Наука Плоского мира - Йен Стюарт

Первоначальная идея заключалась в том, что одно состояние – это теплый климат вроде того, который наблюдается теперь, а другое – холодные ледниковые периоды. В 1998 году Дидье Пайар предложил модель трех состояний: межледниковье (теплый климат), умеренное ледниковье (прохладный климат) и ледниковье (очень холодный климат). Уменьшение количества тепла, получаемого от Солнца, проходит некий критический порог, связанный с соотношением астрономических циклов, что создает регулярные переходы из теплого состояния в прохладное. При накоплении достаточного количества льда он начинает отражать все больше солнечного тепла, и прохладное состояние переключается в очень холодное. Однако, когда интенсивность солнечного тепла достигает определенного критического уровня, опять же благодаря трем астрономическим циклам, климат снова переключается на теплый. Эта модель хорошо согласуется с наблюдениями за количеством кислорода‑18 (радиоактивный изотоп кислорода) в геологических отложениях.

И, наконец, немного драмы. Около 800 миллионов лет назад оледенение было настолько сильным, что чуть не стерло с поверхности Земли все живое. Эта «большая заморозка» продолжалась в период от 20 до 10 миллионов лет назад. Льды тогда достигли экватора, даже море, возможно, замерзло на глубину около полумили (1 км), если не больше. Согласно теории «Земля-снежок», предложенной Полом Хоффманом и Дэниэлом Шрагом в 1998 году, лед должен был покрыть Землю целиком. Тем не менее, если бы он действительно захватил всю планету, это нанесло бы куда больший вред, чем можно заключить из найденных окаменелостей.

Проблема не только в этом. Основным доказательством теории глобального оледенения служит слой осадочных пород, который сформировался после таяния льдов. В этом слое соотношение между обычным углеродом‑12 и его изотопом, углеродом‑13, не в пользу последнего. Фотосинтез, осуществляемый морской флорой, превращает углерод‑12 в углерод‑13, поэтому избыток углерода‑13 и наблюдается в морской воде и донных осадках, из которых формируются осадочные породы. Таким образом, уменьшение количества углерода‑13 по отношению к углероду‑12 является признаком низкой биологической активности.

Задача ученых состоит в поиске путей опровержения того, что кажется им слишком очевидным. В 2001 году Мартин Кеннеди и Николас Кристи-Блик измерили указанное соотношение для осадочных пород, сформировавшихся во время «большой заморозки». Если мир был покрыт милями льда, соотношение должно было быть низким. Однако в действительности оно оказалось высоким (в Африке, Австралии и Северной Америке). Это доказывало, что глобальная экосистема была довольно развитой.

Компьютерные модели климата показывают, что океаны тоже стойко сопротивлялись замерзанию.

Как и многие заманчивые научные теории, «Земля-снежок» во многом оказалась спорной, и для того, чтобы выяснить, кто прав, потребуются дальнейшие исследования. Может быть, Земля не совсем была похожа на твердый снежок. Или, может быть, как уточняет Шраг, существовали пространства открытой воды, достаточно обширные для того, чтобы изменить углеродную химию океана, поглощавшего атмосферный углекислый газ. А может быть, наклон земной оси изменялся несколько больше, чем готовы признать астрономы, и лед начал таять на полюсах, а на экваторе, напротив, накапливаться. Или континентальный дрейф происходил тогда быстрее, чем теперь представляется, и мы попросту неверно определили границы распространения льда. Как бы там ни было, а тот мир был зверски холодным.

Несмотря на то, что великая стужа почти справилась с делом уничтожения жизни с поверхности Земли, она же невольно стала причиной нынешнего биоразнообразия. Дело в том, что большой скачок от одноклеточных к многоклеточным организмам также произошел около 800 миллионов лет назад. Вполне вероятно, что холод смел с лица Земли большинство одноклеточных и открыл новые возможности для многоклеточных, что 540 миллионов лет назад и привело в итоге к кембрийскому взрыву. За массовыми вымираниями, как правило, следует расцвет разнообразия, эволюционная игра, во время которой жизнь из «профессионального» разряда вновь возвращается в статус «любителя». Конечно, требуется некоторое время для того, чтобы убрать с поля наименее способных игроков, но пока они не удалены, можно наблюдать самые диковинные способы выживания. Последующий ледниковый период только способствовал этому процессу.

Впрочем, возможно, все было наоборот. Приобретение триплобластами анального отверстия должно было сильно изменить экологию морей. Их фекалии оседали на морском дне, где бактерии с удовольствием занялись их переработкой. Другие создания могли стать фильтраторами, живя за счет бактерий и, возможно, отправляя своих личинок наверх, в гущу планктона, чтобы те могли распространяться, как это делают современные животные-фильтраторы. Многие новые пути выживания зависели от этой древней компостной системы. И вполне вероятно, что успешное возвращение азота и фосфора в морские циклы привело к бурному размножению водорослей, что, в свою очередь, вызвало снижение содержания углекислого газа в атмосфере, уменьшило парниковый эффект и послужило причиной новой великой стужи.

К счастью для нас, последняя не продлилась слишком долго и была не настолько суровой, чтобы уничтожить все живое. (Без сомнения, бактерии, обитавшие вблизи подводных вулканических кратеров или в недрах земной коры выжили бы в любом случае, однако эволюционное развитие было бы отброшено далеко назад.) Поэтому когда на Земле вновь потеплело, жизнь бурно расцвела в дивном, новом, свободном от конкуренции мире. Как ни парадоксально, мы с вами находимся здесь и сейчас именно потому, что когда-то наши предки оказались на грани исчезновения. История эволюции полна прекрасных «плохих новостей», когда жизнь радостно мчалась вперед, перепрыгивая через тела павших…

Ощущение Ринсвинда, что Круглый мир якобы затеял катаклизм специально ради его персоны, простительно. Живым созданиям вечно достается от всяческих природных катастроф. Вот, кстати, еще парочка. При пермско‑триасовом вымирании, приключившемся 250 миллионов лет назад, за несколько сотен тысяч лет исчезло 96 % видов[56]. Уильям Хобстер и Мордехай Магаритц полагают, что это случилось потому, что они задохнулись. Изотопы углерода показывают, что накануне массового исчезновения живых существ окислилось большое количество угля и сланца. Вероятно, это произошло из-за падения уровня моря и соответствующего увеличения площади суши. В результате уровень углекислого газа вырос, а кислорода – уменьшился, составив половину от его нынешнего содержания в атмосфере. Особенно тогда не поздоровилось сухопутным видам.

Еще одно глобальное вымирание, хотя и менее катастрофическое, произошло 55 миллионов лет назад на границе палеоцена и эоцена. В кернах, взятых изо льдов Антарктики, Джеймс Кеннет и Лоуэлл Стотт обнаружили то, что может явиться доказательством внезапной гибели множества видов морских существ. Похоже на то, что триллионы тонн метана внезапно попали из океана в атмосферу, подняв температуру окружающей среды «выши крыши», поскольку метан – это мощый парниковый газ. По предположению Дженни Диккенс, таким источником метана стали залежи гидратов метана в вечной мерзлоте и на морском дне. Гидраты метана представляют собой клатрат, то есть «клетку» из молекул воды, в которой «заперта» молекула метана: они возникают, когда бактерии в иле выделяют газ и он оказывается там «запертым».

По случайному совпадению, одним из главных итогов палеоцен‑эоценового вымирания стало биологическое разнообразие, приведшее к появлению высших приматов и нас с вами. Короче говоря, является что-то катастрофой или нет, зависит исключительно от точки зрения. Как совершенно справедливо заметил Думминг Тупс, у камней не может быть собственного мнения, тогда как у нас оно вроде бы есть.

Глава 29

Поплаваем?

– А ПО-МОЕМУ, ЭТО БОЛЬШЕ ПОХОЖЕ НА СТРАШДЕСТВЕНСКИЕ ДЕКОРАЦИИ, – заявил Главный Философ, когда волшебники приступили к предобеденному аперитиву, любуясь заодно на сверкающий белый мир в омнископ. – Миленько, правда?

– Вот и пришел конец нашим кисельным капелькам, – произнес Думминг Тупс.

– Хлоп! – весело воскликнул Декан. – Еще хереса, Аркканцлер?

– Возможно, это произошло из-за нестабильности солнца, – продолжал размышлять вслух Думминг.

– Произведенного низкоквалифицированной рабочей силой, кстати говоря, – заметил Аркканцлер Чудакулли. – Рано или поздно это должно было случиться. А теперь там ничего не будет, кроме смертельного холода, долгого чаепития богов и вечной мерзлоты.

– Ага, прямо Чихльхейм, – сказал Декан, на голову опередивший остальных по потреблению хереса.