Глобальное потепление против нового обледенения

Льды Антарктиды раскрывают тайны земного климата

Антарктический лед совсем не похож на любой другой лед на нашей планете. Это вода, которая, однажды замерзнув, не покидала твердого состояния на протяжении тысячелетий. Изучая воздушные пузырьки, сохранявшиеся в ней на протяжении тех же тысячелетий, ученые узнают, как изменялся климат Земли. Фото Commander John Bortniak, NOAA Corps.

Среди анекдотов, которые в академической среде рассказывают о Петре Леонидовиче Капице, есть и такой. На заседании академического президиума обсуждается вопрос о том, как растопить антарктические льды. Докладчик предлагает засыпать всю поверхность материка угольной крошкой. Альбедо поверхности резко уменьшится, солнечное тепло будет поглощаться, лед начнет быстро таять. Капица, слушая, что-то быстро писал в своих бумагах. А когда начались прения, встал и сказал: «Чтобы растопить весь лед Антарктики, нам понадобится превратить в пыль и распылить над нею весь уголь Донецкого и Кузнецкого бассейнов». Человек, от которого я впервые этот анекдот услышал, восторгался не столько тем, что Капица так быстро сумел вычислить необходимое количество угля, сколько тем, что Капице были известны запасы Донбасса и Кузбасса. Меня же тогда больше всего удивило другое — а зачем же академикам вообще хотелось растопить Антарктиду?

Ответ я узнал спустя много лет. Дело все в том, что на протяжении почти всего ХХ века — как минимум до 70-х его годов — грядущего нового обледенения боялись почти так же, как сейчас принято бояться глобального потепления. И основания для таких страхов были.

Космический снежок

Первая половина ХХ века оказалась на удивление холодной. В 1924 году по Европе прокатились холодные массы воздуха, практически полностью уничтожившие, в числе прочего, посадки мандариновых и апельсиновых деревьев. Пять лет спустя, в 1929 году, в на средиземноморском побережье Турции и в Саудовской Аравии шел снег, а температура на южном берегу Крыма опустилась до –25 градусов. Уже после Второй мировой войны, в 1949 году, почти метровым слоем снега укрыло Иерусалим, в Иране от переохлаждения погибли сотни людей, а в Ташкенте был зафиксирован абсолютный минимум температуры в –30°.

То что Земля оказалась пригодным для жизни местом, можно считать чудом. Будь температура на ее поверхности выше или ниже на пару десятков градусов, жизнь была бы невозможна. И эти небольшие колебания — то там, то тут — время от времени случаются. Фото (Creative Commons license): thengineer

В научной литературе того времени общим местом стали утверждения о том, что климат Земли находится в состоянии постоянного похолодания на протяжении последних 40–50 миллионов лет. Если же говорить об относительно недавних временах, то дело совсем плохо: за последние полмиллиона лет на планете прошло по меньшей мере три-четыре крупных обледенения. Обледенения менее значительные случались еще чаще. При этом общая тенденция в том, что они происходят все чаще и чаще. И если около 400 тысяч лет назад межледниковый период продлился около 28 тысяч лет, тот, что предшествовал последнему ледниковому периоду, составил всего около 10 тысяч лет. Принимая во внимание, что со времени этого последнего ледникового периода прошло уже около 10 тысяч лет, есть основания думать, что время следующего уже пришло. Его-то и ждали советские академики.

Ими отмечалось, что это последнее (так называемое «валдайское» обледенение) было самым сильным по крайней мере за последние 200 миллионов лет, а, может, и вообще в истории Земли. Они опасались постепенного ухудшения климата и отмечали, что всякое похолодание отрицательно сказывается на экономической деятельности страны, в то время как всякое потепление (например, в конце 1930-х — начале 1940-х) оказывалось для нее благотворной. Академия наук СССР тогда рассматривала проекты постепенного глобального улучшения климата, в том числе благодаря уничтожению полярных шапок. Например, вследствие изменения их альбедо.

Со временем к экономическим соображениям прибавились и экологические. Появились основания думать, что когда-то в далеком прошлом Земля прошла через состояния полного обледенения, когда вся ее поверхность была покрыта льдом. Не должно ли человечество принять какие-то меры, чтобы избежать такой ситуации в будущем?

Как зарыться в историю

Вместе с пониманием опасности глобального потепления и похолодания ХХ век принес и изрядное разнообразие новых методов, позволяющих изучать климат прошлого. В том числе и те, что связаны с использованием сверхглубокого бурения.

Большая группа ученых из 10 стран мира на протяжении почти десяти лет занималась извлечением гигантского керна льда в районе Купола Конкордия (Купол К), расположенного на плато в восточной части Антарктиды. Работа велась в рамках проекта, финансируемого Европейским научным фондом (European Scientific Foundation) по бурению льда Антарктиды — Epica (European Project for Ice Coring in Antarctica), цель которого раскрыть климатические тайны прошлого и получить более полное представление о том, что можем ждать нас в будущем. Это не первый проект подобного рода, но на этот раз ученым удалось проникнуть в более отдаленное прошлое. Результаты исследования, опубликованные в 2004 и 2005 годах, касались того, каким был климат планеты, соответственно, 440 тысяч и 650 тысяч лет назад. В сентябре 2006 года они сообщили об извлеченном полностью изученом керне длиной 3,2 км, и ученые углубились в прошлое еще на 150 тысяч лет. Таким образом, проект Epica позволил получить данные о климате Земли, каким он был 800 тысяч лет назад, в два раза перекрыв прежний рекорд исследователей глубинного льда.

Бурение антарктического льда на станции Конкордиа ведется уже десять лет. Работу коллектива ученых из разных стран финансирует Европейский научный фонд. Рекордная глубина в 3270 м была достигнута здесь в декабре 2004 года. Фото: Laurent Augustin, LGGE, Grenoble

Особую ценность представляют крошечные пузырьки древнего воздуха, сохранившиеся в его тысячелетних наслоениях. Каждая страница ледовой книги рассказывает исследователям о состоянии планеты в тот или иной период ее истории. Ученые могут, в частности, измерить концентрации углекислого газа и метана — двух основных газов, образующихся в результате деятельности человека, и являющихся, как считается сейчас, причиной глобального потепления. По повышениям и понижениям содержания углекислого газа судят об изменении температуры.

Один такой ледяной керн показывает, каким был естественный климатический ритм Земли на протяжении 800 тысяч лет. Можно видеть, как быстро повышается содержание углекислого газа на протяжении последних 200 лет в результате деятельности человека. Доктор Эрик Уолфф (Eric Wolff) из Британского центра по изучению Антарктики (British Antarctic Survey) заметил в интервью, данном BBC: «Исследования антарктического льда свидетельствуют о том, что современный уровень концентрации углекислого газа, вызывающего парниковый эффект, является беспрецедентным… Я считаю, что ледяной керн не дает нам оснований для оптимизма. Нет оснований полагать, что Земля сама справится с увеличением содержания углекислого газа. Исследование ледяного керна наводит на мысль о том, что увеличение содержания углекислого газа неизбежно приведет к опасному изменению климата».

Куда девать углекислоту?

Парниковый эффект будет снижен, если удастся избавиться от избытка углекислоты в атмосфере. Отчасти этого можно добиться естественным путем. Один из способов это сделать предлагал еще десять лет назад известный американский физик Фримен Дайсон (Freeman Dyson) в своей книге «Солнце, геном и Интернет» (The Sun, The Genome, and The Internet: Tools of Scientific Revolution): «Чтобы понять баланс углерода между атмосферой и биосферой, надо измерить множество показателей. Но я не хочу вас смущать обилием вычислений и хочу попросить запомнить только одно из них. Этот показатель равен трем миллиметрам в год. А теперь я вам объясню, что это значит. Рассмотрим половину всей поверхности земной суши, которая не является пустыней или ледником, или городом, или дорогой, или автомобильной стоянкой. Это половина поверхности земли, которая покрыта слоем почвы и в том или ином виде способствует растительной жизни. Каждый год здесь поглощается и преобразуется в биомассу определенная доля углекислого газа, выброшенного нами в атмосферу. Мы не знаем, сколь большая часть здесь поглощается, пока мы не измерим увеличение или уменьшение количества биомассы. Показатель, который я просил вас запомнить, это среднее увеличение толщины биомассы на территории в половину полезной поверхности земной суши, при условии, что весь избыток углекислоты, возникший из-за сжигания ископаемого горючего, ею поглощен. Среднее увеличение ее толщины будет равно трем миллиметрам в год».

Фримен Дайсон приехал в Америку из Англии почти пятьдесят лет назад, чтобы работать в знаменитом Институте перспективных исследований в Принстоне. Тогда его интересовали проблемы квантовой теории, но он подружился с работавшим здесь же Джоном фон Нейманом (John von Neumann). Дайсон тогда не подозревал, что по прошествии нескольких десятков лет он так же, как и Нейман, придет к задачам прогнозирования климата

Иными словами, можно сократить рост углекислоты в атмосфере, увеличив рост биомассы в почве. Можно использовать и ресурсы мирового океана. Например, несметное количество планктона, обитающего в мировом океане, эффективно поглощает углерод из атмосферы, используя его для строительства собственных скелетов и панцирей. Однако нельзя быть уверенным в том, что удастся спрятать «все концы в воду». По мнению Коринн Ле-Кере (Corinne Le Quere) из университета Восточной Англии (University of East Anglia), накопление углерода в океанической воде может обернуться новыми опасностями: «Например, мы не знаем, как окисление океана повлияет на морские экосистемы. Ситуация может ухудшиться. Увеличение содержания CO₂ в океанах приведет к повышению их кислотности, и, как показал ряд недавних исследований, в конечном счете, нарушит способность морских микроорганизмов использовать карбонат кальция в воде для создания твердых тканей».

В любом случае, теперь уже ясно, что в прошедшие 800 тысяч лет Земля, в целом, была довольно холодным местом. Межледниковья, периоды потепления, наступали каждые 100 тысяч лет и, как правило, продолжались недолго. Последние 400 тысяч лет межледниковья длились примерно 10 тысяч лет, и их климат напоминал нынешний. До этого они были менее теплыми, но длились немного дольше. Нынешний период межледниковья продолжается уже около 10 тысяч лет, и таким образом, вскоре должен был бы смениться новым ледниковым периодом. Но этого, вероятно, не произойдет. Ученые из ESF Epica заметили, что есть заметное сходство нынешнего периода с межледниковым периодом, начавшимся 400 тысяч лет назад: тогда форма орбиты Земли была такой же, как сейчас. Тот теплый период длился целых 28 тысяч лет, и нынешний, вероятно, продлится столько же. «Следующий ледниковый период нам пока не грозит, — сказал Эрик Уолфф в цитированном выше интервью, — и парниковый эффект делает его еще менее вероятным».

Читайте также в журнале «Вокруг Света»:

Сергей Шульженко, 05.12.2006