Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Начала физики. 48. Что провоцировало глобальные оледенения Земли и что их прекращало?

      Геологи уже достаточно подробно изучили историю глобальных оледенений Земли. В первом приближении эта история видна на этой диаграмме:

      Бросаются в глаза две чрезвычайно длительных эпохи теплого климата Земли. Первая - от самого начала истории Земли до ~ 2,7 млрд. лет назад (по некоторым источнием до ~ 2,9 млрд. лет назад). Вторая - от ~ 2200 до ~ 730 млн. лет назад. Между ними два глобальных оледенения - одно относительно короткое, другое - чрезвычайно длительное (~ 200 млн. лет) Гуронское. А после второй теплой эпохи - целая серия глобальных оледенений. В чем же причина такой неравномерности событий?
Астрономы утверждают, что наше Солнце - весьма спокойная звезда. Его светимость равномерно росла примерно на 1% каждую сотню с небольшим миллионов лет от ~ 60-70% нынешней светимости в начале истории Земли. Итак, Солнце в оледенениях Земли не виновато.

      1. Роль кислорода.
      Будем искать причины глобальных оледенений и не менее глобальных потеплений на самой Земле. Океан подозревать вряд ли стоит. Этот гигантский тепловой аккумулятор никогда не промерзал до дна. А вот к роли атмосферы имеет смысл присмотреться. Особенно к ее молекулярному составу. То, что доля углекислого газа в ней непрерывно падала с начала времен, мы уже знаем. Доля мало на что влияющего азота росла. А доля кислорода видна на этом графике:

      Удивительным образом периоды длительных теплых эпох совпадают периодами эпох практически неизменной доли кислорода в атмосфере. В первой теплой эпохе доля кислорода была практически равной нулю (генерируемый жизнью кислород полностью изымался из атмосферы на окисление горных пород), во второй теплой эпохе доля кислорода в атмосфере была хоть и не равной нулю, но на порядок-два меньше нынешней (был практически нулевой баланс поступающего от жизни кислорода с его поглощением океаном и утилизацией на окисление горных пород и продуктов извержения вулканов).
      Все остальное время в истории Земли теплые периоды чередовались с оледенениями. Первое оледенение на первом графике (Понгольское) совпадает по времени с попытками кислорода начать накапливаться в атмосфере (голубые стрелки вверх на втором графике). Период длительного Гуронского оледенения совпадает по времени с первой кислородной революцией (резким ростом доли кислорода в атмосфере с последующим частичным откатом).

      2. Роль метана.
      Почему же тогда начинались первые оледенения? Ведь доля углекислого газа в атмосфере слишко малой не была и изменялась плавно, Дело в том, что жизнь помимо кислорода генерирует еще и метан. А метан - на порядок более мощный парниковый газ, чем углекислый. И вдобавок горными породами не утилизируется и потому накапливается в атмосфере. И вот когда кислород перестал полностью утилизироваться горными породами и малая его часть начала прорываться в атмосферу, тогда эта прорывающаяся часть начала окислять метан, производя из него воду и углекислый газ. И, тем самым, резко уменьшать парниковый эффект. В результате наступили первые оледенения. Сначала относительно слабое Понгольское, а затем от более мощного накопления кислорода в атмосфере в эпоху 1-й кислородной революции (2,4-2,2 млрд. лет назад) гораздо более длительное и мощное - Гуронское.

      3. Гляциоэры и вулканы.
      Глобальные оледенения последнего миллиарда лет геологи делят на три гляциоэры, прерываемые термоэрами. Первая из них - Африканская гляциоэра (750-540 млн. лет назад) содержала три приличных оледенения (Стертское, Марино, Гаскье) и, надо полагать, ряд промежуточных менее глобальных. Следующая, Гондванская гляциоэра (440-260 млн. лет назад) состояла тоже из трех приличных оледенений (позднеордовикское, позднедевонское и раннепермское) и ряд более мелких. Третья, Антарктическая гляциоэра (35 млн. лет назад - настоящее время) началась сравнительно недавно и насчитывает только одно приличное оледенение - неогенное. Не исключено, что самое длительное и древнее оледенение (Гуронское) тоже является гляциоэрой. Но за древностью горных пород трудноразделимое на отдельные оледенения.
      В Африканской гляциоэре два оледенения (Марино и Гаскье) были настолько мощными, что их периоды называют эпохами Земли-снежка, в течение которых вся Земля, включая и экваториальные области, была покрыта толстой коркой льда. Что касается Гондванской гляциоэры, то соответствующие ей колебания температуры  и периоды оледенений Земли прекрасно видны в самой левой части этого графика:

      В периоды глобальных оледенений интенсивность жизни на Земле естественным образом снижалась. Уменьшалось поступление в атмосферу и кислорода, и метана. Но уменьшалось и изъятие из атмосферы парникового углекислого газа. И оледенения длились бы гораздо дольше, если бы на Земле не возникали интенсивные извержения вулканов, насыщавшие атмосферу приличным количеством парниковых газов. Такими были обширные вулканические провинции сибирского траппового вулканизма (~ 250 млн. лет назад) и деканского траппового вулканизма (~ 65 млн. лет назад). Посмотрите на последний график - как взмыла вверх средняя температура Земли после этих событий!

      4. Итоговая картина.
      Зародившаяся на Земле жизнь постепенно уничтожала парниковое одеяло углекислой атмосферы. Но вместо него запускало в атмосферу гораздо более эффективное парниковое одеяло - метан и его враг - кислород. Молекулы кислорода вдвое массивнее молекул метана и потому жмутся к поверхности Земли в гораздо большей степени, чем молекулы метана. Но при росте концентрации кислорода все большая часть его молекул пробивается наверх и уничтожает метан. Если процесс генерации кислорода жизнью становится весьма интенсивным, то метановое парниковое одеяло тает и наступает глобальное оледенение. Интенсивность жизни на Земле заметно уменьшается. И это продолжается вплоть до существенной интенсификации вулканической активности на Земле. Вулканы же насыщают атмосферу приличной порцией парниковых газов и наступает очередное глобальное потепление.
      Разумеется, обрисованная картина довольно груба. И детали процессов в разных оледенениях могут существенно отличаться. Но эта картина однозначно показывает, что основным провокатором глобальных оледенений Земли является поступательное развитие жизни на ней. А основным спасителем от них - вулканическая активность Земли.
      Мы живем в Антарктическую гляциоэру, но не в самый холодный ее период. Последние несколько тысяч лет амплитуда колебаний средней температуры Земли не превышала трех градусов Цельсия и нынешнее антропогенное глобальное потепление вполне укладывается в эти рамки. Разумеется, концентрация углекислого газа в атмосфере возросла в ходе промышленной эры (последние полтора-два века) примерно на треть. Но этот рост уже привел к росту зеленой массы Земли примерно на 15-20%. И, следовательно, процесс вывода из атмосферы антропогенного углекислого газа ускорился на такую же величину.
      Разумеется, сей пост не претендует на создание полноценной картины. Но лишь на роль наброска основных черт протекающих процессов. Ибо Земля слишком сложная и вдобавок самоуправляющаяся система...

Tags: Начала физики
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Конец МКС?

    Объявлено о прекращении участия России в МКС. Аккуратно объявлено - после 2024 года. Как раз тогда, когда истечет второе продление ее эксплутации…

  • Птичка поет кольцами...

    Не только лишь особо тренированные курильшики способны выпускать дым кольцами. Делают это и птички. Разумеется, выпуская из клюва не дым, а…

  • Путин, скорее всего, согласится. И потому окончательно проиграет.

    Политика - это игра в мяч. И тот, кто отдает мяч-инициативу в руки противника, тот, как правило, проигрывает. Менее суток в руках Путина был…

promo moralg march 5, 2018 03:01 44
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 19 comments

Recent Posts from This Journal

  • Конец МКС?

    Объявлено о прекращении участия России в МКС. Аккуратно объявлено - после 2024 года. Как раз тогда, когда истечет второе продление ее эксплутации…

  • Птичка поет кольцами...

    Не только лишь особо тренированные курильшики способны выпускать дым кольцами. Делают это и птички. Разумеется, выпуская из клюва не дым, а…

  • Путин, скорее всего, согласится. И потому окончательно проиграет.

    Политика - это игра в мяч. И тот, кто отдает мяч-инициативу в руки противника, тот, как правило, проигрывает. Менее суток в руках Путина был…