Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Бо́льшая часть воды на Земле находится в океанах – 96,5 % всей воды на планете. Океанская вода соленая: общее количество растворенных твердых веществ составляет около 35 000 ppm, то есть соленость воды равна 35 промилле. Хотя в океанской воде содержится множество растворенных ионов, в ней достигнут относительный баланс между количеством материалов, выветриваемых с континентов и переносимых реками, и других поступающих веществ и теми, что способны испаряться. В 1715 г. английский астроном Эдмунд Галлей (1656–1742), который открыл комету, названную впоследствии его именем, утверждал, что ученые могут определить возраст Земли, оценив относительную соленость на протяжении времени, то есть, по сути, используя часы солености. Тем не менее Галлею не удалось вычислить настоящий возраст, потому что не было оценки начальной солености океанов. Другие ученые в XIX в., используя уровни солености на основе «химической денудации» континентов посредством рек, оценили возраст Земли в 25 млн лет, но эта оценка не соответствовала другим наблюдениям и данным. Кроме того, исследователи столкнулись с рядом проблем, не позволяющих использовать подобные часы солености. Одна из них заключается в том, что океаны не являются закрытыми системами, преимущественно из-за тектонических движений плит. Большие объемы воды переносятся в мантию в зонах субдукции в океанических желобах. Сдвигающиеся плиты могут отрезать части океана от открытых морей, поэтому изолированная вода испаряется, в результате чего образуются множественные слои соли – эвапоритовые отложения. Таяние ледниковых щитов может понижать соленость, в то время как в результате более высокой скорости испарения около экватора соленость повышается. Исследователи также выяснили, что скорость эрозии, количество атмосферных осадков и поверхностные стоки слишком отличаются со временем, чтобы вычислить возраст Земли. В конце концов ученые поняли, что «солевые часы» не подходят для определения возраста нашей планеты.

В 2011 г. NASA запустило спутник Aquarius для измерения концентрации соли в водах Мирового океана. Известно, что соленость Атлантического океана выше, чем Тихого. Над Тихим океаном выпадает больше осадков, чем над Атлантическим, а пассаты переносят водяной пар и растворенные соли через Центральную Америку к бассейну Атлантического океана, делая его воды более солеными.

Соленость океанов также меняется по мере наступления и отступления ледников. В ледниковых щитах в связанном виде находятся миллионы литров пресной воды. Уровень моря тоже зависит от того, насколько велика площадь льда. В период ледникового максимума в плейстоцене, 20 тыс. лет назад, уровень моря понизился на 120 м, в результате чего обнажилась большая часть континентального шельфа и появились сухопутные мосты, по которым мигрировали животные и люди. В результате таяния Северо-Американских ледниковых щитов 14 000 лет назад образовались Великие озера – место торговли и рекреации, а также источник пресной воды.

Доля пресной воды составляет всего чуть больше 3 % от всей воды на планете, но бо́льшая часть ее запасов находится в ледниках (почти 69 %). В качестве напоминания: 30 % запасов пресной воды представлено подземными водами, и всего лишь немногим более 1 % пресной воды приходится на реки, поверхностные водоемы, болота, почвенную влагу и живые организмы. Подземные воды являются важнейшим источником питьевой воды, поскольку содержат около 30 % всего объема пресной воды на Земле, тогда как поверхностные воды – озера, малые и большие реки – составляют всего 1 % запасов пресной воды.

На круговорот воды в природе влияет самая разнообразная деятельность человека, например создание отводных плотин, использование поверхностных и подземных вод для обеспечения питьевой водой и чрезмерное откачивание подземных вод вдоль побережий, провоцирующее вторжение соленой воды. Ирригация (понижающая уровень грунтовых вод), уничтожение лесов (увеличивающее поверхностный сток и площадь затоплений), осушение болот (влияющее на подземные воды и повышающее ущерб от ураганов) и урбанизация (приводящая к увеличению поверхностного стока) – это лишь часть видов деятельности человека, помимо уже перечисленных, которые оказывают значительное воздействие на круговорот воды[573]. В результате антропогенного использования водных ресурсов объем воды, поступающей назад в океаны, уменьшается, и понижается уровень моря (этот эффект невелик по сравнению с таянием ледников). Запасы пресной воды, используемой для питьевых и других нужд человека, не безграничны. По оценкам ООН, значительная часть населения Земли, почти 2,1 млрд человек, не имеют доступа к этим ресурсам[574].

Речь идет не только о количествах питьевой воды для использования в будущем, но и о ее качестве, на которое влияет человеческая деятельность и даже естественные источники загрязнения[575]. Грунтовые воды особенно чувствительны к загрязнению, потому что скорость их течения гораздо ниже, чем у поверхностных вод[576].