Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Легко подсчитать, насколько изменилась солнечная энергия, достигающая северных ледниковых щитов. Ее слишком мало, чтобы растопить весь лед. Но, как мы видели в главе 11, вместе с повышением температуры в атмосфере быстро растет и уровень CO₂. За следующие 5000 лет температура в Гренландии выросла почти на 9 °C, а концентрация CO₂ в воздухе – со 180 ppm до 280 ppm. Весь этот дополнительный CO₂ еще больше нагрел Землю из-за парникового эффекта (глава 11), в то время как земная поверхность, еще недавно скрытая льдами, поглотила больше солнечной энергии, чем отражающий лед, что создало петлю положительной обратной связи, которая, в свою очередь, привела к постоянному ускорению нагрева. Но было ли этих эффектов достаточно?

Скорее всего, нет, и это предполагает, что потребовались дополнительные петли обратной связи. Десять лет назад Дж. Дентон и его коллеги опубликовали комплексную модель, призванную описать конец последнего ледникового периода, и попытались принять во внимание сложные взаимодействия льда, воздуха, океанов и солнечного света⁷. Для более четкого представления о невероятно важном периоде, охватившем время от 20 000 до 10 000 лет назад, они собрали впечатляющую коллекцию уже знакомых нам изотопных, атомных и молекулярных показателей. Это были и соотношения ¹⁸O/¹⁶O, измеренные в гренландском льду для установления температуры, а также в китайских спелеотемах и техасских пещерах, чтобы прояснить уровень осадков; и соотношения ²H/¹H из антарктического льда, ставшие показателем температуры и концентрации атмосферного CO₂; и липиды глицерол-диалкил-глицерол-тетраэфира (GDGT) из глубоководных кернов из Северной Атлантики и у берегов Австралии, позволявшие определить температуру поверхности моря. Исследователи добавили и нового «посредника»: им стало соотношение Протактиния‐231 и Тория‐230 из керна у Бермудских островов, благодаря которому можно было выявить изменения в схеме циркуляции океана. И ²³¹Pa, и ²³⁰Th с постоянной скоростью производятся в морской воде в ходе следующих распадов:

²³⁵U →²³¹Th + α → ²³¹Pa + e^— + ν_e***, а также ²³⁴U → ²³⁰Th + α;

(t_½ = 7 × 10⁸ лет) (t_½ = 25 лет) (t_½ = 2,5 × 10⁵ лет)

Их соотношение в морской воде ²³¹Pa/²³⁰Th = 0,093. Оба прикрепляются к частицам воды, которые оседают на дно, но Протактинию для этого требуется в десять раз больше времени, поэтому он легко уносится глубинными течениями Атлантики еще до осаждения, из-за чего соотношение Pa/Th в отложениях понижается. Если глубинные течения прекратятся, оно вернется к значению 0,093⁸.

Кроме того, исследователи также измеряли летнюю температуру в Патагонии на основе размеров ледников; изучали отложения мусора на дне океана, выпавшие из тающих айсбергов у побережья Португалии; и добывали опалы на морском дне неподалеку от Австралии. Опалы – это обычный кремнезем (Кремний и Кислород – SiO₂) с небольшим количеством воды (H₂O) (обычно от 6 до 10 %). Диатомеи, одноклеточные водоросли, при помощи ортокремниевой кислоты (H₄SiO₄), содержащейся в морской воде, создают крошечные опаловые раковины, которые, как и раковины фораминифер, накапливаются в океанских отложениях. Интенсивнее всего этот процесс идет в Южном океане, где имеет место сильный апвеллинг, переносящий питательные вещества (особенно Кремний) на поверхность, где их могут использовать водоросли. Поэтому содержание опалов в глубоководных кернах, как и соотношение Pa/Th, позволяет выявить схемы океанической циркуляции⁹.