Наука Плоского Мира - Терри Пратчетт

Все сказанное заставляет задуматься, может ли глобальное потепление, вызванное газами животного происхождение, иметь к этому какое-то отношение. Накопление в атмосфере газов вроде углекислого или метана, приводит к широко известному «парниковому эффекту», при котором удерживается больше солнечного света, чем обычно — отсюда и увеличение количества тепла. В настоящее время большинство ученых пришли к выводу, что количество «парниковых газов» на Земле растет быстрее, чем обычно, благодаря деятельности человека — сельскому хозяйству (выжигание тропических лесов для расчистки земли), автомобилям, сжиганию угля и нефти для получения электроэнергии и снова сельскому хозяйству (коровы производят метан в огромных количествах: с одной стороны поступает трава, с другой стороны образуется метан). И не забудем о том, что люди тоже выдыхают углекислый газ: один человек равен примерно половине машины или даже больше.

Возможно, что в прошлом существовали густонаселенные цивилизации, о которых нам ничего не известно, так как они не оставили никаких следов — за исключением своего глобального воздействия на температуру планеты. Возможно, когда-то Землю населяли полчища коров, буйволов и слонов, которые только и делали, что производили метан. Однако большинство ученых уверены в том, что смена климата объясняется изменениям пяти различных факторов: количество теплоты, излучаемой Солнцем, орбита Земли, состав атмосферы, количество пыли, образующейся в результате вулканической деятельности, а также уровни суши и океанов, связанные с движением Земной коры. Мы пока еще не состоянии собрать общую картину, в которой измерения соответствовали бы теории с достаточной точностью, однако уже сейчас мы начинаем понимать, что климат Земли имеет несколько состояний «равновесия». Некоторое время климат остается в одном состоянии, затем сравнительно быстро переходит в другое, и процесс повторяется.

Оригинальная идея состояла в том, что одно из равновесных состояний — это теплый климат, похожий на современный, а второе — холодный «ледниковый период». В 1998 году Дидье Пеллар развил эту идею, предложив модель с тремя состояниями: межледниковье (теплое), умеренное оледенение (холодноватое) и собственно оледенение (очень холодное). Падение уровня солнечного тепла ниже некоторой критической точки в результате соотношения вышеупомянутых астрономических циклов приводит к переходу из теплового состояния в холодноватое. Когда в результате скапливается достаточное количество льда, отражается такое количество тепла, что происходит переход в очень холодное состояние. Когда же тепло от солнечного излучения поднимается выше другой критической точки, опять же благодаря трем астрономическим циклам, климат возвращается в теплое состояние. Эта модель согласуется с измерениями количества кислорода-18 (радиоактивный изотоп кислорода) в геологических отложениях.

Наконец, добавим немного драматизма. Около 700 миллионов лет назад наступил настолько суровый ледниковый период, что жизнь на поверхности Земли вымерла практически полностью. Этот период «большой заморозки» продолжался в течение 10–20 миллионов лет — за это время ледники добрались до экватора, а моря, судя по всему, замерзли до глубины в полмили (1 км) или даже больше. Согласно гипотезе «Земля-снежок», предложенной Полом Хоффманом и Даниэлем Шрагом в 1998 году, в этот период лед полностью покрывал Землю. Однако если бы это действительно было так, то реальный ущерб был бы намного больше, чем тот, который можно представить, исходя из палеонтологических летописей.

И это не единственная проблема. Одним из главных доказательств в пользу «большой заморозки» является слой осадочных пород, который сформировался сразу после того, как ледники растаяли, оставив после себя огромное количество обломков. Доля углерода-13 по отношению к основному изотопу углерода-12 в этом слое меньше нормы. Процесс фотосинтеза, осуществляемый морскими обитателями, более охотно преобразует углерод-12, нежели углерод-13, в углекислый газ, поэтому избыток углерода-13 остается в морской воде и придонных отложениях, которые позже превращаются в осадочные породы. Таким образом, низкое содержание углерода-13 по отношению к углероду-12 указывает на низкую биологическую активность.

Задача ученых состоит в том, чтобы найти способ опровергнуть объяснение, которое кажется вполне осмысленным. В 2001 году Мартин Кеннеди и Николас Кристи-Блик измерили это соотношение в осадочных породах, сформировавшихся во время предполагаемой «большой заморозки». Если глубина льда действительно доходила до нескольких километров, доля углерода-13 должна быть низкой. Однако на самом деле в Африке, Австралии и Северной Америке она оказалась высокой. Отсюда можно сделать вывод, что в те времена экосистема жила полной жизнью.

Компьютерные модели климатической системы показывают, что океаны тоже оказывают сильное сопротивление полной заморозке.

Как и многие привлекательные научные теории, «Земля-снежок» является весьма спорной, и для выяснения правоты необходимы дополнительные исследования.

Возможно, Земля и не была похожа на твердый ледяной ком. А может быть, как отметил Шраг, на поверхности встречались участки открытой воды, достаточно большие, чтобы оказать влияние на химию углерода в океане по мере поглощения углекислого газа из атмосферы. Также возможно, что наклон Земной оси был намного больше, чем хотят признать астрономы, и в результате лед достиг экватора, но ушел с полюсов. Мы также могли недооценить скорость континентального дрейфа в те времена и, как следствие, неправильно предсказать распределение льда. Однако, какими бы не были подробности, этот мир был впечатляюще ледяным.

Несмотря на то, что большая заморозка довольно близко подошла к уничтожению жизни на поверхности планеты, она могла косвенным образом стать причиной развития большей части современного биологического разнообразия. Важный переход от одноклеточных организмов к многоклеточным также произошел 800 миллионов лет назад. Вполне возможно, что большая заморозка, уничтожив большую часть одноклеточных форм жизни, открыла новые возможности для развития многоклеточных организмов, вершиной которых стал Кембрийский взрыв, случившийся 540 миллионов лет назад. Как правило, массовые вымирания сопровождаются резкими всплесками биоразнообразия, при которых жизнь из «профессионального» игрока в эволюцию снова превращается в «новичка». После этого требуется некоторое время, пока не исчезнут наименее способные «новички», но, пока этого не произошло, жизнь может выбирать самые разные стратегии своего существования. Цепочка ледниковых периодов, последовавших за большой заморозкой, могла только поспособствовать этому процессу.

Однако все могло быть иначе. Изобретение анального отверстия триплобластами могло привести к изменению морской экологии. Погружаясь на дно, их фекалии могли стать сырьем для бактерий, специализирующихся на разложении органики. Тогда другие организмы могли бы стать фильтраторами, питаясь этими бактериями и распространяя свои личинки среди планктона, как и современные фильтраторы. Некоторые новые пути развития жизни опирались на эту компостную систему. Возможно также, что эффективный возврат фосфора и азота в круговорот веществ в морях стал причиной бурного роста водорослей, которые, в свою очередь, поглотили из атмосферы часть углекислого газа, снизили парниковый эффект и спровоцировали большую заморозку.

К счастью для нас, большая заморозка оказалась недостаточно продолжительной или недостаточно холодной, чтобы уничтожить все живое (Бактерии, обитающие в вулканических кратерах и Земной коре, выжили бы в любом случае, но эволюция была бы отброшена далеко-далеко назад). И когда Земля прогрелась, жизнь ворвалась в новый мир, свободный от конкуренции. Парадоксальным образом причина нашего сегодняшнего существования может крыться в том, что однажды мы находились на грани исчезновения. Вся наша эволюционная история полна событиями, которые можно было расценить и как хорошие, и как плохие — когда жизнь радостно устремляется вперед, переступая через павших товарищей…

Можно простить Ринсвинда за его мнение о том, что Круглый Мир приберег катастрофу специально для него. За свою историю жизнь пострадала от множества стихийных бедствий. Вот еще два. В результате Пермско-триасового вымирания 250 миллионов лет всего за несколько сотен тысяч лет[88] исчезло 96 % всех видов. Согласно гипотезе Уильяма Хобстер и Мордекая Магариц, они погибли из-за недостатка кислорода. Анализ углеродных изотопов показывает, что незадолго до вымирания произошло окисление огромных объемов угля и сланца, вероятно, из-за падения уровня моря и увеличения площади суши. Результатом стало значительное увеличение содержания углекислого газа и снижение содержания кислорода до половины современного уровня. Особенно тяжело пришлось обитателям суши.