Знание-сила, 2004 № 02 (920)

Изменение содержания O₂ а СО₂ в атмосфере и биотические события за последние 550 млн лет

С разрушением метанового утеплителя на Земле и начались похолодания. Причем совершенно непохожие на нынешнее (напоминаю, что мы живем в ледниковую эпоху: если кто- то не верит - может выглянуть в окно). Около 600 миллионов лет назад, к примеру, оледенение в большей степени затронуло тропические широты, чем полярные. За последние 250 миллионов лет наи высшее содержание углекислого газа в атмосфере пришлось на вторую половину мелового периода: в пять—восемь раз больше, чем ныне. Но средние температуры не превышали современные даже в два раза: в Заполярье было потеплее, а в экваториальном поясе, видимо, даже попрохладнее. Так что о какой-то определенной связи между уровнем содержания в атмосфере СО₂ и температурами говорить не приходится.

Однако большинство ученых считают, что по крайней мере с протерозоя (то есть от 2,5 миллиардов лет назад и позднее, вплоть до наших дней) основным атмосферным газом, влияющим на температуру на поверхности нашей планеты, был все-таки углекислый. Правда, что именно и как влияло на содержание двуокиси углерода в атмосфере (а также гидросфере и литосфере) остается загадкой, по крайней мере для думающих специалистов.

Для недумающих — все очень просто: часто, к примеру и сожалению, приходится читать, что хорошим поглотителем углекислого газа служат рифовые экосистемы. Действительно, в них сосредоточены о!ромные запасы карбоната кальция (прибавляя ежегодно по 900 миллионов тонн). Соблазнительно допустить, как многие и делают, что на образование всех разновидностей этого минерала уходит атмосферная двуокись углерода. Однако элементарная формула процесса обызвествления (кораллов, губок, водорослей, простейших), обеспечивающего рост и расширение рифов (Са₂ + 2НСО₃ -> СаСО₃ + Н₂O + СO↑ выявляет как раз обратное. Причем процесс этот отнюдь не равновесный и происходит с явным сдвигом в правую строну, в результате чего рифы подгазовывают атмосферу на 245 миллионов тонн углекислоты в год. Немногим меньше наземных (в смысле неподводных) вулканов (около 65 миллиардов тонн в год, но к этой цифре мы еще вернемся...), не говоря уж о каком-нибудь Северном Габоне. Хорошо, что мудрецам, породившим Киотский протокол, никто ничего про рифы не сказал. А то бы велено было самую разнообразную на Земле экосистему срыть с лица этой самой Земли.

То самое здание в Киото, где создали протокол

Идея о связи содержания в атмосфере Земли углекислого газа с ее температурой и процессами на поверхности родилась чуть более ста лет назад. В 1899 году английский геолог Т. Чамберлин предположил, что этот газ расходуется на выветривание горных пород, главным образом вступая в реакцию с содержащимися в них силикатными минералами. Значит, в период интенсивного горообразования, когда в контакт с атмосферой вступают значительные объемы "свежих" силикатных минералов, может происходить резкое падение уровня атмосферной двуокиси углерода и столь же быстрое похолодание. К этой незамысловатой гипотезе возвращались неоднократно: ведь, действительно, многим периодам похолодания и оледенения в истории Земли предшествовали эпохи горообразования. Но добыть более-менее обоснованные доказательства смогли лишь десять лет назад, когда по изотопной летописи научились привязывать к определенному интервалу столь длительные события, как рост гор и интенсивность этого явления. Одновременное возвышение столь мощных горных систем, как Альпийско-Гималайский пояс и Анды, в кайнозойскую эру, особенно начиная с миоценовой эпохи (около 20 миллионов лет назад), совпало по времени с наступлением последней ледниковой эпохи. Причем по мере усиления горообразовательных процессов возрастала и степень химического выветривания горных силикатных минералов. Казалось бы, загадка великих оледенений наконец решена...

Однако почти тут же последовало "разоблачение": ведь горообразование связано с существенным нагревом пород, ведущим к выделению в атмосферу углекислого газа. Причем в таком количестве, что образование Гималаев должно было бы привести к повышению наземной температуры на полградуса Цельсия, в то время как его поглощение — к понижению на две десятых. В итоге получаем дополнительный прирост в +0,3 °С, что никак не вяжется с обещанным глобальным похолоданием.

Вырубка лесов, их рост и разведение скота - все влияет на уровень парниковых газов

Тем не менее Янцзы, Ганг с Брахмапутрой и Амазонка - реки, берущие свое начало именно в Тибете, Гималаях и Андах, — выносят в океан свыше 20 процентов карбонатных растворов, образовавшихся при химическом выветривании. Значит, поглощение "излишков" углекислого газа в этих регионах все-таки происходит. Но как?