Взламывая планету Земля

В конце 1920-х годов ученые изобрели искусственные газы в качестве безопасной альтернативы токсичным газам хладагентов и пропеллентов. Эти газы, известные как хлорфторуглероды (или фреоны), оказались глобальной угрозой.

Лаборатория «Дюпон», которая занималась промышленным производством фреонов, также искала химически инертное вещество. Ученые предполагали, что связь между атомами хлора, фтора и углерода невозможно нарушить в естественных условиях, поэтому они не видели опасности в использовании этого газа. Их гипотезу подтвердили испытания, и новый газ сменил токсичные и взрывоопасные вещества в аэрозольных баллончиках и холодильниках. После использования газ уходил в атмосферу и все о нем забывали.

В 1995 году Марио Молина (на фото) и Шервуд Роуленд разделили Нобелевскую премию по химии с голландским ученым Паулем Крутценом, специалистом в области наук об атмосфере и озонового слоя.

В 1973 году два ученых-химика из Калифорнийского университета, американец Шервуд Роуленд и мексиканец Марио Молина, решили глубже изучить влияние хлорфторуглеродов на атмосферу. Они обнаружили, что CFC доходят до середины стратосферы, прежде чем разложиться под действием солнечной радиации. Затем они поняли, что в процессе распада высвобождаются свободные атомы хлора, которые вступают в реакцию с озоном в стратосфере. (Озон – редкая форма кислорода, в молекуле которого три атома кислорода вместо привычных двух.) Озон токсичен для животных, но озоновый слой в стратосфере играет роль надежного экрана, защищающего планету от ультрафиолетового излучения. В 1985 году Британская антарктическая служба подтвердила опасения Молины и Роуленда. Хлорфторуглероды создали огромную дыру над Антарктидой. Если бы они продолжали накапливаться там и дальше, весь озоновый слой мог исчезнуть. Последствия могли быть непредсказуемыми, ведь ультрафиолет губителен для всех живых организмов. В течение полутора лет был подписан Монреальский протокол – мировой запрет на производство фреонов – столкнувшись с общей угрозой, мировое сообщество показало редкий пример единства.

На иллюстрации изображены сначала рост, а потом сокращение озоновой дыры за последние десятилетия. Темно-серым показано истощение озонового щита в верхних слоях атмосферы.

Земля – снежный ком

Теорию ледниковых периодов приняли более века назад. А в 1992 году была предложена более радикальная идея. Что если в далеком прошлом планета настолько охладилась, что полностью замерзла? И может быть, это внезапное оледенение было как-то связано с эволюцией многоклеточных?

Альбедо

В то время как темная поверхность поглощает свет и тепло, светлая, наоборот, их отражает. Соответственно, альбедо, то есть отражающая способность Земли, возрастает с увеличением количества льда на поверхности планеты. В 1960-е годы советский климатолог Михаил Иванович Будыко предположил, что у этого процесса есть обратная связь, то есть и без того холодный климат становится еще холоднее, из-за того что солнечное тепло отражается от поверхности планеты. Не так ли Земля превратилась в снежный ком?

Название для этой гипотезы, «Земля – снежный ком», предложил в 1992 году американский геолог Джозеф Киршвинк. Однако идея глобального оледенения в прошлом – возможно, даже нескольких – давно витала в воздухе среди геофизиков. Одна из теорий принадлежала Дугласу Моусону, австралийскому геологу, который нашел доказательства обледенения в докембрийских породах Австралии. Это подсказало Моусону, что весь мир, по крайней мере суша, некогда был покрыт ледниками. Каким еще образом может замерзнуть такая субтропическая страна, как Австралия? Моусон работал в начале 1950-х годов, до того как свидетельство континентального дрейфа перевесило мнения, высказанные против него. Поэтому мысль, что Австралия когда-то находилась на более северных широтах, не фигурировала в его суждениях. Тем не менее идею замерзшей Земли никогда не сбрасывали со счетов.

Кислородная катастрофа

Воздух, которым мы дышим, на 21 % состоит из кислорода, но так было не всегда. Кислород выделяют растения в процессе фотосинтеза. Раньше в атмосфере Земли было гораздо больше углекислого газа. Ранние формы живых организмов не использовали кислород, и когда в атмосфере его стало больше (в результате фотосинтеза), он оказался токсичным для большинства живых организмов на Земле, что спровоцировало их массовое вымирание, так называемую кислородную катастрофу. Полосчатая железорудная формация (на фото) образуется при взаимодействии чистого железа с кислородом, образуя слои гематита. Это верный признак того времени, когда в воздухе произошел кислородный всплеск.