Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло

Таким образом подтвердился возраст последнего ледникового периода, но как быть с остальными? Если ледники наступали не единожды, может ли орбитальная теория помочь в их датировке? Загвоздка состояла в том, что результаты расчетов никоим образом нельзя было перепроверить по земному рельефу. Последний ледник уничтожил почти весь рельеф, созданный своими предшественниками. Лишь кое-где остались крошечные следы их деятельности. Науке же требовалась непрерывная, уходящая в прошлое шкала, показывающая результаты работы ледников.

Ответ нашелся совсем не там, где его искали.

* * *

Давайте вкратце подведем итог того, что мы узнали. В конце XVII в. люди начали обращать внимание на странные, рифленые скальные поверхности в гористых районах Европы, а также камни, многие из которых отличались по геологическим характеристикам от окружающего ландшафта. В те времена большинство людей не сомневалось в их связи со Всемирным потопом, описанным в Книге Бытия. К 1840 г. Агассис пришел к выводу, что на самом деле это последствия Великого ледникового периода. В дальнейшем, с 1860 по 1910 г. первоначальная теория Агассиса была опровергнута, однако массовое наступление ледников в прошлом подтвердилось, и самый поздний из ледниковых периодов, как выяснилось, закончился 10 000 лет назад. Причины их возникновения тогда оставались неизвестными, однако к 1920-м гг. Миланкович доказал, что с большой долей вероятности ответ надо искать в том, как меняется обращение Земли вокруг Солнца на гигантских многотысячелетних промежутках времени. Но как определить время наступления более ранних ледниковых периодов, по-прежнему не знал никто.

До сих пор вся бурная исследовательская деятельность велась на суше. Океаном никто не интересовался. Лишь в начале 1930-х гг. научились, выходя на научно-исследовательских судах, бурить океанское дно длинными металлическими трубками и, взяв пробы грунта, исследовать отложения. Бытовало мнение, что океанская среда в последнее время оставалась практически неизменной.

С этим мнением пришлось расстаться в 1955 г., когда итальянцу Чезаре Эмилиани пришло в голову взглянуть на раковины фораминифер, сохранившихся в течении сотен тысяч лет в пробах грунта с океанского дна. Эти крохотные создания обитают в океанской толще на разной глубине, и после смерти их раковины погружаются в донный ил. Эмилиани предположил, что по стабильным изотопам, сохранившимся в фораминиферах, можно попытаться определить, каким был климат в прошлом.

Изотопы, как мы помним, это атомы с одинаковым содержанием протонов, отличающиеся по количеству нейтронов. Несмотря на то, что до сих пор мы в основном рассматривали радиоактивные формы, стабильных изотопов на самом деле большинство. Поэтому, как только изотоп усваивается организмом, соотношение одного стабильного изотопа к другому остается неизменным. Сколько бы времени ни прошло, показатели стабильных изотопов должны остаться прежними.

Эмилиани пытался реконструировать древние температуры по двум стабильным изотопам кислорода — ¹⁶O и ¹⁸O. Для наглядности представьте себе их в виде двух шаров разного веса. ¹⁸O будет чуть тяжелее — на два нейтрона, однако в химических реакциях оба будут вести себя абсолютно одинаково.

Прелесть использования фораминифер в том, что они получают кислород непосредственно из океанской воды и он идет на строительство их раковин из карбоната кальция. Исследования современных фораминифер показали, что, как только температура воды понижается, они начинают усваивать больше изотопов тяжелого кислорода — так называемая «положительная» тенденция. По мере потепления, наоборот, усваивается больше легкого кислорода, и фораминиферы становятся «отрицательными». Рассмотрев соотношение различных форм кислорода в раковинах фораминифер из донных проб, Эмилиани пришел в изумление: за последние 300 000 лет наблюдалась явная смена холодного и теплого климата. Форма температурной кривой совпадала с прогнозами, сделанными на основе орбитальной теории. Выходит, Миланкович был прав?

Но не все так просто. Действительно ли изотопы в фораминиферах отмечают температурные изменения? Исследования современных фораминифер это подтверждают, однако как обстояло дело во время древних ледниковых периодов? Не изменились ли с тех времен правила игры?