Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Если внимательно изучать различные данные об изменениях в течение ПЭТМ, то становится понятно, что в этом интервале было несколько отдельных стадий. Это четко видно по изотопам углерода (рисунок 26). Поначалу произошло быстрое падение значений в сочетании с резким повышением глобальных температур. Затем последовал период относительной стабильности, продолжавшийся примерно 60 тысяч лет, когда изотопные значения оставались на примерно постоянном, но гораздо более низком, чем до ПЭТМ, уровне. Затем наступила фаза восстановления, когда изотопные значения стремительно возрастали, а температура падала. Примерно так же ведут себя и другие параметры, например, содержание карбоната кальция в отложениях.

Важно понимать причины таких отдельных стадий, поскольку они содержат ключ к работе климатической системы Земли. По поводу начального периода быстрых изменений споров немного: как мы видели, это был результат выброса большого количества углерода в систему океан-атмосфера. Однако причина относительно длительного интервала стабильности менее ясна. Многие геологи считают, что первоначальное добавление углерода и последующее быстрое потепление должны были перевести Землю из одного стабильного климатического состояния в другое. Идея, что различные факторы могут заставить климат переходить от одного устойчивого состояния к другому, иногда с какой-то критической точкой, получила подкрепление в ходе изучения более поздних резких изменений климата, например, позднего дриаса, который обсуждался в предыдущей главе. Тем не менее, в течение примерно 60 000 лет стабильности в рамках ПЭТМ происходили другие изменения, хотя они были постепенными. Например, в некоторых кернах из осадочных пород увеличивается содержание карбоната кальция, что говорит о том, что кислотность океанов стала понижаться.

Во время стадии восстановления в конце ПЭТМ все основные параметры начали меняться намного быстрее. Изотопные значения для углерода выросли, температуры упали, а отложения карбоната кальция вернулись к состоянию до ПЭТМ. Какие процессы способствовали такому возвращению? Во время стабильной стадии ПЭТМ растворение карбоната кальция начало медленно нейтрализовать кислотность океана. Усиление выветривания на суше привело к снижению высокой концентрации углекислого газа в атмосфере, уменьшению парникового эффекта и понижению температуры. Различные механизмы обратной связи для углеродного цикла Земли заставили систему вернуться в исходное состояние после такого масштабного добавления углерода. Прежде чем получится выразить все эти процессы количественно, из геологической летописи необходимо извлечь больше информации, однако в целом ситуация вполне понятна.

Какие уроки мы можем извлечь из нынешних знаний о ПЭТМ, если будем задумываться о будущих изменениях в климате? Прежде всего, нынешние выбросы углерода, в основном связанные со сжиганием ископаемого топлива, поистине беспрецедентны. В этой главе я подчеркивал, что запуск ПЭТМ случился из-за массового и быстрого добавления углерода в систему океан-атмосфера. Однако «массовый» и «быстрый» — понятия относительные. Изотопные значения для углерода в океанических отложениях в начале ПЭТМ снижались в течение 20–30 тысяч лет, что, по-видимому, является примерным показателем продолжительности отрезка добавления углерода (справедливости ради, все указывает на то, что в начале этого стартового периода добавление углерода шло гораздо быстрее, чем в конце). Однако при сохранении нынешних темпов выбросов углерода (примерно 4000–5000 миллиардов тонн) люди за два столетия выбросят в окружающую среду примерно такое же количество этого элемента, которое добавилось за весь ПЭТМ. Когда счет идет на сотни лет, а не на тысячи и не десятки тысяч, то скорость добавления углерода как минимум в десять раз больше, чем при ПЭТМ.

Поскольку увеличение объемов диоксида углерода в атмосфере, вызванное человеческой деятельностью, идет так быстро, и его прекращение будет таким же резким (когда у нас закончится ископаемое топливо, или, хотелось бы надеяться, когда начнут преобладать источники энергии, не связанные с ископаемым топливом), то продолжительность отрезка высоких температур будет короче, чем при ПЭТМ. Климатические модели показывают, что большая часть антропогенной двуокиси углерода поглотится океаном, и что после прохождения пика выбросов концентрация углекислого газа в атмосфере и температура быстро (в геологических масштабах) снизятся. Однако из-за сложностей углеродного цикла уровень двуокиси углерода, вероятно, надолго (на многие десятки тысяч лет) стабилизируется на уровне выше сегодняшнего, и температуры тоже останутся выше, чем сейчас.