Что изучают ученые в антарктиде
Последние события в современных исследованиях Антарктиды
Первыми учеными, открывшими материк, были русские моряки. Это произошло в 1820 году. Благодаря современным исследованиям Антарктиды события прошлого континента перестают быть загадкой. Также стало известно о климатических поясах, морских особенностях и обитателях. Но геологи и другие ученые до сих пор продолжают изучать землю и обнаруживают много интересного.
Новые открытия
На одной из исследовательских станций в 2003 году установили измерительные приборы, которые ученые поместили в ледяные отверстия на 300-метровую глубину. В результате выявлено, что материк — одно из удачных мест для прогнозов землетрясений. Антарктида полностью покрыта льдом, поэтому не вызывает помех и не мешает слушать вибрации в земной коре.
В 2004 году проходило изучение останков подводного ледника. Было обнаружено неожиданное открытие вулкана. Его высота достигала примерно 700 метров. Датчики показали, что в это время вулкан был активным.
В 2007 году исследователями установлены невероятные факты. Оказывается, в отколотых айсбергах содержатся питательные вещества, которые они захватили из почв. Разлагаясь, эти вещества постепенно проникают в антарктические воды. Благодаря им животный и растительный мир получает полезные витамины.
В заливе Амундесен в 2014 году исследовательская группа изучила данные о 6 ледниках. Теплые антарктические волны размывают их края, и происходит усиление процесса разложения. Один из таких ледников полностью исчезнет через 300−500 лет.
Самое интересное
Происходили на материке и особо интересные открытия. К самым популярным среди них можно отнести следующие:
В 2020 году сделано открытие в географии — в западной части ледяного континента был найден остров. Исследователи предположили, что из-за климатических перемен смогли его отыскать. Небольшой кусочек земли хорошо виден из космоса, но скрыт от людских глаз большим слоем снега и льда.
Как только произошли климатические колебания, маленький остров появился на свет. Лорен Симкинс, один из ученых Вирджинского университета, заявил, что, возможно, в скором времени обнаружатся новые участки земли.
Глобальная катастрофа
Новые открытия показывают, что континент сильно подтаял в районе ледника Туэйтса. Последний исчезает с огромной скоростью — гораздо сильнее, чем 10 лет назад. Когда он растает, уровень мирового океана может подняться на 65 см.
Один из руководителей исследования считает, что на Земле грядет потепление (хотя до этого прогнозировали похолодание), средняя температура повысилась на 2 градуса. У антарктического острова лед стал таять в 10 раз быстрее, чем обычно. Антарктида постепенно лишается ледяного покрытия. Исследователи опасаются, что в будущем материк превратится в сплошную воду. Ученые рассказали, что каждый год в Антарктиде тает много тонн льда. Из-за этого процесса уровень моря повысился на 14 мм. Но в восточной части континента замечено увеличение ледников.
В 2019—2020 годах геологи зафиксировали три крупных периода таяния антарктического льда на южной границе. Планета в марте 2020 подверглась нагреванию на 0,3 градуса. Это высокий показатель, в сравнении с 2015 годом. Ученые считают, что такие изменения будут происходить часто из-за климатического изменения, на что влияет и деятельность человека.
Глобальное потепление может произойти через 30 лет. Если страны станут ответственно относиться к окружающей среде, следить за выбросом отходов, то страшная катастрофа, грозящая всему человечеству, отступит.
Климатические и космические исследования
В климатические исследования входят океанологические, биологические и метеорологические наблюдения за континентом. Ученые исследуют изменения, происходящие 1000 лет назад, и составляют специальные модели, чтобы прогнозировать климатические колебания.
Ледяной континент — единственное место на планете, где на погодные изменения не оказывают влияния экологические факторы. Здесь нет промышленных зон, сельских хозяйств, транспортных систем. Это дает хорошую возможность проследить за солнечной системой и понять, какую роль она играет в климатических изменениях.
Космос изменчив. Потоки солнечных частиц приносят магнитные бури и полярное сияние. Это способствует сбою в системах радиосвязей и спутниках. Также бури негативно отражаются на человеческом здоровье. В южной части Антарктики расположена станция «Восток», которая занимается подобными исследованиями.
В конце 21 века на материке установлены три исследовательские станции. С помощью них можно проследить за параметрами вращения Земли. В ближайшее время там собираются расширить наземную контрольную сеть.
Климатические условия континента позволяют проводить космические испытания. Параллельно с этим изучаются космические материалы и инженерные конструкции.
Актуальное на сегодня
В наше время исследование Антарктиды проходит в разных направлениях. К наиболее актуальным относятся:
Есть предположение, что грядущее потепление сможет преобразить Антарктиду. Возможно, через сотни лет здесь появится растительность и станут обитать живые существа.
Но пока материк остается только исследовать, что, благодаря современным методам и технологиям, стало проще.
Еще материалы про Антарктиду:
Изучение Антарктиды: от открытия материка до современных исследований
Антарктида – один из самых неизведанных и неизученных уголков нашей планеты.
Несмотря на этот факт, бескрайние и холодные земли Антарктиды всегда манили к себе отважных путешественников, ученых и исследователей.
Начиная с 1820 года, когда этот материк был открыт русскими учеными под руководством Беллинсгаузена, в Антарктиду регулярно отправлялись суда.
Современная Антарктида, уже достаточно «обжитой» континент, на котором есть даже туристы.
История
Особенно бурный подъем изучения Антарктиды наблюдался в начале двадцатого столетия.
Первое путешествие в новом веке совершил Роберт Скотт, который в 1901 году на своем мощном корабле «Дискавери» подошел к водам континента, исследовав побережье Моря Росса, открыв полуостров Эдуарда Седьмого, ледник Росса и еще множество важных объектов на континенте. Во время этого путешествия Скотт собрал массу сведений об Антарктиде. На тот момент это был самый обширный материал о флоре, фауне, геологии и полезных ископаемых континента. В 1907–1909 году исследования Скотта продолжила санная экспедиция Э. Шеклтона.
Она закончилась не столь удачно: на середине пути исследователи поняли, что не смогут завершить экспедицию из-за недостатка провизии и гибели собак. Поэтому Шеклтон принял решение вернуться, совсем немного не дойдя до Южного полюса.
В результате открытие полюса осуществил знаменитый норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен, который высадился на берега континента в 1911 году. Это имя навсегда связано с историей исследований Антарктиды.
В дальнейшем (начиная с 30-х годов) производилось исследование не только сухопутных и водных территорий Антарктиды, но и ее воздушного пространства.
Полеты над этими землями совершали американские летчики, благодаря которым были открыты новые территории, обнаружены месторождения каменного угля и других полезных ископаемых.
Во второй половине двадцатого века исследования Антарктиды приобрели систематический характер. Начиная с 50-х годов здесь ведутся постоянные океанологические, геологические работы, предпринимаются экспедиции вглубь ледяного континента.
Первая советская экспедиция достигла берегов Антарктиды в январе 1956 года, ученые России основали поселок Мирный. Всего за 59 лет в Антарктиду было отправлено 59 экспедиций.
Современные исследования Антарктиды
Сегодня ученые располагают уже гораздо более значительными сведениями об Антарктиде, чем столетие назад. Благодаря многочисленным исследованиям, в ХХ1 веке людям известна информация о климатических особенностях материка, его геологии, особенностях моря, обитателях континента. Тем не менее, освоение Антарктиды активно продолжается и в наши дни. Особое внимание ученые уделяют следующим моментам:
Изучение льда
Сегодня в Антарктиде производятся чрезвычайно обширные исследования в этой области.
Специалисты изучают особенности движений антарктических льдов, их скорость, толщину, температурный режим, физико-химические свойства, различные виды льдов и т.д.
Благодаря этим исследованиям была воссоздана полная картина ледникового периода, рассчитаны потенциальные возможности льдов Антарктиды как потенциальных источников пресной воды.
Геологические исследования
Антарктида представляет огромный интерес не только для современных гляциологов (исследователей льда), но и для геологов. Ученые ведут исследование древнейших континентальных морен, осадков на дне антарктических вод. В результате этих работ в частности было установлено, что льды Антарктиды образовались гораздо раньше, чем ледниковые покровы Северного полушария.
Изучение «оазисов» Антарктиды
«Оазисами» применительно к этому материку сегодня называют участки суши, свободные ото льда.
Большая часть таких «оазисов» находится вдоль побережья континента. Общая площадь таких территорий, по подсчетам современных исследователей, составляет более 40 тысяч кв. км (это меньше одного процента от площади всей Антарктиды).
Поиск полезных ископаемых
Эта часть исследований, пожалуй, сегодня является наиболее актуальной и представляет наибольший интерес. Бескрайние земли Антарктиды содержат в своей ледяной толще множество ценных ресурсов: каменный уголь, железную руду, цветные металлы. Последние исследования привели к выводу, что по своему геологическому строению Антарктида весьма похожа на Южную Африку. Ученые предполагают, что в недрах Антарктиды, вполне вероятно, таятся огромные залежи золота, алмазов, урана и т.д. Поиски этих ископаемых в землях Антарктиды сейчас ведутся очень активно;
Без преувеличения можно сказать, что за последние несколько десятилетий в вопросах исследования ледяного континента ученые шагнули далеко вперед. Было изучено множество новых территорий, открыты новые особенности геологического, биологического, океанологического строения материка. Эти исследования на данный момент активно продолжаются, а к Антарктиде приковано пристальное внимание ученых всего мира.
Влияние деятельности человека на экосистему Антарктиды
Вследствие особенностей своего климата Антарктида является единственным материком, на котором не проживают люди. На этом континенте работают исключительно полярные исследователи, океанографы, биологи, геологи и другие ученые. Несмотря на то, что Антарктида является необитаемой территорией, все же деятельность человека оказывает достаточно серьезное влияние на экосистему ледяного континента. Причем нельзя не отметить, что это влияние чаще всего оказывается отрицательным. Рассмотрим основные факторы, оказывающие губительное воздействие на экосистему Антарктиды.
Китобойный промысел
Люди приплывали на эти земли, чтобы поохотиться на обитателей Антарктиды, еще столетие назад.
Множество видов здешних китов и тюленей серьезно пострадали в результате такой многолетней эксплуатации человеком природы Антарктиды.
В настоящее время животный мир материка находится под строгой охраной, но для его полного восстановления все равно потребуется далеко не одно десятилетие, а может быть и столетие.
Животные
Еще одну угрозу для обитателей континента представляют так называемые интродуцированные (то есть завезенные с других материков) виды животных. Среди них чаще всего встречаются крысы и кошки. Они уничтожают большое количество птиц, а также местную растительность.
Туристы
В последнее время Антарктиду посещают не только специалисты из разных областей научного знания, но и состоятельные туристы.
К сожалению, этот факт также губительно сказывается на состоянии материка. Да, Антарктида стала более открытой и доступной для романтически настроенных путешественников, которые с детства мечтали о полярных экспедициях.
Но тем не менее огромный наплыв туристов приводит к многим печальным последствиям, например, таким, как загрязнение антарктических вод, истощение запасов рыбы, загрязнение окружающей среды.
Многие ученые сегодня бьют тревогу: растущее количество туристов оказывает отрицательное влияние на экологическую систему континента, создают проблему загрязнения океана.
Потепление
Пожалуй, самый серьезный урон ледяному материку наносит глобальное потепление, которое затронуло всю планету. Повышение температуры приводит к изменению глобальных процессов, таких, как циркуляция воды, баланс углекислого газа и т.д.
При таких угрожающих темпах, которые носит сегодня потепление, в будущем может произойти масштабное таяние антарктических льдов, которое приведет к изменению уровня моря и повлияет не только на экосистему материка, но и на весь Мировой океан.
Все описанные выше факторы представляют довольно серьезную угрозу для целостности экологической системы континента.
Поэтому мировое научное сообщество в последнее время ведет строгий контроль над всеми исследованиями, проводящимися на территории материка, и уделяет особо пристальное внимание охране Антарктиды.
Моря, находящиеся на территории России, являются частью мирового океана, в нашей статье рассказывается про экологические проблемы Азовского моря
Моря, находящиеся на территории России, являются частью мирового океана, в нашей статье рассказывается про экологические проблемы Азовского моряМногих так же волнует экология Черного моря, прочитайте об этом.
Только ответственный, разумный и осторожный подход к освоению этих земель позволит сохранить в первозданном виде геологическую, экологическую и биологическую целостность ледяного континента.
Какие исследования ведут ученые на научных станциях в Антарктиде?
Ледовый материк не зря привлекает внимание многих государств. Задекларированные цели интеллектуального обогащения человечества успешно исполняются учеными на материке.
В 2012 году российские исследователи добыли ледяной керн из скважины в арктическом озере Восток. Изотопное исследование материала дало возможность охарактеризовать климатические изменения над Антарктидой за последние 420 тысяч лет. На период начала 2014 года забой скважины составлял 3 647 метров. Ледяной материк отражает климатическую ситуацию всего земного шара, поэтому подобные данные очень важны в глобальном масштабе.
Какие еще исследования ведут в Антарктиде ученые?
Кроме научного интереса, исследование Антарктиды имеет яркую ресурсную подоплеку. Земли южного материка рассматриваются как громадный кладезь полезных веществ. Ледники Антарктиды содержат 80% запасов пресной воды всей нашей планеты. Не сложно догадаться, что близок тот час, когда эта составляющая нашей жизни станет огромным дефицитом.
Также в недрах этой земли содержится неизведанное количество минеральных ресурсов. Научно-исследовательский и ресурсный потенциал Антарктиды огромен, что делает вполне оправданным интерес к материку и затраты на его изучение.
Сегодня в Антарктиде производятся чрезвычайно обширные исследования в этой области. Специалисты изучают особенности движений антарктических льдов, их скорость, толщину, температурный режим, физико-химические свойства, различные виды льдов и т. д. Благодаря этим исследованиям была воссоздана полная картина ледникового периода, рассчитаны потенциальные возможности льдов Антарктиды как возможных источников пресной воды.
Антарктида представляет огромный интерес не только для современных гляциологов (исследователей льда), но и для геологов. Ученые ведут исследование древнейших континентальных морен, осадков на дне антарктических вод. В результате этих работ, в частности, было установлено, что льды Антарктиды образовались гораздо раньше, чем ледниковые покровы Северного полушария.
Какие бывают научные станции в Антарктиде?
Классификация зависит от расположения: они могут стоять на поверхности льда, на твердом грунте и в нескольких метрах под поверхностью, под снегом. Полярникам со станции последнего типа приходится, вероятно, тяжелее всех в психологическом плане, ведь в жилые помещения не проникает свет. Дома на станциях яркого цвета — красные, оранжевые. Внешне они похожи на контейнеры или строительные бытовки, но сделаны из утепленных панелей. Окна находятся не только в стенах, но и на потолке. В каждом домике по две комнаты, в каждой комнате проживает 1-2 человека.
Научная станция «Восток» была основана в 1957 году. Ее выделяет интересное месторасположение. Это самая высокогорная станция на Антарктиде. Она находится на отметке 3 488 метров над уровнем моря.
Также станция «Восток» территориально распoложена на магнитном полюсе. Эти особенности делают ее уникальной для научной деятельности, но с очень сложными условиями работы. Очень низкие температуры, нулевая влажность зимой, малая насыщенность воздуха кислородом – это неполный перечень сложностей, с которыми сталкиваются российские полярники. Они на протяжении уже полувека ведут здесь разнообразные исследовательские работы.
На «Востоке» изучается резерв пресной воды, ведутся геофизические и метеорологические измерения. Также ученые наблюдают за «озоновыми дырами», занимаются анализом толщи льда. Именно здесь было открыто крупнейшее реликтовое подледное озеро, которое тоже получило название Восток. В данный момент ведутся серьезные координационные работы по исследованию этого удивительного объекта.
Антарктида: ее научное изучение и влияние на будущее Земли
Девяносто процентов площади земного оледенения принадлежит Антарктиде, и от поведения ее ледникового щита во многом будет зависеть будущее Земли. Вот почему нас интересует прошлое Антарктиды. Ведь зная прошлое, можно заглянуть в будущее и не только Антарктиды, но и всей нашей планеты.
Всех интересуют вопросы: что ожидает нашу планету, каков будет лик Земли, что произойдет на ее поверхности через десять, тысячу или десять тысяч лет? Вопросы это не праздные: во-первых, потому, что сейчас мы достаточно хорошо знаем, как сильно менялся облик Земли в недавнем прошлом, когда Европу и Северную Америку покрывали мощные ледники; во-вторых, потому, что уже давно многие государства создают программы и прогнозы развития на десятилетия вперед, а эти прогнозы обязательно должны учитывать изменения окружающей природной среды.
В системе «суша — океан — атмосфера — ледники» идет непрерывный обмен теплом и влагой. Хотя ледники записаны здесь на последнем месте, их роль и вес можно представить себе из таких цифр: для изменения температуры всей атмосферы Земли на 1 градус достаточно, чтобы температура океана изменилась всего на 0,0001 градуса. А если сбросить весь ледниковый лед в океан (а он там растает), то температура воды в океане упадет на 2,5 градуса, а его уровень повысится почти на 70 метров. Но 87 процентов льда на Земле сосредоточено в антарктическом ледниковом покрове, он занимает 90 процентов всей площади оледенения, поэтому в перечень «суша — океан — атмосфера — ледники» вместо слова «ледники» вполне уместно написать: «Антарктида».
Когда и почему возникло оледенение в Антарктиде? Что происходило с ним в прошлом? Ответы на эти вопросы должны помочь ответить и на вопрос о будущем развитии нашей планеты. Еще более двадцати лет назад известный гляциолог Р. Шарп написал: «Ледники являются чем-то вроде дамоклова меча, висящего над головами всех людей, живущих вблизи моря. Наша задача — определить крепость волоса, на котором он подвешен». Результаты исследований в Антарктиде привели ученых к выводу, что наиболее тонок этот волосок именно на ледяном континенте. Американский гляциолог Вертман сказал даже более определенно: «За последние десятилетия наше понимание режима и движения ледников… прогрессировало и в значительной степени улучшилось. Теперь мы знаем достаточно, чтобы определить главную гляциологическую проблему, которую необходимо решить. Эта проблема — ледяной щит Западной Антарктиды».
Сколько лет ледяному щиту?
Лет двадцать назад гляциологи, завороженные исследованиями следов последних оледенений в северном полушарии, считали, что возраст Антарктического ледяного щита невелик, что это остаток последнего оледенения, а значит, ему не более 1 миллиона лет. Первое сообщение о том, что антарктическому льду не менее 5 миллионов лет, было настоящей сенсацией. Однако оказалось, что время возникновения антарктического ледникового покрова надо отодвинуть еще дальше в прошлое, и это подтвердили геологические данные.
В прошлом Западная Антарктида была местом бурной вулканической деятельности. Изучение напластований лав позволило дать новую оценку возрасту оледенения. Вулканические лавы, излившиеся подо льдом, легко отличить от лав, излившихся под водой или на воздухе, а надежные геохимические методы дали возможность определять их возраст.
В Западной Антарктиде обнаружено несколько разновозрастных толщ лав подледного происхождения. На поверхности древних лавовых покровов видны следы ледниковой штриховки, между слоями лав нет осадочных и других отложений, а это значит, что в периоды между извержениями лавы перекрывались льдом. Возраст лав свидетельствует о том, что ледники в Антарктиде существовали уже не менее 25—35 миллионов лет. Этот возраст оледенения был подтвержден и исследователями кернов из скважин, пробуренных в океане вокруг Антарктиды.
Что же происходило на нашей планете в то время, когда возник и стал развиваться ледяной щит на шестом континенте? Для последних 60 миллионов лет по всем палеотемпературным данным получаем ход изменения температуры на Земле в средних широтах. Возникновению оледенения в Антарктиде предшествовало существенное понижение температуры на планете, и само формирование и развитие оледенения шло на фоне непрерывного равномерного понижения температуры 10 градусов за 60 миллионов лет. А вот в последнем миллионе лет мы видим неоднократные понижения температуры на те же 10 градусов, но в промежутки времени гораздо более короткие — всего за 100 тысяч лет. Именно это время было эпохой неоднократного появления и исчезновения ледников в северном полушарии, а южнополярный ледяной щит существовал при этом постоянно. Поэтому надо искать ответа на вопрос, не только почему возникло оледенение на Земле, но и почему после его возникновения начались грандиозные колебания размеров оледенения на нашей планете.
Ледниковые гипотезы
В чем причина оледенений, а следовательно, изменений климата на Земле? Это один из немногих вопросов в науках о Земле, в ответ на который можно было бы изложить более сотни гипотез. Все они разделяются на две группы: одна возникновение оледенений объясняет воздействием внеземных причин, вторая — чисто земными причинами.
Можно придумать достаточно много внеземных причин, которые при современном уровне развития науки не поддаются никакой проверке: облака космической пыли, хвосты комет, затмевающие Солнце, и многое другое — все зависит от богатства «астрономического» воображения.
Многие гипотезы объясняли возникновение оледенений изменениями поступления тепла от Солнца. Так, довольно хорошо изучены изменения активности поверхности нашего светила продолжительностью 11, 22, 100 и больше лет. Сторонники этой идеи допускали совпадение минимумов разных периодов, и это считали причиной похолоданий. Однако, хотя поверхностная активность Солнца действительно меняется во времени, общее количество солнечной радиации, или «солнечная постоянная», меняется незначительно.
Начиная с конца XIX века, проведено множество измерений солнечной постоянной, то есть количества тепла, которое поступает на единицу поверхности верхней границы атмосферы в единицу времени. Более чем за семидесятилетний период наблюдений с использованием различных методов и аппаратов получены весьма противоречивые сведения о ее изменениях. По одним данным, она меняется в пределах 2,5 процента, по другим — ее колебания не превышают долей процента, но и 2,5 процента не могут объяснить того понижения температуры, которое наблюдалось за последние 60 миллионов лет, так как изменение потока тепла от Солнца на 1 процент меняет температуру в средних широтах только на 1 градус.
Одну из интересных гипотез выдвинул сербский ученый Миланкович, который показал, что в процессе движения Земли вокруг Солнца и ее вращения вокруг собственной оси происходят периодические изменения положения земной поверхности относительно потока солнечного тепла: меняется наклон земной оси в пределах почти 3 градусов, сама ось подобно оси волчка описывает в пространстве круги и, наконец, меняется вытянутость земной орбиты. Однако периодичность этих явлений, не превышающая сотни тысяч лет, и изменения потока тепла, вызываемые ими, не в состоянии объяснить равномерного снижения температуры за последние 60 миллионов лет; не совпадают ни продолжительность, ни размеры пульсаций температуры.
Несостоятельны и многие гипотезы, объясняющие причины оледенения чисто земными причинами. Например, запыление атмосферы в периоды бурного развития вулканической деятельности. Да, такие периоды были, и их следы найдены в кернах из скважин в ледяных щитах Гренландии и Антарктиды. Но, во-первых, чтобы понизить температуру только на 1 градус, надо, чтобы вулканическая деятельность на Земле была в 10 раз более интенсивной, чем сейчас; во-вторых, по геологическим данным установлено, что вспышки вулканической активности максимальной продолжительности не превышали одного миллиона лет; в-третьих, и это очень важно, наблюдения со спутников показали, что насыщение атмосферы аэрозолем может иметь и охлаждающее и отепляющее влияние.
Выдвигалась и такая занимательная гипотеза: причина оледенений — это жизнь. Живые организмы, съедая углекислоту в теплые, безледные периоды, когда они особенно бурно развиваются, вызывают заметное уменьшение содержания углекислоты в атмосфере. А так как атмосферная углекислота играет ту же роль, что и стекла в оранжерее, создавая тепличный эффект, то ее удаление приводит к похолоданию и возникновению ледников. Ледники разрастаются, уничтожают растительность, вдавливают своим весом большие участки земной коры, что активизирует вулканическую деятельность. Вулканы при извержениях выбрасывают большое количество углекислоты, и опять наступает потепление. Но расчеты говорят, что если даже удалить 90 процентов углекислоты из атмосферы, это приведет к снижению температуры не более, чем на 3 градуса, не говоря уже о том, что океан в 50—100 раз более мощный потребитель и поставщик углекислоты, чем вся растительность нашей планеты.
Таким образом, подавляющее большинство внеземных и земных гипотез оледенения не выдерживают проверки расчетами. Однако именно в последнее время появились основания для создания еще одной гипотезы, которая объясняет возникновение оледенений на Земле.
Тиллиты и дрейф материков
О прошлых оледенениях рассказывают тиллиты — плотные, окаменевшие под длительным давлением вышележащих слоев глины с включениями крупных и мелких штрихованных валунов. Они найдены в Канаде, Китае, Бразилии, Сахаре, Южной Африке, Сибири и в Антарктиде. Тиллиты оказались разновозрастными, а это значит, что на Земле было несколько эпох оледенений.
Совершенно невозможно допустить, что оледенение в Сахаре или Бразилии могло произойти, когда эти районы находились в тропиках или субтропиках. Это означало бы полное оледенение всей Земли, а полностью оледенелая Земля — это самое устойчивое состояние нашей планеты. Но геологические данные свидетельствуют о том, что не менее 3—4 миллиардов лет назад на нашей планете уже существовала жидкая вода, в которой около 3 миллиардов лет назад возникла жизнь.
По-видимому, континенты, ныне находящиеся в тропиках, в прошлом, передвигаясь, как льдины по воде, по «жидкому» подкоровому веществу, оказывались в околополюсном положении. Рассуждая именно так, известный геофизик и исследователь Гренландского оледенения Альфред Вегенер пришел к идее о дрейфе континентов. Мы не будем останавливаться на теории дрейфа континентов, или теории мобильности литосферных плит, об этом уже было много написано. Для новой гипотезы оледенения важны выводы из нее. А выводы о прошлых перемещениях континентов, полученные геофизическими методами и затем подтвержденные палеонтологическими и геологическими данными, свидетельствуют о том, что все оледенения Земли в прошлом совпадали с выходом в околополюсное пространство целых континентов. Менялся лик Земли и тепловой баланс ее поверхности.
Постепенно Гондвана перемещается в сторону тропиков, где объединяется с Лавразией — единым материком северного полушария, включавшим Евразию и Северную Америку. Образуется один материк — Пангея. В переводе с греческого это слово означает «вся земля». Оледенения на Земле не было. Это была эпоха теплого климата и слабо выраженных географических зон, эпоха господства динозавров, болот и пышной растительности. Безледный период жизни нашей планеты продолжался почти 200 миллионов лет. Теперь мы подошли к тому моменту, когда началось последнее оледенение Земли.
Как оледенела Антарктида?
Примерно 130 миллионов лет назад Пангея раскололась. Антарктида вместе с Австралией начала двигаться к Южному полюсу и уже 70 миллионов лет назад оказалась за Южным полярным кругом. Но температура на поверхности планеты все еще оставалась высокой, близкой к температуре времен существования Пангеи — в средних широтах несколько выше 20 градусов. Это тоже было связано с движением плит: в Тихом океане началось раздвижение краев гигантских плит, которое оказалось таким быстрым, что молодая океаническая кора, которая возникала на месте раздвижения, не успевала остывать и сжиматься в результате остывания. Поэтому океан был мелким. Поскольку объем воды Мирового океана неизменен, это привело к повышению его уровня примерно 80 миллионов лет назад на 300—500 метров; было затоплено 30—40 процентов суши. Это подтверждают многочисленные геологические данные. Сокращение размеров суши и понижение высоты материков способствовали сохранению относительно высокой температуры на Земле в этот период.
Но вот скорость раздвижения плит в Тихом океане уменьшилась, дно его в результате охлаждения и сжатия начало опускаться, обнажились равнины, которые были затоплены морскими водами, высота материков увеличилась и началось понижение температуры. Только за счет изменения отражательной способности Земли за счет увеличения площади суши температура должна была упасть на 2—3 градуса. Совершенно невозможно оценить, насколько она упала в результате исчезновения мелководных, хорошо прогреваемых морей и лагун.
Передвижение материков в более высокие широты, где суша получала значительно меньше тепла, привело к исчезновению пышной флоры безледного периода, уменьшило плотность растительного покрова. Современные наблюдения со спутников показывают, что исчезновение растительности, например, с песчаной почвы приводит к существенному увеличению ее отражательной способности.
В общепринятых моделях атмосферы увеличение отражательной способности на 1 процент приводит к понижению температуры на Земле на 1 градус. Если бы отражательная способность Земли увеличилась только за счет образования пустынь, которые сейчас занимают такую же площадь, как и ледники,— 15 миллионов квадратных километров,— то это привело бы к падению температуры на 0,5 градуса. Однако отражательная способность должна была измениться больше в связи с общим уменьшением плотности растительного покрова. Понижение температуры в результате должно было составить не менее 1—2 градусов.
Изменения отражательной способности Земли на этом не кончились. Все более близкое положение материков к полюсам, их охлаждение, понижение температуры на земле в результате снижения уровня моря привели к появлению на суше и море пространств, покрытых постоянным и сезонным снежным покровом и льдом. Если взять за основу расчета те площади, которые сейчас покрыты снегом и льдом, то они должны были изменить отражательную способность Земли на такую величину, которая соответствует понижению температуры на 2—3 градуса.
И, наконец, разделение океана в результате распада Пангеи на меридиональные сегменты с полной сменой океанической циркуляции, образование почти замкнутого бассейна-охладителя — Северного Ледовитого океана и охлаждение суши в высоких широтах привели к дополнительному падению температуры на 2—4 градуса. Таким образом, дрейф континентов объясняет падение температуры на Земле за последние 70 миллионов лет на 10 градусов. Сам ход, продолжительность и плавность понижения температуры хорошо согласуется с характером движения литосферных плит и временем их перемещения к околополюсным пространствам, которое исчисляется десятками и сотнями миллионов лет.
Как же возникло и развивалось Антарктическое оледенение на фоне этого медленного понижения температуры? Оказавшись вместе с Австралией в районе Южного полюса примерно 70 миллионов лет назад, Антарктида омывалась двумя теплыми течениями тогда еще теплого океана. Одно из них шло вдоль Атлантико-Индийского побережья и отбрасывалось Австралией в экваториальную часть Тихого океана. Второе течение шло вдоль тихоокеанского побережья Антарктидо-Австралии и затем вдоль побережья Южной Америки, которая оставалась соединенной с Антарктидой перешейком, уходило к тропикам.
Возможно, в Антарктиде на высоко поднятых горных вершинах в это время возникли горные ледники. Не исключено, что они появились несколько позже, когда примерно 50 миллионов лет назад Австралия откололась от Антарктиды и двинулась в сторону тропиков. С расширением и углублением пролива между ними начала формироваться круговая система течений вокруг Антарктиды. Трудно определить момент возникновения горных ледников в Антарктиде, но то, что они были, не подлежит сомнению.
Радиолокационная съемка обнаружила в трансантарктических горах под толщей льда крупные долины, выпаханные ледником, которые стекали с гор по направлению к Южному полюсу.
Расширение пролива между Антарктидой и Австралией привело к понижению температуры вод вокруг шестого континента. Это подтверждается появлением холодолюбивой фауны в колонках донного грунта возрастом 40—35 миллионов лет. Возможно, в это время в Антарктиде горные ледники сливаются, образуя ледяные купола и покровы, которые затем достигают края континента, и лед начинает поступать в море.
Около 20—22 миллионов лет назад устраняется последнее препятствие, мешавшее установлению замкнутого кругового течения вокруг Антарктиды: перешеек между Антарктидой и Южной Америкой исчезает, образуется пролив Дрейка. Круговое течение вокруг шестого континента невидимой стеной отделило антарктические воды от остального океана. В движение вовлечена вся толща морской воды до дна, а расход воды в этой «реке» в 10 тысяч раз больше расхода рек всего мира. В результате создаются благоприятные условия для завершения формирования антарктического ледникового покрова.
Образование колоссального источника холода в южном полушарии вызвало общее похолодание, а потому и в северном полушарии возникают горные ледники и появляется Гренландское оледенение, которое начало формироваться около 10 миллионов лет назад.
Почему оледенение колеблется
Самое новое время, или плейстоценовый период (так называют последние 0,7—1 миллион лет), по колебаниям температуры совершенно отличается от предшествующей эпохи длительного равномерного снижения температуры. В это время в средних широтах Земли через промежутки времени примерно в сто тысяч лет температура понижалась по сравнению с современной на 10—12 градусов. При этом широко распространялись покровные оледенения на материках северного полушария и наступали края Антарктического ледяного щита. В чем же причина таких колебаний?
Огромные ледяные покровы сами влияли на понижение температуры. Попробуем оценить их вклад. Подсчеты максимальных размеров последнего оледенения, выполненные гляциологами, показали, что вызванное ими за счет изменения отражательной способности Земли понижение температуры было не менее 4—7 градусов. Падение уровня моря в результате изъятия из него воды на сооружение ледяных тел достигало 150 метров, а ледяные покровы заметно повысили поверхности материков. Все это также должно было понизить температуру не менее, чем на 2—3 градуса. Следовательно, недостает лишь двух градусов, для того чтобы температура упала на те 10 градусов, которые вызывают оледенение. А именно такое изменение температуры вызывают причины, высказанные в гипотезе Миланковича.
Еще одно подтверждение гипотезы Миланковича получено «со дна моря». Изотопные методы позволили по кернам донных отложений восстановить колебания температуры за последний миллион лет. Анализ этих кривых показал, что они имеют колебания с периодом 21 000, 43 000 и 100 000 лет. А ведь это и есть периоды изменения тех величин, которые Миланкович положил в основу своей гипотезы.
Но, как это ясно нам сейчас, эта гипотеза не объясняет причин возникновения оледенений. Эта гипотеза помогает объяснить колебания оледенений на нашей планете в последний миллион лет. При этом, несмотря на гигантский размах колебаний оледенений в северном полушарии, с периодом до 100 тысяч лет, Антарктическое оледенение непрерывно существует десятки миллионов лет. Такая устойчивость обусловлена околополюсным положением материка, естественной границей оледенения, которой служит море, и географической границей, созданной океаническим течением вокруг Антарктиды.
Это ледяное образование при существующем распределении суши и моря не позволяет подняться температуре в средних широтах выше критического предела 10—12 градусов. В то же время, когда в результате развития покровных ледников в северном полушарии температура на Земле падает в средних широтах почти до 0 градусов, Антарктический ледник прекращает свое наступление просто потому, что есть физический предел распространению этого ледяного щита — зона континентального склона, то есть переход от мелководья к большим глубинам, над которыми ледник не может существовать.
Трудно сказать, как далеко зашел бы процесс оледенения нашей планеты, будь шестой материк много больше по своим размерам. Таким образом, Антарктический ледник подобен терморегулятору, удерживающему среднюю температуру в средних широтах в диапазоне от 0 до 10 градусов Цельсия при нынешнем распределении суши и моря.
Грозят ли нам наступления ледников в будущем?
Ответ зависит от того, какой отрезок времени мы называем «будущим». Если говорить о миллионах лет, то вряд ли лик Земли существенно изменится, а значит, будет существовать оледенелый южнополярный материк. Если же говорить о сотнях тысяч лет, то при существовании Антарктического ледяного щита должен неотвратимо работать механизм роста и распада ледниковых покровов в северном полушарии, объясняемый гипотезой Миланковича. Нам известно, что мы живем в конце межледниковья северного полушария, а так как такие межледниковья были короткими, около 10—15 тысяч лет, то в ближайшие 5 тысяч лет можно ожидать возврата ледников на материки северного полушария.
Известно также, что мы живем в период максимума потепления, но вот пройден ли его пик? Многие исследователи считают, что пик пройден, и, следовательно, в ближайшие столетия температура будет медленно падать. Однако этому противоречит факт непрерывного подъема уровня моря, который объясняется сокращением ледников. Кроме того, предыдущее межледниковье северного полушария было теплее, объем льда был меньше, а уровень моря, по крайней мере, на 6 метров выше современного.
Наконец, наши подсчеты баланса массы Антарктиды и отдельные сведения об изменении уровня ее поверхности заставляют полагать, что это гигантское ледяное тело сокращается. В то же время теоретические расчеты показывают, что наземно-морское (так как его основание лежит ниже уровня моря) оледенение Западной Антарктиды неустойчиво и при повышении уровня океана и температуры может быстро разрушиться примерно за 100 лет. Если это произойдет, то уровень океана повысится на 6 метров. Это может повлечь за собой катастрофические последствия для многих стран. По расчетам для начала разрушения Западной Антарктиды достаточно, чтобы температура там повысилась не менее чем на 5 градусов. Возможно ли это?
Итак, вопрос о том, что нас ждет в ближайшие сотни лет, остается неясным: понижение или повышение температуры с последующим распадом оледенения Западной Антарктиды и подъемом уровня океана на 6 метров? Ученые проанализировали ход температуры в средних широтах за последние тысячелетия, использовав, в частности, сведения, полученные по ледяным кернам из глубоких скважин Гренландии и Антарктиды. Все кривые изменения температуры говорят о похолодании как наиболее вероятной альтернативе. Так значит, нас ждет понижение температуры? Но ответ не так прост. В игру природы сейчас вмешался человек. Сжигание человеком углеводородов достигло таких масштабов, что сохранение этой тенденции приведет к 2050 году к увеличению вдвое содержания углекислого газа в атмосфере, а это будет означать повышение температуры в средних широтах на 2—3 градуса. Поэтому в ближайшую сотню лет нас ожидает или сохранение нынешних климатических условий, или скорее некоторое повышение температуры. Вот почему изучение ледяного щита Антарктиды и оценка устойчивости его отдельных частей остаются актуальнейшей задачей гляциологии.
Итак, можно утверждать: в системе «Солнце — Земля — космос» существовал в прошлом по крайней мере миллиард лет, относительно стабильный энергетический баланс, позволявший воде оставаться жидкой в условиях, близких к точке замерзания. А на Земле были два основных состояния энергообмена между высокими и низкими широтами: периоды свободных от льда полюсов (например, время существования Пангеи) и периоды оледенелых полюсов (например, наше время). За последние 800 миллионов лет около половины времени существовали ледники, иными словами, оледенения не были краткими эпизодами в истории нашей планеты. Безледная система энергообмена обеспечивала температуру в средних широтах не менее 20 градусов Цельсия с небольшими колебаниями в пределах нескольких градусов на протяжении десятков и сотен миллионов лет.
«Ледяная» система обеспечивала температуру в средних широтах около 10 градусов С на таких же отрезках времени с колебаниями температуры до 10 градусов. Безледные периоды способствовали наивысшему биологическому процветанию и накоплению огромных количеств биомассы, а ледяные, не обеспечивая столь благоприятных условий, возможно, являлись ускорителями эволюции жизни на Земле, так как значительные колебания температуры за короткие в геологическом смысле промежутки времени требовали всесторонне подготовленных к таким условиям животных и растений.
Появление человека разумного также связано с эпохой оледенений. Весь ход развития жизни планеты приводит нас к выводу, что будущий климат Земли определяется теперь системой «суша — океан — атмосфера — Антарктида — человек».
Автор: К. Лосев, кандидат географических наук.