетики мы должны четко осознавать, что это может быть более мягкая или более жесткая стратегия уничтожения части животного и растительного мира на Земле в будущем.

21.12.93