Роберт Хейзен - История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет

На середину протерозойской эпохи пришелся так называемый «скучный» миллиард – самый трудолюбивый и самый зловонный период. В противоположность ему последние 300 млн лет были, пожалуй, наиболее динамичными за всю эпоху, когда собирались и раскалывались континенты, резко менялся климат, происходили колоссальные сдвиги в химическом составе океанской воды и атмосферы, а также появились животные.

Надеюсь, я достаточно отчетливо выразил свою позицию: все системы на Земле взаимосвязаны самым сложным образом. Воздух, вода и почва представляются нам отдельными средами, которые меняются по-разному и в разное время. Погода меняется ежедневно; океаны меняются тысячелетиями; цикл горообразования продолжается миллионы лет; требуются сотни миллионов лет на сборку и раскалывание суперконтинентов. И все же каждая из земных систем воздействует на все остальные как очевидным, так и неявным образом.

Нашу планету можно метафорически уподобить дому, и эта метафора столь же полезна, сколь несовершенна. Покупая дом, мы стремимся узнать о нем как можно больше: когда он построен, когда и каким перестройкам подвергался и что к нему пристроили. Нам хочется подробнее выяснить, характер строительных материалов и устройство дома, от фундамента до крыши. Нам необходимо проверить водопровод и источники воды, а также вентиляционно-отопительную систему – обогреватели, кондиционеры и источники энергии для них. Предусмотрительный покупатель дома не забудет поинтересоваться потенциальным риском и ущербом от пожара и угарного газа, термитов и древесных жучков, радона и асбеста, протечек и плесени. Так и геологи изучают происхождение Земли, ее основные превращения, природу горных пород и минералов, движение воды и воздуха, источники энергии и геологические опасности.

Дом ведет себя подобно Земле, ее сложным взаимосвязям, которые проявляются порой удивительным и неожиданным образом, проходя циклы как с положительной, так и с отрицательной обратной связью. В холодный зимний день, когда мы ощущаем дискомфорт от низкой температуры, срабатывает термостат, включая обогреватель, – и воздух в доме нагревается. Как только дом прогреется, обогреватель отключается. В жаркие летние дни подобным же образом ведет себя кондиционер, который включается, когда температура поднимается слишком высоко. Земля тоже использует циклы отрицательной обратной связи, что позволяет планете поддерживать более или менее устойчивый температурный режим, влажность и состав приповерхностной среды. Например, стоит океану слишком нагреться, как появляются тучи, отражая солнечную энергию и тем самым позволяя воде охладиться. Повышенное содержание в атмосфере углекислого газа вызывает глобальное потепление, ускоряющее процессы выветривания горных пород, что, в свою очередь, приводит к постепенному поглощению избытков углекислого газа, и в результате атмосфера снова охлаждается.

Иногда в домах усиливается положительная обратная связь, что может сопровождаться нежелательными последствиями. В холодный зимний день ваша отопительная система выходит из строя, могут замерзнуть и лопнуть трубы, затопляя дом холодной водой, отчего в доме становится еще холоднее и неуютнее. Многие колебания современного климата суть не что иное, как положительная обратная связь с ее нежелательными последствиями. Подъем уровня воды в океане приводит к затоплению побережья, что может привести к большему испарению и более интенсивному выпадению осадков, что, в свою очередь, ведет к еще большему затоплению побережья. Потепление воды вызывает обширное таяние метаносодержащих льдов на и под дном океана, отчего парниковый газ метан поднимается в атмосферу и вызывает еще большее потепление, что может вызвать увеличение содержания метана в атмосфере. Стоит только взглянуть на последствия парникового эффекта на планете-сестре Венере, где образовалась плотная углекислая атмосфера с температурой на поверхности планеты порядка 500 °С, чтобы представить себе возможные катастрофические последствия неуправляемой позитивной обратной связи.

«Скучный» миллиард, если его вообще стоит считать скучным, был следствием многих плодотворных эффектов отрицательной обратной связи, благодаря чему изменения удерживались под контролем. Несмотря на перемещение континентов в глобальном масштабе и суперконтинентальные циклы в течение всего этого долгого периода, климат на планете, по-видимому, оставался стабильным. Великих оледенений не происходило. Химический состав бескислородного, сернистого океана практически не менялся; жизнь развивалась без каких-либо резких скачков. Появлялись новые разновидности минералов, но не было каких-то драматических событий в бытие воздуха, суши или моря.