Земля после нас: Что расскажут камни о наследии человека?

Реконструкция атмосферы эпох, предшествовавших вышеупомянутой, — сложная задача. В горных породах неизмененный воздух не сохраняется, поэтому приходится искать следы косвенного воздействия на слои. Древнейшая атмосфера докембрийских времен практически или вообще не содержала кислорода. Этот вывод можно сделать на основании анализа древних окаменелых речных отложений возрастом свыше 3 миллиардов лет, включающих сохранившиеся зерна определенных минералов, таких как пирит и уранинит, которые не смогли бы пережить контакт с окисляющей средой. Но что касается точного состава этой древнейшей атмосферы, то все еще ведутся дискуссии, скажем, об относительном содержании азота, метана, углекислого и сернистого газов.

Появление в атмосфере кислорода около 3 миллиардов лет назад ознаменовалось образованием ржавчины: в слоях, отложившихся в море, впервые появились окисленные соединения железа, а примерно миллиард лет спустя кислород поступил в атмосферу в таких количествах что вызвал коррозию соединений железа на поверхности суши, образовав характерные «красноцветные отложения».

Гораздо позже — чуть более полумиллиарда лет назад — появились многоклеточные организмы, и сам по себе этот эволюционный прорыв был несколько гипотетически связан с достижением атмосферой такого «порогового» уровня содержания кислорода, который сделал возможным существование многоклеточных животных. Как только в период между 400 и 300 миллионами лет назад животные и растения вышли на сушу и постепенно ее заселили, они обусловили дальнейшие изменения в атмосфере. Выросли и были погребены каменноугольные леса. Углерод, поглощенный из воздуха лесными деревьями, был заперт под землей в угольных залежах. Таким образом углекислый газ был извлечен из атмосферы, а его место занял кислород. С увеличением количества кислорода леса стали гореть чаще, поэтому окаменелый древесный уголь нередко встречается в угольных пластах. С сокращением количества углекислого газа уменьшился парниковый эффект, что привело к снижению планетарной температуры, и на Южном полюсе, который тогда занимали соединенные Южная Америка и Африка, образовался ледниковый купол.

Это были радикальные изменения, происходившие во временных масштабах от десятков до сотен миллионов лет. Они до сих пор оказывают косвенное влияние, поскольку вызвали в составе атмосферы изменения, существенно превосходящие нынешние. Итак, останутся ли сегодняшние перемены различимы в далеком будущем?

На первый взгляд, это довольно сомнительно. Человечество не повлияло на соотношение основных компонентов атмосферы. Промышленная деятельность привела к локальному увеличению некоторых газовых примесей: диоксида серы, диоксида азота, озона (в нижних слоях атмосферы, а не в стратосфере, где иной набор промышленных газовых примесей, хлорфторуглеродов, продолжает снижать его уровень). Большинство из них недолго остаются в атмосфере, зато выпадают в виде кислотных дождей, приводя к гибели лесов и популяций озерных рыб; однако этот эффект, вероятно, окажется эфемерным, и его будет трудно выявить в будущих геологических летописях.

Но с углекислым газом, возможно, будет по-другому, несмотря на то что это примесный газ, концентрация которого в атмосфере равняется долям процента. При этом его относительное содержание в воздухе в раннем докембрии, вероятно, превышало 20 %, а в парниковом мире мелового периода составляло, по-видимому, где-то около 0,5 %, то есть было примерно в 20 раз больше сегодняшнего.

Если мы обратимся к периодам, которые к нам поближе, данные ледяных кернов за миллион лет однозначно свидетельствуют: все это время диоксид углерода оставался примесным газом, демонстрируя регулярные колебания концентрации, тесно связанные с климатическими изменениями, причем ее максимум и минимум, около 280 и 200 ppm соответственно, свидетельствуют о большом сходстве двух последовательных климатических фаз. Сейчас уровень СО₂ в атмосфере составляет около 380 ppm, а к концу столетия, скорее всего, перевалит за 500 ppm, что примерно вдвое превышает «нормальное» значение. И все-таки это по-прежнему будет ничтожная концентрация. Она не приведет к тому, что мы будем страдать от недостатка кислорода. Но с геологической точки зрения данное явление не имеет прецедентов, по крайней мере в истории ледниковых периодов, притом что возникло оно чрезвычайно стремительно. Его возможные последствия для климата ныне очевидны и являются предметом общественного обсуждения. Но как насчет простой химии?