Знание-сила, 2000 № 10 (880)

Все эти загадки и парадоксы были известны давно, и попытки их объяснения предпринимались многими учеными. В 1960-е годы Харланд первым отважился высказать мысль, что в неопротерозойские времена Земля замерзала даже в тропиках. Примерно тогда же к аналогичному выводу, но по совершенно иным причинам пришел ленинградский геофизик Михаил Будыко, один из первых моделировщиков земного климата. Его расчеты показали, что при сильном уменьшении концентрации углекислого газа в атмосфере может произойти резкое снижение парникового эффекта и охлаждение воздуха, что вызовет распространение снега и льдов к экватору; это увеличение площади под снегом и льдом, которые сильно отражают солнечный свет, вызовет еще большее охлаждение, и такая цепная реакция может привести в конечном счете к замерзанию всей земной поверхности. Необходимым условием этого, по расчетам Будыко, является уменьшение интенсивности излучения Солнца на 6-7 процентов против нынешней, но именно такую яркость Солнце имело 600 – 700 миллионов лет назад.

Будыко назвал найденное им решение климатических уравнений «решением белой Земли» или «ледяной катастрофой», но не придал ему особого значения: в те времена никто не мог себе представить, что такое возможно.

Серьезным возражением был и вопрос: случись подобная катастрофа в действительности, что могло прервать такое обледенение?

На этот вопрос дал ответ американский геолог Джозеф Киршвинк. В 1992 году он высказал предположение, что сдвиг тектонических плит, на которых плавают континенты, должен был вызывать постоянное появление все новых и новых вулканов, которые выбрасывали в атмосферу замерзшей Земли большие количества углекислого газа. В условиях полностью замерзшей Земли (Киршвинк назвал ее в своей статье «снежным комом») углекислый газ должен был накапливаться в атмосфере до тех пор, пока вызванный им «парниковый эффект» не поднял ее температуру настолько, что льды могли отступить.

Киршвинк впервые пришел к своему предположению, пытаясь объяснить появление загадочных железистых отложений на ледниковых наносах. По его мнению, это железо растворилось в земном океане в те времена, когда в атмосфере практически еще не было кислорода (в этих условиях железо растворимо в воде). С появлением кислорода в атмосфере и затем в воде железо выпало из раствора на океанское дно. Но обледенение Земли, особенно если оно продолжалось миллионолетия, должно было лишить океанскую воду кислорода, и тогда железо могло снова раствориться в ней. Затем, когда льды растаяли под влиянием «парникового эффекта», вода снова насытилась кислородом, и железо опять выпало из нее на остатки ледников в виде железистых отложений. Расчеты показали, что для осуществления сценария Киршвинка содержание углекислого газа в атмосфере должно было быть в 350 раз больше нынешнего. Предположив, что вулканы в те времена выбрасывали столько же углекислого газа, что и сейчас, можно вычислить, что для его накопления в достаточном для таяния количестве период «снежного кома» должен был продолжаться миллионы лет, как и предполагал Киршвинк.

Предположение Киршвинка было встречено довольно прохладно, но в последующие годы обнаружились два новых факта, говорящих в его пользу: уже упомянутые карбонатные отложения и данные по их изотопному составу. Это и побудило Хоффмана и его коллег выступить в 1998 году с пространной статьей, воскресившей – но уже на более широких основаниях – гипотезу «снежного кома».

Сценарий этой катастрофы выглядел теперь так. 700 миллионов лет назад участки суши, составляющие нынешние континенты, группировались в основном вблизи экватора. Моря вблизи полюсов были покрыты льдами. Поток солнечного тепла был на 6-7 процентов меньше, чем сейчас, что делало климат весьма неустойчивым относительно возможных резких изменений. Таким изменением мог быть достаточно длительный перерыв вулканической деятельности, приведший к уменьшению притока углекислого газа в атмосферу. Это должно было вызвать спад «парникового эффекта» и соответствующее понижение температуры.

Поскольку континенты тогда лежали у экватора, они не были покрыты льдами, и эта суша могла поглощать углекислый газ, как обычно, даже при понижении температуры. Л это продолжающееся высасывание углекислого газа из атмосферы вело к еще большему уменьшению «парникового эффекта» и дальнейшему снижению температуры. Это, в свою очередь, вело к расширению площади подо льдами, пока не началась обвальная цепная реакция, которая за считанные тысячелетия (а может, и за сотни лет!) привела к обледенению всей Земли.