По холодным следам

Не отрываясь от земли

Гипотез, объясняющих оледенения земными причинами, очень много. Некоторые из них сложны и требуют длительных пояснений. Такие гипотезы придется пересказать упрощенно.

Во времена Кювье господствовала мысль о постепенном остывании нашей планеты. Ее развивал известный естествоиспытатель Бюффон. Он даже изучал скорость остывания чугунных ядер, чтобы прикинуть, за какой срок мог остыть земной шар (учитывая его огромный диаметр).

Результаты получились очень сомнительными: ведь температура земных глубин до сих пор точно не определена. Сравнение земного шара с чугунным ядром допустимо только с позиций геометрии: подобие облика двух фигур — и только. Чугунный шар находится в атмосфере Земли, а планета — в космосе. В шаре и на планете действуют совершенно разные силы. Например, даже на глубине нескольких десятков километров (тончайшая оболочка Земли, радиус которой превышает шесть тысяч километров) любые самые прочные вещества под гигантским подземным давлением неузнаваемо меняют свои свойства.

Если Земля постепенно остывает, это должно привести в конце концов к великим холодам и оледенениям.

К сожалению, столь простая и убедительная гипотеза столь же просто и убедительно опровергается.

Главное: оледенения сопровождают всю геологическую историю Земли. Следы их наблюдаются в осадках, возраст которых миллиард лет. После очень крупного оледенения, каменноугольно-пермского (двести пятьдесят миллионов лет назад), почти на всей поверхности планеты было тепло. А еще раньше тоже были оледенения.

Но это еще не значит, что Земля образовалась обязательно «холодным путем», при скоплении космической пыли или метеоритов. За последние годы немало известных астрономов (среди них академик В. А. Амбарцумян) пишут о возможном образовании Солнца и планет в результате взрывов ядер галактик.

Космические взрывы непостижимой силы уже много раз наблюдали астрономы. Космос развивается не только медленно, регулярно, но и катастрофически, со взрывами, рождающими новые звезды и, возможно, планеты.

Но если даже Земля была когда-то раскаленной капелькой солнечного вещества, она должна была основательно остыть за первые один-два миллиарда лет своей космической истории (геологическая история Земли начинается со времени образования на ней первых осадочных пород — два-три миллиарда лет назад). Если некоторое остывание Земли продолжалось, то происходило оно все медленнее и, наконец, прекратилось.

От Солнца поступает к поверхности нашей планеты в тысячи раз больше энергии, чем из глубоких недр. За последний миллиард лет (или более) главнейшим «кормильцем» Земли было Солнце. Если солнечное излучение ослабнет хотя бы на сотую долю, это заметнее скажется на природных условиях у поверхности Земли, чем уменьшение теплового потока из недр в два или три раза.

Другая группа земных причин связана с изменчивостью положения полюсов Земли.

Двести лет назад философ Гердер предположил, что полюсы земли перемещаются. Позже эту мысль использовали геологи для объяснения оледенений. Действительно, если бы вдруг Северный полюс переместился в район Скандинавии, то почему бы там не образоваться великим ледникам?

К началу нашего века астрономам удалось установить незначительные колебания земной оси (на десятки метров от среднего положения). Теперь наблюдений ведется так много и они столь точны, что имеются карты перемещения полюсов, и явление это совершенно доказано.

Древний материк Гондвана, объединявший Южную Америку, Африку, Индию, Австралию, Антарктиду. Точками отмечена былая суша, черными кружками — местонахождения древних морен, стрелками — направления движений древних ледников.

Однако для того, чтобы земная ось отклонилась на двадцать градусов от своего нынешнего положения (как предполагали сторонники этой гипотезы), требуется гигантская космическая сила. Даже обыкновенная юла, вращаясь, приобретает устойчивость. С увеличением массы и скорости вращения устойчивость эта возрастает. Для земного шара она необычайно велика.

Если бы и удалось отклонить ось вращения Земли, за этим последовали бы великие геологические преобразования. Земной шар начал бы сжиматься в одних областях и раздуваться — в других. Начали бы очень быстро вздыматься горные пояса и опускаться впадины морей. Наступила бы эпоха всеобщих катастроф на Земле, а не только ледниковых. Да и сила, способная существенно сдвинуть земную ось, остается неизвестной.

Во времена Гердера была высказана оригинальная мысль, как бы «выворачивающая наизнанку» идею этого философа: земная ось остается неизменной, а перемещаются материки.

В начале нашего века эту мысль геологически обосновал оригинальный ученый, смелый путешественник Альфред Вегенер. С той поры она обычно называется гипотезой Вегенера.

Суть ее в том, что на нашей планете существует земная кора двух типов: континентальная, толщиной сорок — семьдесят километров, и океаническая, сравнительно тонкая (в несколько километров). Ниже находится мантия, плотное вещество которой, под огромным давлением недр, находится как бы в пластичном состоянии. Материки могут плавать в мантии подобно тому, как перемещаются в океане айсберги среди тонких полярных льдов.

По предположению Вегенера, до каменноугольного времени существовал единый материк Пангея («Всеземля») в едином Мировом океане. Позже он раскололся, и части его расплылись, образовав Северную и Южную Америку, Евразию, Африку, Австралию, Антарктиду и цепи островов — как бы обломки материков.

Споры вокруг гипотезы Вегенера не утихают до настоящего времени. Однако она как будто в общем оказалась верной. Во всяком случае, некоторое перемещение континентов теперь признают едва ли не все геологи.

Вегенер (и позже советский геолог Б. Л. Личков) для доказательства своей гипотезы приводил сведения о древних ледниках.

Если взглянуть на карту, где отмечены следы древнего каменноугольно-пермского оледенения, ясно видно, что вырисовывается единая область в Южном полушарии, охватывающая юг Америки, Африки, Индии и часть Австралии. Ледниковые шрамы на скалах подтверждают как будто, что ледники двигались так, словно континенты в то время были соединены вместе.

У гипотезы Вегенера есть немало подтверждающих ее фактов, хотя и есть некоторые сомнительные стороны (например, остается невыясненной сила, разорвавшая материк). Но для объяснения последнего, четвертичного оледенения, она вряд ли пригодна.

За последние один-два миллиона лет континенты почти наверняка существенно не меняли своего положения. По некоторым подсчетам, перемещение континентов должно идти со средней скоростью два — пять сантиметров в год. За два миллиона лет это составит не более пятидесяти километров.

И разве дело только в том, чтобы материк оказался близ полюса? Разве непременно после этого должно начаться оледенение?

В Верхоянске бывают лютые морозы. Здесь, а не на Северном полюсе располагается полюс холода нашего полушария. Ледников в этих краях нет. Для ледников нужен не только холод, но и много «пищи» — атмосферных осадков. В Верхоянске осадков выпадает мало. Ледники здесь таятся под землей.

Поэтому появление великих ледников нередко связывают с общим поднятием суши.

Вверх по склонам гор через каждый километр подъема температура воздуха снижается на пять — семь градусов. На высоких горах круглый год белеют снега. Оттуда в теплые долины стекают ледники.

Даже в тропиках, выше четырех-пяти километров над поверхностью земли, царствует криосфера, холодная оболочка планеты, где вода превращается в лед.

В те геологические периоды, когда поверхность земли в целом невысоко поднимается над уровнем океана, на планете должно быть тепло. А если земная поверхность поднята сравнительно высоко, она приблизится к границе криосферы и начнет охлаждаться.

Около тридцати — пятидесяти миллионов лет назад начались могучие движения земной коры на материках. Подсчитано, что к современной эпохе поверхность суши поднялась на 300–600 метров.

Возникали высокие горные хребты (Гималаи, Альпы, Кавказ, Кордильеры).

Они, достигая холодных слоев воздуха, отдавали им тепло, накопленное землей.

Общее поднятие суши увеличивает ее площадь за счет сокращения поверхности морей и океанов. Вода — хороший аккумулятор тепла. Она задерживает солнечную энергию дольше, чем суша. Поэтому с уменьшением водной поверхности на Земле должно холодать.

Горы влияют на течение воздушных потоков, преграждая им путь или отклоняя их в сторону.

В тропической зоне солнечные лучи разогревают воздух. Теплые потоки поднимаются вверх и направляются к полюсам. Они стремятся распределить солнечное тепло по всей поверхности планеты.

Колебания среднего уровня суши (верхняя кривая), вулканической активности (средняя) и температуры в Европе за последние 70 миллионов лет. Вертикальные линии — границы геологических периодов (слева направо): эоцен, олигоцен, миоцен, плиоцен и четвертичный. Видно, как температура постепенно снижалась к ледниковому времени.

Если бы Земля была совершенно гладкой и равномерно покрыта водой, воздушные потоки преуспели бы в своем «благородном деле», выравнивая температуры поверхности планеты. Но это не происходит. Горные хребты, имеющие широтное направление, преграждают путь теплому и влажному воздуху тропиков. За Гималайской стеной находится великая сухая и холодная пустыня Гоби. В Сибири сухо и морозно.

Общее поднятие суши и воздымание горных хребтов могут вызвать похолодание на Земле.

Ну, а если в четвертичный период было несколько ледниковых и межледниковых эпох? Не могла же поверхность земли так часто колебаться вверх-вниз, а океаны так стремительно увеличивать и сокращать свою площадь!

Даже если великое наступление ледников в Северной Америке и Евразии прошло один раз за последний миллион лет, то и тогда общее поднятие и опускание суши выглядит неправдоподобно быстрым.

Как известно, для рождения и роста ледников одного мороза недостаточно. Требуется еще много атмосферных осадков.

Существует мнение (подкрепленное графиками и расчетами), что для появления в Скандинавии мощных ледников достаточно растопить белый панцирь Северного Ледовитого океана!

Выходит и вовсе странно: некоторое потепление у полюса должно привести к ледниковой эпохе.

Обосновывается эта идея так. Когда исчезнет лед на Северном океане, воды его начнут усиленно испаряться. Пар станет осаждаться на берегах океана дождем и снегом. Слой зимних снегов будет велик. За полярное лето он не успеет растаять. Возникнут ледники.

Основная мысль тут правильная: без обильных осадков не может быть великих ледников. Но ведь и холода тоже нужны!

А возможно, как раз наоборот: ледниковое время началось именно тогда, когда Северный океан стал Ледовитым.

Это мнение поддерживает академик К. К. Марков. «На протяжении кайнозойской эры, — пишет он, — очертания материков изменились таким образом, что увеличилась изоляция арктического бассейна. Поступление в него теплых атлантических и тихоокеанских вод сократилось, уменьшился вынос льда.