З яких причин сформований льодовик в Антарктиді. Танення льодовиків - актуальна екологічна проблема

Льоди Арктики і Антарктики зовсім не вічні. У наш час у зв'язку із наступом глобальним потеплінням, викликаним екологічною кризою теплового і хімічного забруднення атмосфери, могутні щити скутою морозом води підтають. Це загрожує великим лихом для величезної за площею території, що включає в себе ниці приморські землі різних країн, в першу чергу, європейських (наприклад, Голландії).

Але раз льодовиковий щит полюсів здатний зникнути, значить, він колись виник в процесі розвитку планети. «Білі шапки» з'явилися - дуже давно - в межах деякого обмеженого інтервалу геологічної історії Землі. Льодовики не можна вважати невід'ємною властивістю нашої планети як космічного тіла.

Всебічні (геофізичні, кліматологічні, гляціологічні і геологічні) дослідження південного материка і багатьох інших областей планети переконливо довели, що льодовий покрив Антарктиди виник порівняно недавно. Подібні висновки були зроблені і щодо Арктики.

По-перше, дані гляціології (науки про льодовики) свідчать про поступове наростання льодового покриву протягом останніх тисячоліть. Наприклад, льодовик, що покриває море Росса, всього 5000 років тому був куди менше але площі, ніж тепер. Передбачається, що тоді він займав лише половину від нинішньої покривається їм території. До сих пір, як вважають деякі фахівці, триває повільне намерзання цього велетенського льодового мови.

Буріння свердловин в товщі материкового льоду дало несподівані результати. Керни наочно показали, як намерзали чергові пласти льоду протягом останніх 10-15 тисячоліть. У різних шарах знайдені спори бактерій і рослинного пилку. Отже, льодовий шитий материка ріс і активно розвивався в період останніх тисячоліть. На цей процес впливали кліматичні і інші фактори, оскільки швидкість утворення шарів льоду різниться.

Деякі зі знайдених замороженими в товщі антарктичних льодів бактерій (віком до 12 тис. Років) вдалося оживити і вивчити під мікроскопом. Попутно було організовано дослідження бульбашок повітря, замурованого в цих величезних шарах замерзлої води. Роботи в цій галузі не завершені, але ясно, що в руках вчених виявилися свідоцтва про склад атмосфери в далекому минулому.

Геологічними дослідженнями підтверджено, що заледеніння - короткострокове природне явище. Найдавніше з відкритих вченими глобальних зледенінь сталося понад 2000 млн років тому. Потім ці колосальні катастрофи повторювалися досить часто. Ордовицького заледеніння доводиться на епоху, віддалену від нашого часу на 440 млн років. Під час цього кліматичного катаклізму загинуло безліч морських безхребетних. Інших тварин в той час ще не існувало. Вони з'явилися набагато пізніше, щоб стати жертвами чергових нападів замерзання, що охоплювали майже всі континенти.

Останнє заледеніння, судячи з усього, ще не закінчилося, але на час відступило. Велике відступ льодів відбулося близько 10 тис. Років тому. З тих пір потужні льодові панцири, що колись покривали Європу, значну частину Азії і Північну Америку, Залишилися лише в Антарктиді, на арктичних островах і поверх вод Північного Льодовитого океану. Сучасне людство живе в період т.зв. межледниковья, який повинен буде змінитися новим наступом льодів. Якщо, звичайно, раніше вони не розтануть остаточно.

Геологи отримали масу цікавих фактів про саму Антарктиді. Великий білий материк, мабуть, колись був повністю вільний від льоду і відрізнявся рівним і теплим кліматом. 2 млн років тому на його узбережжях росли густі ліси, на зразок тайги. На відкритих від льоду просторах вдається систематично знаходити скам'янілості більш пізнього, среднетретічного часу - відбитки листя і гілочок древніх теплолюбних рослин.

Тоді, понад 10 млн років тому, не дивлячись на що почалося на континенті похолодання, тутешні простори займали великі гаї лаврів, каштанодуб, лавровішен, буків і інших субтропічних рослин. Можна припустити, що ці гаї населяли тварини, характерні для того часу - мастодонти, шаблезубі, гіппаріона і т.д. Але куди більш вражаючі найдавніші знахідки в Антарктиді.

У центральній частині Антарктиди знайдений, наприклад, скелет викопного ящера лістрозавра - недалеко від Південного полюса, в обнажениях гірських порід. Велика рептилія двометрової довжини відрізнялася на рідкість страшним виглядом. Вік знахідки - 230 млн років.

Лістрозаври були, подібно до інших звероящеров, типовими представниками теплолюбивой фауни. Вони населяли спекотні болотисті низини, рясно зарослі рослинністю. Вчені виявили цілий пояс в геологічних відкладеннях Південної Африки, Переповнений кістками цих тварин, який отримав назву Зони лістрозавров. Щось схоже було знайдено на південноамериканському континенті, а також в Індії. Очевидно, що в ранньому тріасовому періоді, 230 млн років тому клімат Антарктиди, Індостану, Південної Африки і Південної Америки був схожим, раз там могли мешкати одні й ті ж тварини.

Вчені шукають відповідь на загадку народження льодовиків - які глобальні процеси, непомітні в нашу епоху межледниковья, 10 тисячоліть тому скували більшу частину суші і Світового океану під панциром затверділої води? Чим викликане таке різке зміна клімату. Жодна з гіпотез непереконливі настільки, щоб стати загальноприйнятою. Проте варто згадати найбільш популярні. Серед гіпотез можна виділити три, умовно звані космічної, планетарно-кліматичної та геофізичної. Кожна з них віддає перевагу певній групі чинників або одному вирішального фактору, що послужив першопричиною для катаклізму.

Космічна гіпотеза заснована на даних геологічних вишукувань і астрофізичних спостережень. При встановленні віку моренних та інших порід, завданих древніми льодовиками, з'ясувалося, що кліматичні катастрофи траплялися з суворою періодичністю. Земля замерзала в інтервал часу, немов спеціально для цього відведений. Кожне велике похолодання відокремлено від інших терміном, приблизно рівним 200 млн років. Значить, через кожні 200 млн років панування теплого клімату на планеті запановувала затяжна зима, утворювалися потужні льодові шапки. Кліматологи звернулися до матеріалів, накопиченим астрофізиками: з чим може бути пов'язано настільки неймовірно великий час між декількома ітераційним (регулярно проявляються) подіями в атмосфері і гідросфері космічного об'єкта? Можливо, з порівнянними за масштабом і часових рамок космічними подіями?

Розрахунки астрофізиків називають в якості такого події - оборот Сонця навколо галактичного ядра. Розміри Галактики надзвичайно великі. Діаметр цього космічного диска досягає розмірів приблизно в 1000 трлн км. Сонце знаходиться від галактичного ядра на відстані 300 трлн км, тому повний оборот нашої зірки навколо центру системи затягується на настільки колосальний відрізок часу. Мабуть, на своєму шляху Сонячна система перетинає якусь область в Галактиці, під впливом якої на Землі відбувається чергове похолодання.

Ця гіпотеза не прийнята в науковому світі, хоча багатьом здається переконливою. Однак фактами, на основі яких її можна було б довести або хоча б переконливо підтвердити, вчені не мають у своєму розпорядженні. Факти, що підтверджують галактичне вплив на миллионолетней коливання клімату планети відсутні, крім дивного збігу чисел нічого немає. Астрофізика ми не знайдено загадкова область в Галактиці, де Земля починає замерзати. Не вдалося знайти і той вид зовнішнього впливу, унаслідок якого може статися щось подібне. Хтось припускає зниження сонячної активності. Начебто «холодна зона» знизила інтенсивність потоку сонячного випромінювання, І в результаті Земля стала отримувати менше тепла. Але і це тільки припущення.

Прихильники оригінальної версії придумали назву для відбуваються в зоряній системі уявних процесів. повний оборот сонячної системи навколо галактичного ядра був названий галактичним роком, а невеликий інтервал, протягом якого Земля перебуває в неблагополучній «холодній зоні», - космічної взимку.

Деякі прихильники позаземного походження льодовиків шукають чинники зміни клімату не в далекій Галактиці, а всередині Сонячної системи. Вперше подібне припущення прозвучало в 1920 р, його автором був югославський вчений М. Миланкович. Він взяв до уваги нахил землі до площини екліптики і нахил власне екліптики до сонячної осі. На думку Миланковича, розгадку великих зледенінь належить шукати саме тут.

Справа в тому, що в залежності від цих нахилів найбезпосереднішим чином визначається кількість променевої енергії Сонця, що досягає земної поверхні. Зокрема різні широти отримують різні кількості променів. Мінливий з часом взаєморозташування осей Сонця і Землі обумовлює коливання в кількості сонячної радіації в різних районах планети і за певного збігу обставин призводить коливання в стадію зміни теплою і холодною фаз.

У 90-і рр. XX ст. ця гіпотеза була ретельно перевірена з використанням комп'ютерних моделей. Були враховані численні зовнішні впливи на розташування планети щодо Сонця - орбіта Землі повільно еволюціонувала під впливом гравітаційних полів сусідніх планет, траєкторія руху Землі поступово перетворювалася.

Французький геофізик А. Бергер зіставив отримані цифри з геологічними даними, з результатами радіоізотопного аналізу морських відкладень, що показує зміни температури протягом мільйонів років. температурні коливання океанічних вод повністю збіглися з динамікою процесу перетворення земної орбіти. Отже, космічний фактор цілком міг спровокувати початок похолодання клімату і глобального заледеніння.

На даний момент не можна стверджувати, що гіпотеза Миланковича доведена. По-перше, вона вимагає додаткових довгострокових перевірок. По-друге, вчені схильні дотримуватися думки, що глобальні процеси не могли викликатися дією лише одного фактора, особливо, якщо він зовнішній. Найімовірніше, відбувалася синхронізація дії різних природних явищ, І вирішальна роль в цій сумі належала власним стихіям Землі.

Планетарно-кліматична гіпотеза відштовхується саме від цього положення. Планета - величезна кліматична машина, яка своїм обертанням направляє рух повітряних потоків, циклонів і тайфунів. Похиле положення по відношенню до площини екліптики обумовлює неоднорідний нагрів її поверхні. У певному сенсі сама планета є потужним пристроєм регулювання клімату. І її внутрішні сили - причини його метаморфози.

До числа цих внутрішніх сил відносять мантійні струми, або т.зв. конвекційні течії в шарах розплавленого магматичного речовини, що складають підстилаючий земну кору мантійний шар. Рухи цих струмів з серцевини планети до поверхні породжують землетруси і виверження вулканів, горотворні процеси. Ці ж течії викликають виникнення в земній корі глибинних розколів, що носять назву рифтових зон (долин), або Рифт.

Рифтові долини численні на океанському дні, де кора дуже тонка і легко проривається під тиском конвекційних течій. У цих зонах вкрай висока вулканічна активність. Тут постійно виливається з надр мантійних речовина. Згідно планетарно-кліматичної гіпотезі, саме виливу магми грають вирішальну роль в коливальному процесі історичного перетворення режиму погоди.

Рифтові розломи на океанському дні в періоди найбільшої активності виділяють достатньо тепла, щоб викликати інтенсивне випаровування морської води. Від цього в атмосфері накопичується багато вологи, яка потім опадами випадає на поверхню Землі. У холодних широтах опади випадають у вигляді снігу. Але оскільки їх випадання дуже інтенсивно і кількість велике, то сніговий покрив стає більш потужним, ніж це відбувається зазвичай.

Снігова шапка тане вкрай повільно, протягом тривалого часу прихід опадів перевершує їх витрата - танення. В результаті вона починає рости і перетворюється в льодовик. Клімат на планеті також поступово змінюється, оскільки утворюється стійка область нетанучих льодів. Через якийсь час льодовик починає розширюватися, оскільки динамічна система нерівномірного приходу-витрати не може перебувати в рівновазі, і льоди збільшуються до неймовірних розмірів і сковують майже всю планету.

Однак максимум заледеніння стає одночасно і початком його деградації. Досягши критичної позначки, екстремуму, зростання льоду припиняється, зустрівши наполегливий опір інших природних факторів. Динаміка придбала зворотний характер, підйом змінився спадом. Втім, перемога «літа» над «взимку» настає не відразу. Спочатку починається затяжна «весна» на кілька тисячоліть. Це зміна коротких нападів заледеніння з теплими межледниковья.

Земна цивілізація сформувалася в епоху т.зв. голоценових межледниковья. Вона почалася близько 10000 років тому, а закінчиться, якщо вірити математичним моделям, в кінці III тис. Н.е., тобто близько 3000 р З цього моменту почнеться чергове похолодання, яке досягне апогею після 8000 р нашого літочислення.

Головним аргументом планетарно-кліматичної гіпотези є факт періодичної зміни тектонічної активності в рифтових долинах. Конвекційні струми в надрах Землі розбурхують земну кору з різною силою, це і призводить до існування таких епох. Геологи у своєму розпорядженні матеріали, переконливо доводять, що кліматичні коливання хронологічно пов'язані з періодами найбільшої тектонічної активності надр.

Відкладення гірських порід показують, що на чергове похолодання клімату припадають до часу значні пересування потужних блоків земної кори, Які супроводжувалися появою нових розломів і бурхливим виділенням гарячої магми як з нових, так і зі старих Рифт. Втім, той же аргумент використовується прихильниками інших гіпотез для підтвердження своєї правоти.

Ці гіпотези можна розглядати як різновиди єдиної геофізичної гіпотези, оскільки вона спирається на дані про геофізики планети, а саме - цілком покладається в своїх викладках на палеогеографію і тектоніку. Тектоніка досліджує геологію і фізику процесу руху блоків кори, а палеогеография вивчає наслідки такого переміщення.

В результаті многомілліонолетніх зсувів колосальних мас твердої речовини на земній поверхні істотно змінювалися обриси континентів, а також рельєф. Те, що на суші знаходять потужні товщі морських наносів або донних мулів, прямо свідчить про зрушення блоків кори, що супроводжувалися її прогином або підняттям в даному регіоні. Наприклад, Підмосков'ї складено в великій кількості вапняками, багатими залишками морських лілій і коралів, а також глинистими породами, що містять перламутрові черепашки амонітів. З цього випливає, що територія Москви та її околиць як мінімум двічі заливалася морськими водами - 300 і 180 млн років тому.

Всякий раз внаслідок зсуву величезних блоків кори відбувалося або опускання, або підняття певного її ділянки. У разі опускання в межі материка вторгалися океанські води, відбувалося наступ морів, трансгресія. При піднятті моря відступали (регресія), поверхня суші росла, і нерідко на місці колишнього солоного басейну здіймалися гірські гряди.

Океан є найпотужнішим регулятором і навіть генератором клімату Землі через свою колосальної теплоємності і іншим унікальним фізико-хімічними властивостями. Цей водний резервуар управляє найважливішими повітряними потоками, складом повітря, режимом опадів і температури на великих площах суші. Природно, збільшення або зменшення площі його поверхні позначається на характері глобальних кліматичних процесів.

Кожна трансгресія істотно збільшувала площу солоних вод, тоді як регресія морів значно зменшувала цю площу. Відповідно, відбувалися коливання клімату. Вчені встановили, що періодичні всепланетну похолодання приблизно збігалися за часом з періодами регресії, тоді як наступ морів на сушу незмінно супроводжувалося потеплінням клімату. Здавалося б, знайдений ще один механізм глобальних зледенінь, який, можливо, є найголовнішим, якщо не винятковим. Проте, існує інший кліматотвірних чинників, супутній тектонічним переміщень - горотворення.

Наступ і відступ океанічних вод пасивно супроводжувало зростання або руйнування гірських хребтів. Земна кора під впливом конвекційних потоків зморщується ланцюжками найвищих піків то тут, то там. Тому виняткову роль в долгоперіодіческіх кліматичних коливаннях варто все ж віддати процесу горотворення (орогенезу). Від нього залежала не тільки площа поверхні океану, а й напрямок повітряних потоків.

Якщо зникав гірський хребет або виникав новий, то переміщення великих повітряних мас різко змінювалося. Слідом за цим перетворювався багаторічний режим погоди в даній місцевості. Так внаслідок горотворення по всій планеті докорінно змінювалися локальні клімати, що призводило до загального переродження клімату Землі. В результаті намітилася тенденція до глобального похолодання тільки набирала темпи.

Останнє заледеніння прив'язується до завершується на наших очах епосі Альпійського гороутворення. Результатом цього орогенеза стали Кавказ, Гімалаї, Памір і багато інших найвищі гірські системи планети. Виверження вулканів Санторін, Везувій, Безіменний та інших спровоковані саме цим процесом. Можна сказати, що на сьогоднішній день ця гіпотеза домінує в сучасній науці, Хоча і не є повністю доведеною.

Гіпотеза отримала несподіваний розвиток, причому в додатку до кліматології саме Антарктиди. Льодовий материк придбав свій нинішній вигляд повністю за рахунок тектоніки, тільки вирішальну роль зіграли не регресія і не зміна повітряних течій (ці фактори зараховані до другорядних). Головним по впливу фактором слід назвати водяне охолодження. Природа заморозила Атлантиду точно таким же прийомом, яким людина охолоджує ядерний реактор.

«Ядерний» варіант геофізичної гіпотези грунтується на теорії дрейфу континентів і палеонтологічних знахідках. Сучасні вчені не ставлять під сумнів існування руху материкових плит. Оскільки через конвекції мантії блоки земної кори рухливі, то ця рухливість супроводжується горизонтальним зміщенням самих континентів. Вони повільно, зі швидкістю 1-2 см на рік повзають по розплавленому Мантійна шару.

Взаємне розташування материків згодом змінювалося, що позначалося на кліматі Землі, оскільки від цього залежали повітряні і океанські течії. Скам'янілі кістки лістрозавра в Антарктиді і вкрай численні аналогічні знахідки в Африці, Південній Америці та Індії підтверджують припущення вчених про те, що колись всі ці південні землі, включаючи також і Австралію, були об'єднані в один суперматерик.

Єдиний південний континент Гондвана проіснував понад 200 млн років: з 240 до 35 млн років тому. Близько 35 млн років тому тектонічні пересування кори остаточно розкололи його на нинішні «шматочки», одним з яких виявилася Антарктида. Розкол негативно позначився на її кліматі, оскільки вона виявилася в ізоляції.

Перш антарктичні берега омивали тільки два холодних течії, дія яких компенсувалося в повній мірі теплими океанськими потоками, які надходили від зістикувати з Антарктидою Австралії. Після того, як всі шматки сверхматерик розповзлися в різні боки і залишили Антарктиду на самоті посеред океану, вона стала активно обмиватися багатьма течіями, що утворили згодом суцільний потік - т.зв. циркумполярна перебіг.

Воно оточило Антарктиду і набирало сили в міру зростання і поглиблення «п'ятого океану» - південних вод області Антарктики. Щомиті протягом проносить більше води, ніж всі річки планети, що не дивно, якщо враховувати середню глибину « південного океану», Рівну 3 км. Перебіг охоплює всі верстви води до самого дна, будучи найбільшим в природі кліматичним бар'єром. Цей фантастичний бар'єр поглинає все тепло, яке тільки підводиться до білого материку ззовні.

Виявилося достатнім зниження температури повітря в антарктичній області всього на 3 ° С, щоб бар'єр почав діяти, подібно холодильнику. Тепер наростання сніжно-льодового покриву було неминучим навіть при збереженні щодо теплого режиму на континенті. Льодовик поступово, в процесі росту витісняв тепло на околиці, де воно поглиналося циркумполярною течією.

Якщо на початку кайнозою клімат на планеті був значно тепліше сучасного, то внаслідок льодовикових періодів, викликаних великими підняттями суші, він поступово наблизився до сучасному стану. Почала все більш чітко простежуватися кліматична зональність. Через поступове похолодання теплолюбна флора поступово відступала на південь, змінюючись в помірній зоні листопадними і хвойними лісами. Останній льодовиковий період в кайнозої закінчився приблизно 10-12 тис. Років тому. Епохи похолодання сприяли утворенню гірських льодовиків на планеті і збільшення масштабів заледеніння Антарктиди.
Як з'явився унікальний континент Антарктида? Це не тільки найвищий материк, а й область найбільшого зледеніння Землі. Відмітні особливості Антарктиди - потужний покрив материкового льоду і суворість природних умов, які визначаються становищем материка навколо Південного полюса, а також співвідношенням суші і моря в високих південних широтах.
Потужність крижаного панцира Антарктиди в середньому становить 2 тис. М, але в деяких районах він досягає висоти в чотири кілометри. За орієнтовними оцінками, загальний обсяг материкового льоду становить тут 22 млн км3, тобто в Антарктиді зосереджено 87% обсягу льоду Землі.
Ніде на нашій планеті не спостерігається настільки низьких температур протягом усього року, як на Антарктичному материку. Зокрема, середня річна температура повітря в центральних його районах досягає позначки в 55-57 ° С нижче нуля. Антарктида - найбільший на нашій планеті джерело холоду. Її крижаний панцир має величезну здатність відбивати сонячні промені. В таких умовах кондиціонер був би недоречним, зате він потрібен нам сьогодні влітку, коли показники термометра досягають позначки 30-40 градусів тепла. Сучасне обладнання відіграє в нашому житті велику роль. воно допомагає виплутатися з важких ситуацій. Під час вибору технології потрібно звертати увагу на якість.

Відповідно до сучасних науковим дослідженням, Протягом довгого полярного дня сумарна радіація над Антарктидою наближається до екваторіальній, але близько 90% цієї сонячної радіації відбивається назад в атмосферу. Формування крижаного покриву відбулося 25-30 млн років тому, про що свідчать дані вивчення опадів Світового океану. Ще на початку кайнозойської ери в Антарктиді зберігався помірний прохолодний клімат.
З похолоданням на планеті спочатку утворилися досить невеликі льодовики в горах Гамбурцева в Східній Антарктиді, але поступово, отримуючи рясне харчування у вигляді снігу, вони спустилися з гір на рівнину. Почав утворюватися масивний крижаний покрив. Протягом довгого часу з Антарктидою з'єднувалася Австралія, але приблизно 35 млн років тому вона відкололася.
У заглиблювалася і розширювався протоку між Австралією і Антарктидою хлинули води холодної течії, найпотужнішого в сучасній океанської системі. У ньому проноситься в два рази більше води, ніж у всіх разом узятих річках нашої планети. Внаслідок цього утворився природний бар'єр, який зашкодив будь-якому проникненню тепла в область Антарктиди.
Бар'єр циркумполярної течії і сьогодні зберігає від руйнування гігантський льодовиковий панцир Антарктиди. Крім того, сусідство величезного крижаного масиву з досить теплими океанічними басейнами забезпечує в Південній півкулі нашої планети умови для посиленої циркуляції атмосфери протягом усього року.
Розподіл тиску у верхніх шарах атмосфери обумовлює приплив щодо теплого і вологого повітря з океану в Антарктиду, що стає причиною випадання опадів, що живлять заледеніння. В наші дні крижана шапка Антарктиди грає важливу роль в системі глобальної циркуляції атмосфери на планеті. Зникнення величезного крижаного панцира сприяло б зменшенню контрасту температури, ослаблення междушіротних потоків повітря і фактичного розмивання меж географічних і кліматичних зон. Це, в свою чергу, призвело б до менш контрастним природними умовами і різкого скорочення широкої різноманітності життя на нашій планеті.

Чи були великі катастрофи.
Примітивні організми ускладнювалися, поки, через довгу низку предків, не виник нарешті людина. Поступово заповнювалися прогалини в геологічному літописі, і струнка картина розвитку Землі була вже близька до завершення. Здавалося, що збувається передбачення основоположника наукової геології Чарлза Лайеля, зроблене ще в 1830 році: «Порядок в природі, з самих ранніх періодів, Був одноманітний в тому сенсі, в якому ми вважаємо його одноманітним і тепер, і сподіваємося, що він залишиться таким і на майбутній час ».
І все-таки катастрофи були!
ознаки різких змін відзначалися одночасно в межах всієї Землі. Протягом останнього мільярда років найбільше значення мали чотири великі катастрофи - 650, 230, 65 і 35 мільйонів років тому.
Перша з них була пов'язана з найбільшим в історії Землі заледенінням. Його сліди знайдені на всіх материках, крім Антарктиди, яка і тепер покрита льодовиками і ТОМУ погано вивчена. Є ознаки зледеніння і в екваторіальних районах. Можуть заперечити - материки рухаються, і ті райони, які зараз знаходяться на екваторі, колись були поблизу полюсів. Але тепер навчилися визначати широту древніх материків. Виявилося, що Шотландія і Білорусія, де виявлені льодовикові відкладення з віком близько 650 мільйонів років, в той час перебували на екваторі. Значить, льодовики тоді доходили до екватора. До цього Сонце давало тепла на кілька відсотків менше, ніж тепер. Але в атмосфері було набагато більше вуглекислого газу, і парниковий ефект зігрівав Землю. В океанах з'явилися рослини (синьо-зелені, а потім і «справжні» водорості), вони споживали і розкладали вуглекислий газ, і «з'ївши власне ковдру», довели Землю до майже повного заледеніння. В результаті багато водорості вимерли, і «ковдру» поступово відновився.
Друга катастрофа сталася 230 мільйонів років тому, незабаром після ще одного великого заледеніння. Воно не було всесвітнім і охоплювало тільки полярні і частина помірних широт Південної півкулі. З заледеніннями, як тепер доведено, пов'язана посушливість клімату. Вода океанів надходила в величезні затоки, оточені пустелями, і випаровувалася в них. Солі випадали в осад. Один з таких заток знаходився на сході Східно-Європейської рівнини. Сіль йшла з океану, вода ж в ході свого великого кругообігу поверталася в нього. В результаті солоність вод океану сильно знизилася. Не всі морські організми змогли пережити це. За деякими даними, вимерло 97 відсотків організмів, що мешкали до цього в морях і океанах. Наземної фауни і флори катастрофа не торкнулася.
Шістдесят п'ять мільйонів років тому відбулося найзагадковіше подія в геологічній історії. Раптово вимерли динозаври та інші гігантські рептилії, що панували до цього більш ста мільйонів років. Разом з ними вимерли засів явшіе моря амоніти, белемніти і багато видів мікроскопічних організмів. Запропоновано десятки гіпотез, що пояснюють вимирання, але серед них немає жодної, яка була б переконливою, з точки зору всіх або хоча б більшості дослідників. Теорію вимирання динозаврів ще належить створити.
У мезозої, коли жили динозаври, на всій Землі панував теплий клімат. Вода на поверхні океанів в полярних районах мала температуру 15, а іноді і 18 градусів. Приблизно такі ж умови панували і на початку кайнозою - «століття ссавців» - до 35 мільйонів років тому. Але потім дуже швидко, майже миттєво (в масштабах геологічного часу це «мить» тривало близько ста тисяч років) температура всюди знизилася на кілька градусів. У тропіках стало холодніше, ніж тепер, а в помірних і полярних широтах після похолодання температура була все-таки набагато вище сучасної.

причини похолодання
До недавнього часу про зміни температури судили головним чином по залишкам тварин і рослин. На похолодання вказувало вимирання теплолюбних видів. Але завжди можна було сказати, що в минулому організми жили в інших умовах, ніж тепер, а вимирання пов'язано не з похолоданням, а з чимось іншим. Тепер знайдені «термометри», які дозволяють більш об'єктивно судити про умови минулого. Визначають ізотопний склад кисню, що входить до складу древніх організмів. Крім найбільш поширеного ізотопу з атомним вагою 16, існує ще ізотоп з атомною вагою 18 - так званий важкий кисень. Але в залишках древніх організмів вміст важкого кисню змінюється в залежності від температури води, в якій вони мешкали. Кисневий термометр показав, що близько 35 мільйонів років тому відбулося саме похолодання, а не яка-небудь другсз зміна місця існування.
Що було причиною похолодання? Існує безліч гіпотез. Перша з них - гіпотеза про зменшення світності Сонця. Але астрофізики проти - ні Сонце, ні схожі на нього зірки не можуть різко змінити світність. Вона не зменшується, а дуже повільно і поступово зростає - приблизно на один відсоток за 100 мільйонів років. Деякі ботаніки припустили, що раптово змінився нахил земної осі. Фахівці з небесної механіки відмовляються навіть обговорювати таку гіпотезу, вона здається їм абсолютно безглуздою.
Чи не можна пояснити похолодання тим, що «продірявилося ковдру» Землі - зменшився парниковий ефект її атмосфери? Для цього в ній повинна була зменшитися вміст вуглекислого газу. Воно залежить від того, як швидко споживають вуглекислий газ рослини. Чим пишніше рослинність, тим вище фотосинтез і тим менше зміст СО в атмосфері. Але при похолоданні рослинність стає менш пишною, і вміст вуглекислоти в повітрі зростає. Парниковий ефект стримує похолодання, викликане іншими причинами.
Може бути, Земля «переодяглася» в іншу, більш світлий одяг? Адже і ми, щоб врятуватися від спеки, перевдягаємося в біле. Білі поверхні відбивають сонячні промені. Щоб Земля придбала велику білизну, повинні з'явитися великі льодовики, морські льоди і снігові поля. Вони з'являються тільки при низьких температурах. Збільшення альбедо (відбивної, здатності) може підтримувати похолодання, але не може бути його причиною.
До 35 мільйонів років назад снігу і льоду, ймовірно, не було ніде, крім високих гір. Але полярні широти отримували стільки ж сонячного тепла, скільки вони отримують його тепер. Звідки ж бралося додаткове тепло? Взимку льоди бувають в Азовському морі, але південно-західна частина Баренцева моря ніколи не замерзає. Це пояснюється тим, що до північних берегів Європи підходить тепла течія. Може бути, 40-50 мільйонів років тому воно було більш потужним? На жаль, і це пояснення не підходить. Колись між Скандинавією і Гренландією взагалі не було моря. П'ятдесят п'ять мільйонів років тому вони стали повільно відсуватися один від одного, і тільки близько 30 мільйонів років тому встановилося глибоководне сполучення між Норвезько-Гренландському і Полярним басейнами. Моря, через яке міг би текти древній Гольфстрім, не було!
Океани і атмосфера Землі утворюють єдину кліматичну машину. Розташування материків Північної півкулі не створював умов для теплого клімату Арктики. Але становище рятувало Південна півкуля. Австралія тоді перебувала набагато південніше і утворювала єдиний материк з Антарктидою. З ним з'єднувалася Південна Америка - протоки Дрейка не було. В таких умовах теплі течії, викликані східними вітрами в субтропічних широтах, повертали на південь вздовж східних берегів Південної Америки і Австралії і досягали Антарктиди. В її межах панував досить теплий клімат і росли ліси з південного бука. Саме через Антарктиду з Америки до Австралії проникли сумчасті, багато представників рослинного світу і навіть прісноводні ракоподібні. Два величезних виру в Південній півкулі - один в Тихому, а інший в Атлантичному і Індійському океанах - утеплювали помірні і полярні широти. Тепла було так багато, що його вистачало і на обігрів Північної півкулі.
55 мільйонів років тому Австралія стала повільно відсуватися на північ. Але між нею і Антарктидою ще довго існував перешийок, а потім протоку був вузьким і неглибоким. Тільки 35 мільйонів років тому на південь від Австралії виник потужний океанічна течія, Що підганяється західними вітрами. Це докорінно змінило кліматичні умови всій Землі. Два виру Південної півкулі злилися в один. Тепер від південно-східних берегів Південної Америки (все ще пов'язаної з Антарктидою) води океану здійснювали майже навколосвітня подорож поблизу берегів Антарктиди, південно-західних берегів Південної Америки і повертали на північ. Далі вздовж екватора їх гнали уже східні вітри. Через широкий і глибокий протоку між Австралією (хоча вона і відсунулася від Антарктиди, але перебувала набагато південніше, ніж тепер) і Південно-Східною Азією протягом проникало в Індійський океан, Потім повертала на південь і ... цикл повторювався.

Льодовики покривають Антарктиду
На далекому і холодному півдні за час довгого шляху води встигали сильно охолодитися. Потім охолоджені води проникали в тропічні широти і охолоджували також і їх. Похолодання викликало зростання льодовиків в Східній Антарктиді. Назви Східна і Західна Антарктида умовні. По суті будь-яка частина цього материка буде північній по відношенню до Південного полюса. Але європейські мандрівники зазвичай йшли до Антарктиди через Атлантичний океан. Для них її більш порізана частина, що примикає до Південної Америки, перебувала на заході, а основна, більш масивна частина - на сході. Якщо подумки зняти сучасний льодовий покрив, то Західна Антарктида перетвориться в архіпелаг островів, Східна ж все-таки залишиться материком.
Для росту льодовиків потрібно, щоб сніг, що випадає за зиму, не встигав розтанути влітку. Снігу стає все більше і більше, поступово він під вагою верхніх шарів перетворюється на лід. накопичившись великими масами, Лід починає текти, подібно лаві (але набагато повільніше). В гірських долинах рухаються потоки льоду, на рівнині ж утворюються величезні льодовикові щити і купола з відносно крутими краями і плоскою серединою, схожі на короваї. Ця аналогія не випадкова - адже тісто набуває форму короваю по тим же гидромеханическим законам, за якими лід набуває форму купола. І тісто, і лід можна розглядати як дуже в'язкі рідини.
У центрі Східної Антарктиди знаходяться гори Гамбурцева. Тепер вони поховані під льодом. Гори вдалося виявити, вимірявши товщину льодовика.
На вершинах гір Гамбурцева льодовики могли виникнути ще до початку похолодання. Коли температура знизилася, льодовики зайняли вже весь гірський масив. Над ним утворилася холодна повітряна маса, яка охолоджувала навколишню місцевість. Чим більше ставали льодовики, тим краще були умови для їх подальшого зростання. Дуже швидко (звичайно, в геологічному сенсі), всього за кілька десятків тисяч років, льодовики зайняли всю Східну Антарктиду і досягли її берегів. Але вони майже ніде не спускалися в море і майже не породжували айсбергів.
Поява льодовикового щита площею 10 мільйонів квадратних кілометрів справила величезний вплив на клімат і багаторазово підсилило початкове похолодання. Льодом було покрито сім відсотків всієї поверхні суші. Почав випадати сніг, з'явилися морські льоди. Величезні білі поверхні відбивали сонячне проміння. В результаті на всій Землі стало холодніше - не тільки в Південному, але і в Північній півкулі. Похолодання супроводжувалося посиленням посушливості - саме в цей час утворилася пустеля Сахара.
Зростання льодовиків викликав також зниження рівня океану. З його поверхні постійно випаровується вода, але настільки ж постійно вона повертається назад - та волога, яка переноситься повітряними течіями на сушу, потім по річках знову стікає в океан. Але коли ростуть льодовики, сніг, що випадає на них, не повертається океан, а йде на будівництво льодовиків: обсяг води, пов'язаної в льодовиках, як би віднімається з обсягу океану. 35 мільйонів років тому рівень океану впав приблизно на шістдесят метрів. В результаті великі мілководдя перетворилися в сушу. Море пішло з більшої частини Східно-Європейської рівнини і із Західного Сибіру.
Різко змінилася рослинність. До початку похолодання пальми росли аж до узбережжя Карського і Охотського морів. Коли стало холодніше, вони збереглися тільки в південній частині Східно-Європейської рівнини, в середній Азії і в районі Владивостока.
Але найважливіші зміни зазнав тваринний світ. До 35 мільйонів років тому були широко поширені Багатогорбкозубі - дрібні звірки, схожі на гризунів, але мали зовсім інше внутрішню будову. Вони вимерли, і їм на зміну прийшли гризуни. Вимерли стародавні хижаки і стародавні копитні, замість них почався розвиток сучасних хижаків і копитних. Величезне значення мають зміни в загоні приматів. До 35 мільйонів років тому були поширені тільки лемури і долгопяти - нижчі примати. Тепер лемури зустрічаються на Мадагаскарі, в решті ж тропічній зоні велика їх частина вимерла з початком похолодання. На зміну лемурів прийшли мавпи.
Отже, основні риси навколишнього нас природи склалися 35 мільйонів років тому в результаті початку заледеніння Східної Антарктиди. Заледеніння було причиною, але не було першопричиною. Все, як ми вже знаємо, почалося з поділу Австралії і Антарктиди і переміщення Австралії на північ.

Довгий шлях природи Землі
35 мільйонів років тому виникли тільки основні риси сучасної природи, але вона ще була не дуже схожа на те, що ми спостерігаємо сьогодні. Землі стояв довгий і складний шлях. Рух Австралії на північ тривало; близько 20 мільйонів років тому закрився глибоководний протоку, яка відділяла її від Південно-Східної Азії (Мілководні протоки там існують і тепер). Екваторіальну течію Тихого океану, до цього яке проникало в Індійський океан, повернуло на південь вздовж берегів Австралії і стало обігрівати помірні широти Південної півкулі. На півночі встановилося нарешті глибоководне сполучення між Норвезько-Гренландському і Полярним басейном, і в нього проникли теплі води. І на півночі, і на крайньому півдні відбулося потепління.
На жаль, воно було недовгим. 25 мільйонів років тому від Антарктиди початку відсуватися Південна Америка. 12-14 мільйонів років тому протока між ними став вже досить широким і глибоким. Через протоку Дрейка стало проходити Південне кругова течія, яка оперізує Антарктиду. Знову різко зменшився водообмін між тропічними і помірними широтами Південної півкулі. У полярних широтах похолодало, в тропіках же стало тепліше - туди вже не потрапляли холодні води з півдня. Саме тоді виникли сучасні кліматичні контрасти, коли в одних місцях страждають від спеки, а в інших - від холодів. Льодовики Антарктики збільшилися - вони зайняли також Західну Антарктиду.
Похолодання в помірних широтах викликало посилення посушливості. Саме тоді, близько 12 мільйонів років тому, виникли степу на півдні Східно-Європейської рівнини. По степах Євразії і саванах Африки бродили стада гіппаріона - трипалих родичів коней, що переселилися з Америки по сухопутному «мосту», що існував на місці сучасного Берингової протоки. На півдні Азії і в Африці поширилися рамапитеки, яких можна вважати нашими прямими предками. Їх зростання був невеликий - приблизно метр, але вони вже ходили на двох ногах.
Близько трьох мільйонів років тому льодовикові щити з'явилися в Північній півкулі. Вони покрили Гренландію, Ісландію і сушу, яка була на місці Баренцева моря.С новим похолоданням і посиленням посушливості пов'язане виникнення нових пологів тварин - слонів, биків і коней. В Східній Африці австралопітеки (нащадки рамапітек) стали полювати, застосовуючи перші кам'яні знаряддя, - вони перетворилися в людей.
Близько мільйона років тому заледеніння охопило помірні широти Північної півкулі. У краю льодовика панували дуже холодні і сухі степи, в них паслися мамонти і волохаті носороги. Льодовики то наступали, то відступали знову. На один з періодів найменшого розвитку льодовиків падає наш час.
Чи не призведе визнання різких змін до будь-яких неправильних висновків? адже в початку XIX століття деякі вважали, що після кожної катастрофи слід новий «акт божественного творіння». Сам автор «теорії катастроф» Жорж Кюв'є Хіба ж не писав нічого подібного. На його думку, спорожнілий материк заселяли тварини, які прийшли з інших місць. Як вони з'явилися там, Кюв'є не уточнюється. Про «божественне творіння» писали деякі учні Кюв'є, які прагнули узгодити його погляди з релігійною ідеологією.
Як же йде справа сьогодні, коли в справедливості еволюційної теорії ніхто вже на сумнівається? Тепер доведено, що багато організми, які раптово з'явилися після катастрофи, в дійсності існували і до неї, але були дуже рідкісними або зустрічалися тільки в окремих обмежених районах. Коли гинули «господарі Землі», колишні парії виходили на авансцену геологічної історії. Вони швидко розмножувалися, широко розселялися і ставали новими господарями Землі. На перших порах не було організмів, які могли б освоїти всі придатні для життя умови. Це давало поштовх до швидкої еволюції.
Мавпи, наприклад, існували до останньої катастрофи, але були набагато менш поширені, ніж лемури. Не виключено, що, якби теплий і вологий клімат зберігся, лемури панували б і тепер. На одній із доповідей, зроблених мною в Москві, було поставлено питання: «Якби не почалося заледеніння Антарктиди, то ми жили б серед субтропічних лісів?» Довелося дати таку відповідь: «Тут дійсно були б субтропічні ліси, але в них жили б не ми, а лемури з величезними очима». Похолодання в багато разів збільшило швидкість еволюції. Великі катастрофи - це по суті революції в розвитку органічного світу. Без них він розвивався б набагато повільніше.
У зв'язку з цим згадуються слова великого англійського натураліста XVII століття Вільяма Гарвея: «Не хвалити, чи не засуджувати - все працювали добре». Колись прихильники Жоржа Кюв'є і Чарлза Лайеля запекло сперечалися між собою. Тепер же ясно, що мали рацію і ті, і інші. І повільне і поступове розвиток, і катастрофи пояснюються природними причинами.
Остання велика «катастрофа» пов'язана з початком заледеніння Антарктиди. Чи не станеться нова катастрофа, якщо потепління, викликане діяльністю людини, призведе до танення льодовиків і підйому рівня океану на 70 метрів? Погляд у минуле показує, що «всесвітнього потопу» не буде. Адже 20-30 мільйонів років тому обсяг льодовиків був уже близький до сучасного. У той час в помірних і полярних широтах панував досить теплий клімат. Льодовиковий щит Східної Антарктиди підтавав по краях, але не зменшувався в розмірах - на його поверхню випадало набагато більше снігу, ніж тепер.
На мою думку, майбутнє потепління також призведе до рясних снігопадів. Найбільші льодовикові щити можуть в результаті цього навіть збільшити свою товщину. Вони будуть давати менше айсбергів і трохи підтавати по краях, але не зменшаться в обсязі до тих пір, поки обсяг танення не перевищить обсягу снігової води, щорічно одержуваної льодовиками. Щоб це сталося, потрібно потепління на 10-12 градусів. Тільки після цього льодовики Антарктиди почнуть розпадатися, а рівень океану рости. Але про таке потепління в доступному для огляду майбутньому не йдеться. При меншому потепління рівень океану може навіть трохи знизитися в результаті збільшення товщини антарктичних льодовиків.
Від мавп, широко поширилися 35 мільйонів років тому, стався Homo sapiens, людина розумна. Якщо людство виправдає це високе звання і буде діяти розумно, остання велика «катастрофа» чи не перетвориться, дійсно, в катастрофу.

Д. Квасов, доктор географічних наук

Через століття після загибелі знамениті дослідники капітан Роберт Скотт і сер Ернест Шеклтон допомогли вченим дізнатися більше про Антарктиду. Дані, зафіксовані в суднових журналах членів експедицій, показали, що площа покриває континент льоду майже не змінилася.

Дослідження, опубліковане в Європейському журналі наук про Землю, передбачає, що антарктичний морський лід набагато менш чутливий до змін клімату, ніж арктичний, який протягом XX століття неабияк підтанув - з кінця 1970-х років Арктика втрачала в середньому по 53 900 кв. км льоду в рік.

За оцінками кліматологів Редінгського університету,

обсяг антарктичного льоду в літній період зменшився всього на 14% в порівнянні з 1900-ми роками.

Як пояснює Роберт Біндшадлер, дослідник з Центру космічних польотів Годдарда і один з авторів дослідження, з отриманих результатів «слід, що почалося відступ льодовика може тривати десятиліттями. Можливо,

зміни, які сьогодні відбуваються з Пайн-Айленд, насправді почалися в 1940-х роках ».

Розуміння того, що викликає поточні зміни в льодовиках, - значний крок у пошуку шляхів боротьби з глобальним потеплінням і його наслідками.

Фахівці Національного управління США з аеронавтики і дослідженню космічного простору (НАСА) знайшли причину танення антарктичних льодів, пише The Independent. Дослідники вважають, джерелом тепла, який розтоплює льодовий панцир на Південному полюсі Землі може бути ховається під льодом мантійний плюм (гарячий потік лави, здатний пробити земну кору і вирватися на поверхню, утворивши вулкан - прим. Ред). Температура земної кори над ним підвищується, що призводить до танення, розтріскування і руйнування льодовиків.

Близько 30 років тому гіпотезу про існування такого плюму під регіоном Земля Мері Берд в Західній Антарктиді висунув вчений з Університету Колорадо. Але лише недавно вдалося знайти підтвердження його припущенням. Фахівці НАСА змогли переконатися в правдивості цієї теорії.

Для цього експерти розробили спеціальну математичну модель. Розрахунки показали, скільки геотермальної енергії потрібно для процесів, що протікають в Землі Мері Берд, в тому числі для появи існуючих там підземних річок і озер. Порівнявши теоретичну модель з даними, отриманими під час антарктичних експедицій, вчені прийшли до висновку, що під поверхнею дійсно знаходиться мантійний плюм, який утворився ще 50-110 мільйонів років тому - задовго до формування на континенті крижаного щита.

Як писав «Новий День», причиною танення льодовиків в Гренландії також є мантійний плюм. Дослідження проводила міжнародна група вчених, при безпосередній участі співробітників Новосибірського державного університету (НГУ) та Інституту нафтогазової геології і геофізики () СО РАН. Вчені пов'язали відбувається зараз зменшення обсягів крижаного покриву з подіями 80-35-мільйонної давності, коли над океаном стала підніматися суша, що пізніше отримала назву Гренландія. Саме тоді зародився так званий древній мантійний плюм.

Вчені виявили талі води під льодовиками Гренландії. Раніше вважалося, що льодовики таять тільки в прибережній частині острова, однак в 2001 році в його глибині між кам'яною породою і льодом вони знайшли прошарок рідкої води. У зв'язку з тим, що тут товщина льодовиків досягає 3 тисяч метрів, а плюсових температур не буває зовсім, талої води, яка утворює підлідні ріки і озера, бути не повинно.

Дослідники впевнені, що танення льодів сприяє плюм, основна частина якого зараз знаходиться під Ісландією, а називається він «Ісландський». Він добре відомий геологам і, як з'ясувалося, десятки мільйонів років тому над ним дійсно «пропливала» Гренландія. Після розрахунків теоретичного теплового потоку, який може викликати плюм, виявилося, що його цілком достатньо, щоб розтопити нижню частину льодовика.

«Ця робота представила геофізичні докази, що Ісландський плюм залишив слід в літосфері острова. Таким чином, на зменшення маси льодовиків Гренландії впливають не тільки швидкі варіації клімату на Землі, а й відгомони великомасштабних подій, що відбувалися десятки мільйонів років тому », - розповів один з учасників дослідження, завідувач лабораторіями НГУ і, професор Івана Кулакова. Результати дослідження були опубліковані в престижному журналі Nature Geoscience.

Як нагадує «Лента.ру», в жовтні від одного з двох найбільших льодовиків Антарктики Pine Island відколовся масив площею, в чотири рази перевищує острів Манхеттен. Згідно з прогнозом, зробленим на основі супутникових знімків льодовиків, в майбутньому процес танення льодів прискориться ще в два-три рази, підвищивши рівень Світового океану. У липні від шельфового льодовика Ларсен в Антарктиді відколовся один з найбільших зареєстрованих айсбергів. Його площа становила 5800 квадратних кілометрів.

Вашингтон, Іван Грідін