Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Самый важный итог работы Миланковича состоял в том, что он показал: астрономические изменения влияют на температуры в разных широтах совершенно по-разному. Он и его соратники пришли к выводу, что оледенение будет наиболее вероятно, когда в высоких широтах лето окажется прохладным. Это был важнейший момент, поскольку другие считали, что для начала оледенения необходимы холодные зимы. Однако именно прохладное лето препятствует таянию некоторой части снега прошлой зимы, что увеличивает альбедо, поскольку в космос отражается больше энергии. Такая положительная обратная связь приводит к дальнейшему охлаждению.

И снова первоначальная шумиха сменилась несогласием. По-прежнему оставалась проблема с тем, что изменения инсоляции слишком малы и не могут сами по себе управлять ледниковыми циклами. Были и трудности со временем. Некоторые европейские ледниковые отложения, которые вроде бы совпадали по возрасту с вычисленными Миланковичем годами с прохладным летом и поэтому использовались для подтверждения его идей, на самом деле оказались вовсе не ледниковыми отложениями. Когда в 1950-е годы появилось радиоизотопное датирование с помощью углерода-14, его тут же применили к гляциальным отложениям Северной Америки. Полученные данные показали гораздо более сложную картину, нежели простые изменения климата, предсказанные Миланковичем. Астрономическую теорию снова отодвинули на второй план.

Однако сегодня она служит основой для изучения плейстоценового ледникового периода, и ее обычно именуют теорией Миланковича или изредка — теорией Кролля — Миланковича. Нет никаких сомнений, что изменения климата определяются именно теми факторами, которые исследовали эти ученые — эксцентриситетом, наклоном оси и прецессией, хотя до сих пор ведутся серьезные дискуссии, как именно это происходит. Для плейстоценового ледникового периода чередование ледниковых и межледниковых эпох, похоже, сильнее всего коррелирует с изменениями инсоляции примерно на 65° северной широты.

Прорывом, подтвердившим астрономическую теорию, стали исследования кернов в глубоководных отложениях 1970-х годов. В них температуру морской воды оценивали по измерениям соотношений между изотопами кислорода в крохотных раковинах ископаемого планктона (эти величины зависят от температуры). Оказалось, что температура морской воды менялась синхронно с изменениями инсоляции, вычисленными по теории Кролля — Миланковича. Такие колебания температуры обнаруживаются по данным кернов из осадочных пород со всего мира, а это говорит о том, что перемены были глобальными.

Керны из морских отложений продолжают играть важную роль в исследованиях ледниковых периодов. Однако революцию в изучении плейстоценового ледникового периода произвели сведения из другого источника: ледяные керны из Гренландии и Антарктиды. Ледяные керны не уходят в прошлое так далеко, как осадочные, однако дают непрерывную фиксацию множества циклов ледниковых и межледниковых эпох в плейстоцене. Важно отметить, что лед залегает различимыми годовыми слоями, что позволяет точно датировать многие из этих циклов. В ледяной ловушке спрятаны сведения о температуре, составе атмосферы и даже силе ветра в конкретный период времени, а также детали извержения вулканов. Такая информация оказывается бесценной для проверки теоретических моделей климата, потому что надежно спрогнозировать будущий климат может только та модель, которая способна воспроизвести десятки тысяч лет реальных климатических изменений, зафиксированных в ледяных кернах.

Идея, что с помощью ледникового льда можно заглянуть в прошлое, восходит как минимум к 1930-м годам, когда немецкий ученый Эрнст Зорге участвовал в метеорологической экспедиции в Гренландии. Условия были суровыми: зиму он провел, скрываясь от непогоды в снежной пещере. Но когда погода позволяла, он выбирался из укрытия и рыл неподалеку глубокую яму. Зорге тщательно исследовал и описал слои, составлявшие стены этой ямы. Он пришел к выводу, что слои фиксируют условия в центральной Гренландии, простирающиеся на неопределенное время в прошлое. Однако современное бурение ледяных кернов для использования этих данных началось только в 1950-х годах — в основном благодаря инженерным войскам США. В те времена холодной войны американская армия хотела знать, можно ли построить на ледниках Гренландии аэродром и сажать на него тяжелые самолеты. Но прежде всего нужно было выяснить как можно больше о физических свойствах льда и снега. В условиях такого своеобразного симбиоза с военными многие ученые интересовались чисто научными аспектами изучения ледников — например, как поверхностный снег превращается в твердый лед, как меняется лед с увеличением глубины, и особенно тем, можно ли восстановить условия прошлого по кернам льда.