1,8 миллионов лет назад начался четвертичный (антропогенный) период геологической истории земли продолжающийся и поныне. Расширялись бассейны рек. Шло быстрое развитие фауны млекопитающихся, особенно мастодонтов (которые позднее вымрут, как и многие другие древние виды животных), копытных и высших обезьян. В этот геологический период истории земли появляется человек (отсюда и слово антропогенный в названии этого геологического периода).
На четвертичный период приходится резкое изменение климата на всей Европейской части России. Из теплого и влажного средиземноморского, он превратился в умеренно-холодный, а затем и в холодно-арктический. Это привело к оледенению. Льды накапливались на Скандинавском полуострове, в Финляндии, на Кольском полуострове и растекались к югу.
Окский ледник своим южным краем покрыл и территорию современного Каширского района, в том числе и наш край. Первое оледенение было самым холодным, древесная растительность в районе Оки исчезла почти полностью. Продержался ледник недолго. Первое четвертичное оледенение достигло долины Оки, отчего и получило наименование «Окского оледенения». Ледник оставил моренные отложения, в которых преобладают валуны местных осадочных пород.
Но такие благоприятные условия снова сменил ледник. Оледенение было планетарного масштаба. Началось грандиозное днепровское оледенение. Толщина Скандинавского ледникового щита достигала 4-х километров. Ледник двинулся через Балтику в Западную Европу и Европейскую часть России. Границы языков днепровского оледенения проходили в районе современного Днепропетровска и почти достигли Волгограда.
 Мамонтовая фауна
|
Климат снова потеплел и стал средиземноморским. На месте ледников распространилась теплолюбивая и влаголюбивая растительность: дуб, бук, граб и тис, а также липа, ольха, береза, ель и сосна, орешник. В болотах росли папоротниковые, характерные для современной Южной Америки. Началась перестройка речной системы и формирование четвертичных террас в долинах рек. Этот период получил название межледниковый окско-днепровский век.
Ока послужила своеобразным барьером для продвижения ледяных полей. По мнению ученых, правобережье Оки, т.е. наш край, не превратился в сплошную ледяную пустыню. Здесь были поля льдов, чередуемые с промежутками протаявших возвышенностей, между которыми текли реки из талых вод и скапливались озера.
Потоки льда днепровского оледенения принесли в наш край ледниковые валуны из Финляндии и Карелии. Долины старых рек заполнились среднеморенными и флювиогляциальными отложениями. Вновь потеплело, и ледник стал таять. Потоки талых вод устремились на юг по руслам новых рек. В этот период формируются третьи террасы в речных долинах. Во впадинах образовывались большие озера. Климат был умеренно холодным.
В нашем крае господствовали лесостепная растительность с преобладанием хвойных и березовых лесов и больших участков степей, покрытых полынью, лебедой, злаками и разнотравьем.
Межстадиальная эпоха была короткой. Ледник вновь вернулся в Подмосковье, но не достиг Оки, остановившись недалеко от южной окраины современной Москвы. Поэтому это третье оледенение получило название Московского. Некоторые языки ледника достигали долины Оки, но до территории современного Каширского района они не дошли. Климат был суровым, и ландшафт нашего края становится близким к степной тундре. Леса почти исчезают и их места занимают степи.
Наступило новое потепление. Реки снова углубляли свои долины. Сформировались вторые террасы рек, изменилась гидрография Подмосковья. Именно в тот период образовалась современная долина и бассейн Волги, впадающей в Каспийское море. Ока, а с ней и наша речка Б. Смедва и ее притоки, вошли в Волжский речной бассейн.
Данный межледниковый период по климату прошел этапы от континентально умеренного (близкого к современному) до теплого, с средиземноморским климатом. В нашем крае вначале доминировали березы, сосна и ель, а потом снова зазеленели теплолюбивые дубы, буки и грабы. В болотах росла кувшинка бразения, которую сегодня встретишь лишь в Лаосе, Камбодже или Вьетнаме. В конце межледникового периода снова доминировали березово-хвойные леса.
Эту идиллию испортило Валдайское оледенение. Лед со Скандинавского полуострова вновь устремился на юг. В этот раз ледник не дошел до Подмосковья, но изменил наш климат на субарктический. На многие сотни километров, в том числе и по территории нынешнего Каширского района и сельского поселения Знаменское, протянулась степь-тундра, с высохшей травой и редким кустарником, карликовыми березами и полярными ивами. Эти условия были идеальны для мамонтовой фауны и для первобытного человека, который тогда уже обитал на границах ледника.
В период последнего Валдайского оледенения сформировались первые террасы рек. Окончательно оформилась гидрография нашего края.
Следы ледниковых эпох встречаются в Каширском районе часто, но их трудно выделить. Разумеется, большие каменные валуны - это следы ледниковой деятельности днепровского оледенения. Их притащил лед из Скандинавии, Финляндии и с Кольского полуострова. Самые древние следы ледника - это моренный или валунный суглинок, представляющий из себя беспорядочную смесь глины, песка, камней бурого цвета.
Третья группа ледниковых пород - пески, получившиеся в результате разрушения моренных слоев водой. Это пески с крупной галькой и камнями и пески однородные. Их можно наблюдать на Оке. К ним относятся и Белопесоцкие пески. Часто встречающиеся в долинах рек, ручьев, в оврагах слои кремневой и известковой щебенки являются следами русла древних рек и ручьев.
С новым потеплением наступила геологическая эпоха голоцена (он начался 11 тысяч 400 лет назад), продолжающегося и в наши дни. Окончательно сформировались современные речные поймы. Мамонтовая фауна вымерла, а на месте тундры появились леса (вначале еловые, затем березовые, а позднее смешанные). Флора и фауна нашего края приобрела черты современной - той, что мы видим сегодня. При этом левый и правый берега Оки до сих пор сильно отличаются своим лесным покровом. Если на правом берегу преобладают смешанные леса и много открытых участков, то на левом берегу доминируют сплошные хвойные леса - это следы ледниковых и межледниковых изменений климата. На нашем берегу Оки ледник оставил меньше следов и климат у нас был несколько мягче, чем на левом берегу Оки.
Геологические процессы продолжаются и сегодня. Земная кора в Подмосковье за последние 5 тысяч лет поднимается лишь слегка, со скоростью 10 см в столетие. Формируется современный аллювий Оки и других рек нашего края. К чему это приведет спустя миллионы лет, мы можем только догадываться, ибо, кратко познакомившись с геологической историей нашего края, мы смело можем повторить русскую поговорку: «Человек предполагает, а Бог располагает». Поговорка эта особенно актуальна, после того как мы в этой главе убедились, что человеческая история - это песчинка в истории нашей планеты.
Последний ледниковый период привел к появлению шерстистого мамонта и огромному росту площади ледников. Но он был только одним из многих, которые охлаждали Землю на протяжении всех 4,5 миллиардов лет ее истории.
Итак, как часто планету охватывают ледниковые периоды и когда стоит ожидать следующего?
Основные периоды оледенения в истории планеты
Ответ на первый вопрос зависит от того, имеете вы в виду большие оледенения или маленькие, которые происходят во время этих продолжительных периодов. На протяжении всей истории Земля пережила пять больших периодов оледенения, причем некоторые из них длились на протяжении сотен миллионов лет. На самом деле даже сейчас Земля переживает большой период оледенения, и это объясняет, почему она имеет полярные льды.
Пять основных ледниковых периодов — это Гуронский (2,4—2,1 миллиарда лет назад), оледенение Криогения (720—635 миллионов лет назад), Андско-Сахарское (450—420 миллионов лет назад), оледенение позднего палеозоя (335—260 миллионов лет назад) и Четвертичное (2,7 млн лет назад до настоящего времени).
Эти крупные периоды оледенения могут чередовать в себе меньшие ледниковые периоды и теплые периоды (межледниковье). В начале Четвертичного оледенения (2,7—1 млн лет назад) эти холодные ледниковые периоды происходили каждую 41 тысячу лет. Тем не менее в последние 800 тысяч лет существенные ледниковые периоды появлялись реже — примерно каждые 100 тысяч лет.
Как работает 100000-летний цикл?
Ледяные щиты растут в течение приблизительно 90 тысяч лет, а затем начинают таять в течение 10 тысяч лет теплого периода. Затем процесс повторяется.
Учитывая, что последний ледниковый период закончился около 11 700 лет назад, возможно, пришло время для начала еще одного?
Ученые считают, что мы должны были бы переживать очередной ледниковый период прямо сейчас. Однако существуют два фактора, связанных с орбитой Земли, которые влияют на формирование теплых и холодных периодов. Учитывая еще и то, как много углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, следующий ледниковый период не начнется еще по крайней мере 100 тысяч лет.
Что вызывает ледниковый период?
Гипотеза, выдвинутая сербским астрономом Милютином Миланковичем, объясняет, почему на Земле существуют циклы ледниковых и межледниковых периодов.
Поскольку планета вращается вокруг Солнца, на количество света, который она от него получает, влияют три фактора: ее наклон (который находится в диапазоне от 24,5 до 22,1 градусов по циклу 41 000 лет), ее эксцентриситет (изменение формы орбиты вокруг Солнца, которая колеблется от ближней окружности до овальной формы) и ее раскачивание (одно полное раскачивание происходит каждые 19—23 тысячи лет).
В 1976 году знаковый документ в журнале Science представил доказательства того, что эти три орбитальных параметра объясняют ледниковые циклы планеты.
Теория Миланковича заключается в том, что орбитальные циклы являются предсказуемыми и очень последовательными в истории планеты. Если Земля переживает ледниковый период, то она будет покрыта большим или меньшим количеством льда, в зависимости от этих орбитальных циклов. Но если на Земле слишком тепло, никаких изменений не произойдет, по крайней мере в отношении растущего количества льда.
Что может повлиять на нагревание планеты?
Первым на ум приходит газ, такой как диоксид углерода. За последние 800 тысяч лет уровни двуокиси углерода колебались от 170 до 280 частей на миллион (имеется в виду, что из 1 миллиона молекул воздуха 280 являются молекулами двуокиси углерода). Казалось бы незначительное различие в 100 частей на миллион приводит к появлению ледниковых и межледниковых периодов. Но уровень углекислого газа сегодня значительно выше, по сравнению с прошлыми периодами колебаний. В мае 2016 года уровень углекислого газа над Антарктидой достиг 400 частей на миллион.
Земля так сильно нагревалась и раньше. К примеру, во времена динозавров температура воздуха была даже выше, чем сейчас. Но проблема в том, что в современном мире она растет рекордными темпами, так как мы выбросили в атмосферу слишком много углекислого газа за короткое время. Кроме того, учитывая, что темпы выбросов на сегодняшний день не сокращаются, можно сделать заключение, что ситуация вряд ли изменится в ближайшее время.
Последствия потепления
Потепление, вызванное наличием этого углекислого газа, будет иметь большие последствия, потому что даже небольшое увеличение средней температуры Земли может привести к резким изменениям. Например, Земля была в среднем всего лишь на 5 градусов по Цельсию холоднее в течение последнего ледникового периода, чем сегодня, однако это привело к существенному изменению региональной температуры, исчезновению огромной части флоры и фауны и к появлению новых видов.
Если глобальное потепление приведет к таянию всех ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды, уровень океанов вырастет на 60 метров, по сравнению с сегодняшними показателями.
Что приводит к большим ледниковым периодам?
Факторы, которые вызвали длительные периоды оледенений, таких как Четвертичное, не так хорошо изучены учеными. Но одна из идей состоит в том, что массовое падение уровня углекислого газа может привести к более низким температурам.
Так, например, в соответствии с гипотезой поднятия и выветривания, когда тектоника плит приводит к росту горных хребтов, на поверхности появляется новая незащищенная порода. Она легко поддается выветриванию и распадается, попадая в океаны. Морские организмы используют эти породы для создания своих раковин. Со временем камни и раковины забирают углекислый газ из атмосферы и его уровень существенно понижается, что и приводит к периоду оледенения.
Несмотря на то, что это, может быть, трудно понять, наша планета постоянно меняется. Континенты постоянно смещаются и сталкиваются друг с другом. Извергаются вулканы, ледники расширяются и отступают, и жизнь должна идти в ногу со всеми этими происходящими изменениями.
На протяжении всего своего существования в разные периоды, которые длились миллионы лет, Земля была покрыта километровым полярным ледяным щитом и горными ледниками. Темой этого списка станут ледниковые периоды, характеризующиеся очень холодными климатическими условиями и наличием льда, простирающегося так далеко, как может видеть глаз.
10. Что такое ледниковый период?
Хотите верьте, хотите, нет, но определение ледникового периода не так однозначно, как могут подумать некоторые. Конечно, мы можем охарактеризовать его как период, когда глобальные температуры были намного ниже, чем сегодня, и когда оба полушария покрыты толщей льда, простирающимся на тысячи миль к экватору.
Однако проблема с этим определением состоит в том, что он описывает любой ледниковый период с сегодняшней точки зрения и фактически не учитывает всю планетарную историю. Кто может сказать, что сегодня мы не живем в условиях более низких температур, чем средняя? В этом случае мы фактически находимся в ледниковом периоде прямо сейчас. Лишь некоторые ученые, которые посвятили свою жизнь изучению таких явлений, могут это подтвердить. Да, мы на самом деле живем в ледниковом периоде, и мы убедимся в этом через минуту.
Лучшим определением ледникового периода было бы то, что это длительный период времени, когда атмосфера и поверхность планеты имеют низкую температуру, что приводит к наличию полярных ледяных щитов и горных ледников. Это может продолжаться несколько миллионов лет, в течение которых также существуют периоды оледенения, характеризующиеся ледяным покровом и ростом ледников на поверхности планеты, а также межледниковыми периодами – интервалами, длящимися несколько тысяч лет, когда лед отступает, и становится теплее. Другими словами, то, что мы знаем как «последний ледниковый период», является, по сути, одной из таких стадий оледенения, частью более крупного ледникового периода Плейстоцена, и в настоящее время мы находимся в межледниковом периоде, известном как Голоцен, который начался около 11 700 лет назад.
9. Что вызывает ледниковый период?
На первый взгляд, ледниковый период похож на какое-то глобальное потепление в обратную сторону. Это в определенной степени так, но есть несколько других факторов, которые могут инициировать и способствовать началу ледникового периода. Важно отметить, что изучение ледниковых периодов началось не так давно, и наше понимание этого процесса еще не полное. Тем не менее, существует некоторый научный консенсус по нескольким факторам, которые вносят вклад в начало ледникового периода.
Одним из таких очевидных факторов является уровень парниковых газов в атмосфере. Есть свидетельства того, что концентрация этих газов в воздухе растет и снижается вместе с отступлением и ростом ледяных щитов. Но некоторые утверждают, что эти газы не обязательно запускают каждый ледниковый период и влияют только на его суровость.
Другим ключевым фактором, играющим важную роль, являются тектонические плиты. Геологические записи указывают на корреляцию между положением континентов и началом ледникового периода. Это означает, что в определенном положении континенты могут препятствовать так называемому Глобальному океаническому конвейеру - глобальной системе течений, которые переносят холодную воду от полюсов к экватору и наоборот.
Континенты также могут находиться прямо на вершине полюса, как Антарктида сегодня, или привести к тому, что полярные водоемы будут полностью или частично окружены сушей, как Северный Ледовитый океан. Оба этих фактора способствуют ледообразованию. Континенты могут также собираться вокруг экватора, блокируя океанские течения, что приводит к ледниковому периоду.
Именно так произошло во время Криогенного периода, когда суперконтинент Родиния покрыл большую часть экватора. Некоторые специалисты даже говорят, что Гималаи сыграли важную роль в нынешнем ледниковом периоде. После того, как эти горы начали формироваться около 70 миллионов лет назад, они способствовали увеличению осадков на планете, что, в свою очередь, привело к неуклонному снижению CO2 в воздухе.
Наконец, у нас есть орбиты, по которым движется Земля. Это также частично объясняет периоды оледенения и межледниковые периоды в течение любого конкретного ледникового периода. испытывает ряд периодических изменений во время кругового движения вокруг Солнца, которые называют Циклами Миланковича (Milankovitch Cycles). Первый из этих циклов - эксцентриситет Земли, который характеризуется формой орбиты нашей планеты вокруг Солнца.
Каждые 100 000 лет или около того орбита Земли становится более или менее похожей на эллипс, это означает, что она получит больше или меньше солнечных лучей. Второй из этих циклов – наклон оси планеты, который в среднем изменяется на несколько градусов каждые 41 000 лет. Этот наклон влияет на времена года на Земле и разницу в солнечном излучении, получаемом полюсами и экватором. В-третьих, у нас есть прецессия Земли, которая выражается колебанием, когда Земля вращается вокруг своей . Это происходит примерно каждые 23 000 лет и приводит к тому, что зима в Северном полушарии произойдет, когда Земля будет дальше от Солнца, а лето - когда она будет ближе всего к Солнцу. Если это происходит, разница в степени выраженности между сезонами будет больше, чем сегодня. Помимо этих основных факторов, мы также иногда можем страдать от недостатка пятен на солнце, ударов крупных метеоритов, сильнейших извержений вулканов или ядерных войн, которые в числе прочего потенциально могут привести к началу ледникового периода.
8. Почему они продолжаются так долго?
Мы знаем, что ледниковые периоды обычно длятся миллионы лет. Причину этого можно объяснить с помощью феномена, известного как альбедо. Это отражательная способность поверхности Земли, когда речь идет о коротковолновом излучении Солнца. Другими словами, чем больше поверхности нашей планеты покрыто белым льдом и снегом, тем больше солнечное излучение отражается назад в космос, и тем холоднее становится на Земле. Это приводит к появлению еще большего количества льда и еще большей отражательной способности в цикле положительной обратной связи, который длится миллионы лет. Это одна из причин, почему так важно, чтобы лед Гренландии оставался там, где он есть. Потому что, если этого не произойдет, отражательная способность острова уменьшится, что приведет к росту глобальной температуры.
Тем не менее, ледниковые периоды в конце концов заканчиваются, а также их периоды оледенения. По мере того как воздух становится холоднее, он больше не может удерживать столько влаги, как раньше, что приводит, в свою очередь, к выпадению меньшего количества снега и невозможности расширения ледяных шапок и даже их поддержания. В результате начинается цикл отрицательной обратной связи, который знаменует начало межледникового периода.
По этой логике в 1956 году была предложена теория, предполагающая, что Северный Ледовитый океан, не покрытый льдом, вызовет больше снегопадов на более высоких широтах, выше и ниже полярного круга. Этого снега может оказаться так много, что он не растает в течение летних месяцев, увеличивая альбедо Земли и уменьшая общую температуру. Со временем это позволит сформироваться льду на более низких широтах и в средних широтах - толчок, запускающий процесс оледенения.
7. Но как нам узнать, что ледниковый период действительно был?
Причиной, из-за которой люди начали думать о ледниковых периодах, стали, в первую очередь, некоторые огромные валуны, оказавшиеся в центре пустой местности без каких-либо объяснений относительно того, как они туда попали. Изучение процессов оледенения началось в середине 18-го века, когда швейцарский инженер и географ Пьер Мартель (Pierre Martel) начал документировать беспорядочно разбросанные горные образования внутри альпийской долины и ниже ледника. Местные жители сказали ему, что эти огромные валуны подтолкнул ледник, который когда-то простирался намного дальше по горе.
На протяжении десятилетий во всем мире были задокументированы другие подобные случаи, что стало основой для теории ледниковых периодов. С тех пор были учтены и другие формы доказательств. Геологические особенности, в том числе ранее упомянутые горные породы, содержащие ледниковые отложения, резные долины, такие как фьорды, ледниковые озера и различные другие формы изрезанной поверхности земли. Проблема с ними состоит в том, что их сложно датировать, а последующие оледенения могут исказить или даже полностью стереть предыдущие геологические образования.
Более точные данные поступают благодаря палеонтологии - изучению окаменелостей. Хотя и не без некоторых недостатков и неточностей, но палеонтология говорит об истории ледниковых периодов, показывая нам распределение организмов, адаптированных к холоду, когда-то обитавших на более низких широтах, и организмов, которые обычно процветают в более теплом климате, количество которых либо снижалось ближе к экватору, либо они совсем исчезали.
Однако наиболее точные доказательства дают изотопы. Различия в соотношениях изотопов между ископаемыми, осадочными породами и океанскими отложениями могут многое рассказать об окружающей среде, в которой они образовались. Говоря о текущем ледниковом периоде, мы также имеем доступ к ледяным ядрам, полученным из Антарктиды и Гренландии, которые являются наиболее надежной формой доказательств на сегодняшний день. При формулировании своих теорий и прогнозов ученые полагаются на их комбинацию там, где это возможно.
6. Большие ледниковые периоды
На данный момент ученые уверены, что в течение долгой истории Земли было пять крупных ледниковых периодов. Первый из них, известный как Гуронское оледенение, произошел примерно 2,4 миллиарда лет назад и продолжался около 300 миллионов лет, считается самым длительным. Криогенный ледниковый период произошел около 720 миллионов лет назад и продолжался до 630 миллионов лет назад. Этот период считается самым суровым. Третье массивное оледенение произошло около 450 миллионов лет назад и продолжалось около 30 миллионов лет. Оно известно как Андо-Сахарский ледниковый период и вызвало второе по величине массовое вымирание в истории Земли после так называемого Великого вымирания. Длящийся в течение 100 миллионов лет, ледниковый период Кару произошел между 360 и 260 миллионами лет назад и был вызван появлением наземных растений, остатки которых мы теперь используем в качестве ископаемого топлива.
Наконец, у нас есть Плейстоценовый ледниковый период, также известный как Плиоцен-четвертичное оледенение. Он начался примерно 2,58 миллиона лет назад, и с тех пор прошло несколько периодов оледенений и межледниковых периодов с разницей примерно от 40 000 до 100 000 лет. Однако за последние 250 000 лет климат менялся более часто и резко, причем предыдущий межледниковый период прерывался многочисленными холодными периодами, которые продолжались несколько столетий. Нынешний межледниковый период, начавшийся примерно 11 000 лет назад, является нетипичным из-за относительно стабильного климата, который был до этого момента. Можно с уверенностью сказать, что люди не смогли бы вести сельское хозяйство и достигнуть нынешнего уровня цивилизации, если бы не этот необычный период температурной стабильности.
5. Колдовство
«Что, что?» Мы знаем, о чем вы подумали, увидев этот заголовок в нашем списке. Но сейчас мы все объясним...
В течение нескольких столетий, начиная примерно с 1300 года и заканчивая примерно 1850 годом, мир пережил период, известный как Малый ледниковый период. Для того, чтобы глобальная температура снизилась, особенно в Северном полушарии, в результате чего выросли горные ледники, реки замерзли, а урожай погиб, потребовалось несколько факторов. В середине 17 века в Швейцарии из-за вторгшихся ледников были полностью разрушены несколько деревень, а в 1622 году полностью замерла даже южная часть Босфорского пролива вокруг Стамбула. В 1645 году ситуация ухудшилась и так продолжалась в течение следующих 75 лет, во время периода, известного ученым сегодня как Минимум Маундера.
В течение этого времени на солнце было мало солнечных пятен. Эти пятна являются областями на поверхности Солнца, температура в которых значительно ниже. Они вызваны концентрацией магнитных потоков в нашей звезде. Сами по себе эти пятна, вероятно, будут способствовать понижению температуры Земли, но они окружены очень яркими областями, известными как факулы. У факул значительно более высокая мощность излучения, которая намного превосходит слабость свечения, вызванную солнечными пятнами. Таким образом, Солнце без пятен фактически имеет более низкий уровень излучения, чем обычно. По оценкам, в течение 17-го века, Солнце потускнело на 0,2 процента, что частично объясняет этот Малый ледниковый период. За это время в мире произошло более 17 извержений вулканов, что еще больше ослабило солнечные лучи.
Экономические невзгоды, вызванные этим многовековым холодным периодом, оказали невероятное психологическое воздействие на людей. Частые потери урожаях и нехватка дров привели к тому, что в Салеме, штат Массачусетс, вспыхнули серьезные случаи массовой истерии. Зимой 1692 года двадцать человек, четырнадцать из которых были женщинами, были повешены по обвинению в том, что являются ведьмами и виноваты во всех невзгодах остальных. Пятеро других, двое из которых были детьми, позже умерли в тюрьме, куда их поместили по тому же обвинению. Из-за неблагоприятной погоды в таких местах, как Африка, даже сегодня люди иногда обвиняют друг друга в том, что они являются ведьмами.
4. Земля – снежный шар
Первый ледниковый период на Земле был также самым длинным. Как мы упоминали ранее, он продолжался целых 300 миллионов лет. Известный как Гуронское оледенение, этот невероятно длинный и холодный период начался около 2,4 миллиарда лет назад, в то время, когда на Земле существовали только одноклеточные организмы. Пейзаж выглядел совсем иначе, чем сегодня, даже до того, как лед сковал все вокруг. Однако произошел ряд событий, которые в конечном итоге привели к апокалипсическому событию глобальных масштабов, в результате которого большая часть планеты оказалась покрыта толстом льдом. До гуронского оледенения на Земле преобладали анаэробные организмы, которые не нуждались в кислороде. Кислород был, по сути, ядовитым для них и чрезвычайно редким элементом в воздухе, он составлял всего 0,02% атмосферы. Но в какой-то момент возникла другая форма жизни - цианобактерия.
Эта крошечная бактерия была первой из тех, кто когда-либо использовал фотосинтез в качестве способа питания. Побочным продуктом этого процесса является кислород. По мере того, как эти крошечные существа процветали в Мировом океане, они выделяли миллионы и миллионы тонн кислорода, повысив его концентрацию в атмосфере до 21% и спровоцировав исчезновение всей анаэробной жизни. Это событие называют Великим кислородным событием. Воздух также был заполнен метаном, и в контакте с кислородом он превратился в CO2 и . Тем не менее, метан в 25 раз более эффективен как парниковый газ, чем CO2, что означает, что это преобразование привело к понижению глобальных температур, что, в свою очередь, запустило Гуронское оледенение и первое массовое вымирание на Земле. Иногда вулканы добавляли дополнительный CO2 в воздух, что приводило к межледниковым периодам.
3. Запеченная Аляска
Если его название недостаточно понятно, Криогенный ледниковый период был самым холодным периодом в долгой истории Земли. Сегодня он также является предметом многих научных споров. Одной из тем обсуждения является вопрос о том, была ли Земля полностью покрыта льдом, или вдоль экватора оставалась линия открытой воды – теория Снежного шара или Земли - снежка, поскольку некоторые называют эти два сценария. Криогенный период продолжался примерно с 720 до 635 миллионов лет назад и может быть разделен на два крупных события оледенения, известных как Стартанское (720-680 млн. лет) и Мариноанское (приблизительно от 650 до 635 млн. лет). Важно отметить, что в этот момент не существовало многоклеточной жизни, и некоторые полагают, что сценарий Земли - снежка стал катализатором ее эволюции во время так называемого Кембрийского взрыва.
Особенно интересное исследование было опубликовано еще в 2009 году, в нем основное внимание уделялось, в частности, Мариноанскому оледенению. Согласно анализу, атмосфера Земли была относительно теплой, а ее поверхность была покрыта толстым слоем льда. Это возможно только в том случае, если планета полностью или почти полностью покрыта льдом. Это явление сравнили с десертом Запеченная Аляска, где мороженое тает не сразу после того, как его поместили в духовку. Оказывается, в составе атмосферы было много парниковых газов, но вопреки ожиданиям, это не предотвратило и никак не было связано с ледниковым периодом. Эти газы присутствовали в таких больших количествах из-за повышенной вулканической активности, последовавшей за распадом суперконтинента Родиния. Считается, что эта длительная вулканическая активность помогла «запустить» ледниковый период.
Однако научное сообщество предупреждает, что нечто подобное может повториться, если атмосфера начнет отражать в космос слишком много солнечных лучей. Один из таких периодов может быть запущен массовым извержением вулканов, ядерной войной или нашими будущими попытками смягчить последствия глобального потепления, распыляя в атмосферу слишком много сульфатных аэрозолей.
2. Мифы о наводнении
Когда около 14 500 лет назад лед ледников начал таять, вода не стекала в океан одинаково по всей Земле. В некоторых местах, таких как Северная Америка, начали формироваться огромные ледниковые озера. Эти озера появляются в результате того, что на пути воды встречается преграда в виде ледяной стены или ледниковых отложений. За 1600 лет, озеро Агассис (Lake Agassiz) покрыло площадь в 440 000 кв. км - больше, чем любое озеро, существующее сегодня. Оно сформировалось на территории Северной Дакоты, Миннесоты, Манитобы, Саскачевана и Онтарио. Когда дамба, наконец, прорвалась, пресная вода хлынула в Северный Ледовитый океан через долину реки Макензи (Mackenzie River).
Этот большой приток пресной воды ослабил океаническое течение на 30%, погрузив планету в 1200-летний период оледенения, известный как Ранний дриас. Предполагается, что этот несчастливый поворот событий привел к уничтожению культуры Кловиса и североамериканской мегафауны. Записи также показывают, что этот холодный период неожиданно закончился около 11 500 лет назад, а температура в Гренландии повысилась до -7 градусов по Цельсию всего за десять лет.
Во время Раннего дриаса льды ледников пополнялись, и, когда планета снова начала прогреваться, появилось озеро Агассис. Однако на этот раз оно соединилось с таким же большим озером, известным как Оджибве (Ojibway). Вскоре после их слияния произошел новый прорыв, но на сей раз в Гудзонский залив. Еще один холодный период, произошедший 8 200 лет назад, известен как событие 8,2 килойеар (8.2 kiloyear event).
Хотя низкие температуры держались всего 150 лет, это событие позволило повысить уровень моря на 4 метра. Интересно, что историки смогли связать истоки многих мифов о наводнениях со всего мира именно с этим периодом времени. Это внезапное повышение уровня моря также привело к тому, что Средиземное море проложило себе дорогу через Босфорский пролив и затопило Черное море, которое в то время было только пресноводным озером.
1. Марсианский ледниковый период
Не поддающиеся нашему контролю ледниковые периоды - это природные явления, которые случаются не только на Земле. Как и у нашей планеты, у Марса также случаются периодические изменения в орбите и наклоне оси. Но в отличие от Земли, где ледниковый период подразумевает рост полярных ледяных шапок, на Марсе происходят другие процессы. Поскольку его ось наклонена больше, чем ось Земли, а полюса получают больше солнечного света, марсианский ледниковый период означает, что полярные ледяные шапки фактически отступают, а ледники на средней широте расширяются. Этот процесс прекращается в межледниковые периоды.
За последние 370 000 лет Марс медленно выходил из своего ледникового периода и вступал в межледниковый период. По оценкам ученых, на полюсах накапливается примерно 87 115 кубических километров льда, большинство скапливается в Северном полушарии. Компьютерные модели также показали, что Марс может полностью покрыться льдом во время оледенения. Однако эти исследования находятся на ранних стадиях, и, учитывая тот факт, что мы все еще далеки от полного понимания собственных ледниковых периодов на Земле, мы не можем ожидать, что узнаем все, что происходит на Марсе. Тем не менее, это исследование может оказаться полезным, учитывая наши планы на будущее для Красной планеты. Это также очень помогает нам на Земле. «Марс служит упрощенной лабораторией для тестирования климатических моделей и сценариев, без океанов и биологии, которые мы затем можем использовать для лучшего понимания земных систем», - сказал планетарный ученый Исаак Смит (Isaac Smith).
Ученые отмечают, что ледниковый период - это часть ледовой эры, когда земные покровы скрывает лед на долгие миллионы лет. Но многие называют ледниковым периодом отрезок истории Земли, который завершился порядка двенадцати тысяч лет назад.
Стоит отметить, что история ледникового периода имела огромное количество неповторимых особенностей, которые не дошли до нашего времени. Например, уникальные животные, которые смогли приспособиться к существованию в этом непростом климате - мамонты, носороги, саблезубые тигры, пещерные медведи и другие. Они были покрыты густым мехом и довольно крупных размеров. Травоядные животные приспосабливались добывать пищу из под заледенелой поверхности. Возьмем носорогов, они разгребали рогом лед и питались растениями. Как не странно, растительность была разнообразной. Конечно, многие виды растений исчезли, но травоядные животные свободно получали доступ к пище.
Несмотря на то, что древние люди были некрупных размеров и не обладали покровом шерсти, они тоже смогли выжить во времена ледникового периода. Жизнь их была невероятно опасной и трудной. Они строили себе маленькие жилища и утепляли их шкурами убитых животных, а мясо употребляли в пищу. Люди придумывали различные ловушки, чтобы заманить туда крупных животных.
Рис. 1 - Ледниковый период
Впервые об истории ледникового периода заговорили в восемнадцатом веке. Тогда начала закладываться геология, как научная отрасль, и ученые принялись выяснять какое происхождение имеют валуны в Швейцарии. Большинство исследователей сошлись в единой точке зрения, что они имеют ледниковое начало. В девятнадцатом веке было выдвинуто предположение, что климат планеты был подвержен резким похолоданиям. А чуть позднее был оглашен и сам термин "ледниковый период" . Ввел его Луи Агассис, чьи идеи сначала не признавались широкой общественностью, но затем было доказано, что многие его труды действительно имеют под собой основания.
Помимо того, что геологи смогли установить тот факт, что ледниковый период имел место быть, они ещё и попытались выяснить по какой причине он возник на планете. Самое распространенное мнение гласит о том, что движение литосферных плит может блокировать теплые течения в океане. Это постепенно вызывает образование массива льда. Если масштабные ледниковые покровы уже образовались на поверхности Земли, то они будут вызывать резкое похолодание, отражая солнечный свет, а значит и тепло. Ещё одной причиной образования ледников, могло стать изменение уровня парниковых эффектов. Наличие больших арктических массивов и быстрое распространение растений, устраняет парниковый эффект за счет замены углекислого газа на кислород. Какой бы не была причина образования ледников - это очень долгий процесс, который может усиливать и влияние солнечной активности на Землю. Изменения орбиты нашей планеты вокруг Солнца делают ее крайне восприимчивой. Также влияние оказывает удаленность планеты от "главной" звезды. Ученые предполагают, что даже во времена самых масштабных ледниковых периодов, Земля была покрыта льдом лишь на одну треть от всей площади. Есть предположения, что имели место быть и ледниковые периоды, когда вся поверхность нашей планеты покрывалась льдом. Но этот факт пока остается спорным в мире геологических исследований.
На сегодняшний день, самый значительный ледниковый массив - Антарктический. Мощность льда местами достигает более чем четырех километров. Ледники движутся в среднем со скоростью пятьсот метров в год. Еще один впечатляющий ледяной покров находится в Гренландии. Примерно семьдесят процентов этого острова занимают ледники, а это одна десятая льда всей нашей планеты. На данный момент времени, ученые считают, что ледниковый период не сможет начаться еще как минимум тысячу лет. Все дело в том, что в современном мире идет колоссальный выброс углекислого газа в атмосферу. А как мы выяснили ранее, образование ледников возможно только при низком уровне его содержания. Однако это ставит перед человечеством другую проблему - глобальное потепление, которая может быть не менее масштабной, чем начало ледниковой эпохи.
Климатические изменения наиболее ярко выражались в периодически наступавших ледниковых периодах, которые оказывали существенное влияние на преобразование поверхности суши, находящейся под телом ледника, водные объекты и биологические объекты, оказывающиеся в зоне влияния ледника.
По последним научным данным, продолжительность ледниковых эр на Земле составляет не менее трети всего времени ее эволюции за последние 2,5 млрд. лет. А если учесть длительные начальные фазы зарождения оледенения и его постепенной деградации, то эпохи оледенения займут почти столько же времени, сколько и теплые, безледниковые, условия. Последний из ледниковых периодов начался почти миллион лет назад, в четвертичное время, и ознаменовался обширным распространением ледников - Великим оледенением Земли. Под мощными покровами льда оказались северная часть Северо-Американского континента, значительная часть Европы, а возможно, также и Сибирь. В Южном полушарии подо льдом, как и сейчас, находился весь Антарктический материк.
Основными причинами оледенений являются:
космические;
астрономические;
географические.
Космические группы причин:
изменение количества тепла на Земле в связи с прохождением Солнечной системы 1 раз/186 млн. лет через холодные зоны Галактики;
изменение количества тепла, получаемого Землей, в связи с уменьшением солнечной активности.
Астрономические группы причин:
изменение положения полюсов;
наклон земной оси к плоскости эклиптики;
изменение эксцентриситета орбиты Земли.
Геолого-географические группы причин:
изменение климата и количества углекислоты в атмосфере (увеличение углекислоты – потепление; уменьшение – похолодание);
изменение направлений океанических и воздушных течений;
интенсивный процесс горообразования.
К условиям проявления оледенения на Земле относятся:
выпадение снега в виде осадков в условиях низких температур с его накоплением как материала для наращивания ледника;
отрицательные температуры в районах, где отсутствуют оледенения;
периоды интенсивного вулканизма из-за огромного количества пепла, выбрасываемого вулканами, что приводит к резкому уменьшению поступления тепла (солнечных лучей) на земную поверхность и вызывает глобальные уменьшения температур на 1,5-2ºС.
Самое древнее оледенение – протерозой (2300-2000 млн. лет назад) на территории Южной Африки, Северной Америки, Западной Австралии. В Канаде отложилось 12 км осадочных пород, в которых выделяются три мощные толщи ледникового происхождения.
Установленные древние оледенения (рис. 23):
на границе кембрия-протерозоя (около 600 млн. лет назад);
поздний ордовик (около 400 млн. лет назад);
пермский и каменноугольный периоды (около 300 млн. лет назад).
Продолжительность ледниковых периодов десятки – сотни тысяч лет.
Рис. 23. Геохронологическая шкала геологических эпох и древних оледенений
В период максимального распространения четвертичного оледенения ледники покрывали свыше 40 млн. км 2 - около четверти всей поверхности материков. Крупнейшим в Северном полушарии был Североамериканский ледниковый щит, достигавший в толщину 3,5 км. Под ледниковым покровом толщиной до 2,5 км оказалась вся северная Европа. Достигнув наибольшего развития 250 тыс. лет назад, четвертичные ледники Северного полушария стали постепенно сокращаться.
До неогенового периода на всей Земле – ровный теплый климат – в районе островов Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа (по палеоботаническим находкам субтропических растений) в это время были субтропики.
Причины похолодания климата:
образование горных хребтов (Кордильеры, Анды), изолировавших район Арктики от теплых течений и ветров (поднятие гор на 1 км – похолодание на 6ºС);
создание в районе Арктики холодного микроклимата;
прекращение поступления тепла в район Арктики из теплых экваториальных областей.
К концу неогенового периода Северная и Южная Америки соединились, что создало препятствия для свободного перетока океанских вод, вследствие чего:
экваториальные воды повернули течение на север;
теплые воды Гольфстрима, резко охлаждаясь в северных водах, создали паровой эффект;
резко возросло выпадение большого количества осадков в виде дождя и снега;
понижение температуры на 5-6ºС привело к оледенению огромных территорий (Северная Америка, Европа);
начался новый период оледенения продолжительностью около 300 тыс. лет (периодичность ледников-межледниковых периодов с конца неогена по антропоген (4 оледенения) - 100 тыс. лет).
Оледенение не было непрерывным на протяжении всего четвертичного периода. Существуют геологические, палеоботанические и другие доказательства того, что за это время ледники по крайней мере трижды совершенно исчезали, сменяясь эпохами межледниковья, когда климат был теплее современного. Однако на смену этим теплым эпохам приходили похолодания, и ледники распространялись вновь. В настоящее время Земля находится в конце четвертой эпохи четвертичного оледенения, и, по геологическим прогнозам, наши потомки через несколько сотен-тысяч лет вновь окажутся в условиях ледникового периода, а не потепления.
По другому пути развивалось четвертичное оледенение Антарктиды. Оно возникло за много миллионов лет до того времени, как появились ледники в Северной Америке и Европе. Помимо климатических условий этому способствовал издавна существовавший здесь высокий материк. В отличие от древних ледниковых покровов Северного полушария, которые то исчезали, то возникали вновь, Антарктический ледниковый покров мало изменялся в своих размерах. Максимальное оледенение Антарктиды было больше современного всего в полтора раза по объему и ненамного больше по площади.
Кульминация последней ледниковой эпохи на Земле была 21-17 тыс. лет назад (рис. 24), когда объем льда возрастал приблизительно до 100 млн. км 3 . В Антарктике оледенение в это время захватывало весь континентальный шельф. Объем льда в ледниковом покрове, по-видимому, достигал 40 млн. км 3 , то есть был примерно на 40% больше его современного объема. Граница паковых льдов сдвигалась к северу приблизительно на 10°. В Северном полушарии 20 тыс. лет назад сформировался гигантский Панарктический древнеледниковый покров, объединявший Евразийский, Гренландский, Лаврентийский и ряд более мелких щитов, а также обширные плавучие шельфовые ледники. Общий объем щита превышал 50 млн. км 3 , а уровень Мирового океана понижался не менее чем на 125м.
Деградация Панарктического покрова началась 17 тыс. лет назад с разрушения входивших в его состав шельфовых ледников. После этого «морские» части Евразийского и Североамериканского ледниковых покровов, потерявшие устойчивость, стали катастрофически разрушаться. Распад оледенения произошел всего за несколько тысяч лет (рис. 25).
От края ледниковых покровов в то время текли огромные массы воды, возникали гигантские подпрудные озера, а их прорывы были во много раз больше современных. В природе господствовали стихийные процессы, неизмеримо более активные, чем сейчас. Это привело к значительному обновлению природной среды, частичной смене животного и растительного мира, началу господства на Земле человека.
Последнее отступание ледников, начавшееся свыше 14 тыс. лет назад, осталось на памяти людей. По-видимому, именно процесс таяния ледников и подъема уровня воды в океане с обширным затоплением территорий описан в Библии как всемирный потоп.
12 тыс. лет назад наступил голоцен - современная геологическая эпоха. Температура воздуха в умеренных широтах повысилась на 6° по сравнению с холодным поздним плейстоценом. Оледенение приняло современные размеры.
В историческую эпоху - примерно за 3 тыс. лет - наступания ледников происходили в отдельные столетия с пониженной температурой воздуха и увеличенной увлажненностью и получили название малые ледниковые периоды. Такие же условия складывались в последние века прошлой эры и в середине прошлого тысячелетия. Около 2,5 тыс. лет назад началось значительное похолодание климата. Арктические острова покрылись ледниками, в странах Средиземноморья и Причерноморья на грани новой эры климат был более холодным и влажным, чем сейчас. В Альпах в I тысячелетии до н. э. ледники выдвинулись на более низкие уровни, загромоздили горные перевалы льдами и разрушили некоторые высоко расположенные селения. На эту эпоху приходится крупное наступание кавказских ледников.
Совсем другим был климат на рубеже I и II тысячелетий новой эры. Более теплые условия и отсутствие льдов в северных морях позволили мореплавателям Северной Европы проникнуть далеко на север. С 870 года началась колонизация Исландии, где ледников в то время было меньше, чем теперь.
В X веке норманны, ведомые Эйриком Рыжим, обнаружили южную оконечность огромного острова, берега которого заросли густой травой и высоким кустарником, они основали здесь первую европейскую колонию, а землю эту назвали Гренландией, или «зеленой землей» (что сейчас ни в коей мере не скажешь о суровых землях современной Гренландии).
К концу I тысячелетия сильно отступили и горные ледники в Альпах, на Кавказе, в Скандинавии и Исландии.
Климат начал снова серьезно меняться в XIV веке. В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось все более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Возросла ледовитость северных морей, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычным путем заканчивались неудачей.
С конца XV века началось наступание ледников во многих горных странах и полярных районах. После сравнительно теплого XVI века наступили суровые столетия, получившие название малого ледникового периода. На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621 и 1669 годах замерзал пролив Босфор, а в 1709 году по берегам замерзало Адриатическое море.
Во второй половине XIX века завершился малый ледниковый период и началась сравнительно теплая эпоха, продолжающаяся и поныне.
Рис. 24. Границы последнего оледенения
 |
Рис. 25. Схема образования и таяния ледника (по профилю Северный Ледовитый океан – Кольский полуостров – Русская платформа)