Краткая история почти всего на свете

Океаны не являются единой однородной массой воды. Различия в их температуре, солености, глубине, плотности и так далее очень сильно влияют на перенос тепла, что, в свою очередь, сказывается на климате. Атлантический океан, например, солонее Тихого, что, кстати, неплохо. Чем солонее вода, тем она плотнее, а плотная вода опускается в глубину. Без дополнительного соляного бремени атлантические течения уходили бы в Арктику, обогревая Северный полюс, не лишая благотворного тепла Европу. Основным фактором переноса тепла на Земле является так называемая термосолевая циркуляция, берущая начало в медленных глубинных течениях далеко от поверхности — процессе, впервые открытом в 1797 году ученым и искателем приключений графом фон Румфордом*.

– --

* (Кажется, этот термин в понимании разных людей означает целый ряд явлений. В ноябре 2002 года Карл Вунш из Массачусетского технологического института опубликовал в журнале Science доклад «Что такое термосолевая циркуляция?», в котором он отметил, что это выражение используется в ведущих журналах, дабы обозначать по крайней мере семь различных явлений (глубоководную циркуляцию, глубже 6000 метров; циркуляцию, порождаемую различиями в плотности; «меридиональную опрокидывающую циркуляцию массы» итак далее) — впрочем, все они имеют отношение к океанической циркуляции и переносу тепла в том предусмотрительно неопределенном и широком смысле, который я здесь имею в виду.)

Происходит следующее: поверхностные воды по мере приближения к Европе становятся плотнее, опускаются на большую глубину и начинают медленный обратный путь в Южное полушарие. Достигнув Антарктики, они подхватываются антарктическим циркумполярным течением и переносятся в Тихий океан. Движение это очень медленное — чтобы воде из Северной Атлантики попасть в середину Тихого океана, может потребоваться полторы тысячи лет, — однако объемы перемещаемого тепла и воды очень значительны и их влияние на климат огромно.

(Ответ на вопрос, как вообще можно определить, сколько времени потребуется капле воды, чтобы попасть из одного океана в другой, состоит в том, что ученые могут измерять содержание растворенных в воде соединений вроде хлорфторуглеродов, и на этой основе вычислять, как давно они поступили из воздуха. Сравнивая данные по множеству образцов с различных глубин и из разных мест, можно более или менее точно составить картину перемещения воды).

Термосолевая циркуляция не только переносит тепло, подъемы и опускания водных слоев также способствуют перемешиванию питательных веществ, делая огромные объемы океанов пригодными для обитания рыб и других морских существ. К сожалению, океаническая циркуляция, по-видимому, тоже может оказаться очень чувствительной к изменениям. Согласно результатам компьютерного моделирования даже незначительное снижение содержания соли в океанской воде, например из-за увеличившегося таяния гренландского ледяного щита, может катастрофически нарушить этот кругооборот.

Моря делают для нас еще одно весьма благое дело. Они поглощают огромное количество углерода и надежно держат его под замком. Одна из причуд нашей Солнечной системы состоит в том, что Солнце сегодня горит примерно на 25 % ярче по сравнению с тем временем, когда Солнечная система была молодой. Это должно было бы привести к значительному потеплению на Земле. На деле же, как пишет английский геолог Обри Мэннинг [251] , хотя «это колоссальное изменение должно бы стать абсолютно катастрофическим для Земли, оно тем не менее, похоже, едва сказалось на нашем мире».

251

Обри Мэннинг (Aubrey Manning, p. 1930) — британский зоолог, специалист по поведению, развитию и эволюции животных. Почетный профессор университета Эдинбурга. Ведущий ряда научно-популярных телевизионных и радиопрограмм на Би-би-си.

Так что же сохраняет нашу планету устойчиво прохладной? Жизнь. Триллионы и триллионы крошечных морских организмов, о которых большинство из нас никогда не слыхало — фораминиферы, кокколиты, известковые водоросли, — захватывают атмосферный углерод, попадающий к ним в форме углекислоты, растворенной в каплях дождя, и используют его (в сочетании с другими веществами) для строительства своих крошечных раковин. Надежно связывая углерод в раковинах, они удерживают его от испарения обратно в атмосферу, где он опасно накапливался, играя роль парникового газа. В конечном счете все крошечные фораминиферы, кокколиты и т. п. погибают и падают на морское дно, где спрессовываются в известняк. Когда глядишь на такую ставшую привычной природную достопримечательность, как Белые скалы Дувра в Англии, очень интересно поразмышлять над тем, что они почти целиком состоят из погибших крошечных морских организмов, но еще важнее понять, сколько углерода они в совокупности изъяли. 6-дюймовый кусочек дуврского мела будет заключать в себе намного больше тысячи литров углекислоты, от которой иначе нам не ждать бы добра. Всего в земных породах связано примерно в двадцать тысяч раз больше углерода, чем содержится в атмосфере. В конечном счете большая часть этого известняка попадет в вулканы, углерод вернется в атмосферу и выпадет на Землю с дождем, поэтому все это называется долгосрочным углеродным циклом. Этот процесс занимает очень много времени — для обычного атома углерода приблизительно полмиллиона лет [252] , но в отсутствие других возмущений он прекрасно поддерживает постоянство климата.

252

Осадочные породы попадают в вулканические очаги, как правило, в результате субдукции — пододвигания океанической коры под материковую. Этот процесс занимает гораздо больше времени — десятки миллионов лет.

К несчастью, люди беззаботно нарушают этот цикл, выбрасывая в атмосферу излишний углерод, не обращая внимания, готовы фораминиферы усвоить его или нет. По оценкам, с 1850 года мы выбросили в воздух около 100 млрд тонн лишнего углерода, и эта сумма ежегодно возрастает примерно на 7 млрд тонн. В целом это не так уж много. Природа — главным образом путем извержения вулканов и гниения растений — ежегодно выбрасывает в атмосферу около 200 млрд тонн углекислого газа, почти в 30 раз больше, чем мы со своими автомобилями и заводами. Но достаточно лишь взглянуть на дымку, висящую над нашими городами, над Большим Каньоном и даже иногда над Белыми скалами Дувра, чтобы увидеть, какие изменения вызывает наша деятельность.

По образцам очень старого льда нам известно, что «естественный» уровень содержания углекислого газа в атмосфере, то есть уровень до того, как мы стали увеличивать его в результате промышленной деятельности, составляет 280 частей на миллион. К 1958 году, когда люди в лабораторных халатах стали обращать на него внимание, он возрос до 315 частей на миллион. Сегодня он превышает 360 частей на миллион и растет примерно на четверть процента в год. К концу двадцать первого века он, по прогнозам, возрастет до 560 частей на миллион.

Пока что земным океанам и лесам (которые тоже консервируют много углерода) удается спасать нас от самих себя, но, как говорит Питер Кокс [253] из Британского метеорологического управления, «существует критический порог, за которым естественная биосфера перестает ограждать нас от последствий выбросов и выхлопов и, фактически, начинает их усугублять». В связи с этим есть опасение, что на Земле начнется очень быстрое потепление [254] . Не способные приспособиться, многие деревья и другие растения погибнут, высвобождая свои запасы углерода, тем самым усугубляя проблему. Такие явления время от времени имели место в далеком прошлом даже без участия человека. Хорошая новость состоит в том, что даже в подобном положении природа способна творить чудеса. Почти определенно можно утверждать, что углеродный цикл заявит о себе и вернет Землю в состояние равновесия и благоденствия. Когда такое случилось в прошлый раз, это заняло всего 60 тысяч лет.

253

Питер Кокс (Peter Сох) — британский климатолог, активный сторонник идеи о значительном влиянии деятельности человека на климат Земли.

254

На сегодня у климатологов нет твердой уверенности, вызвано ли наблюдаемое потепление климата выбросами парниковых газов, в частности, С0₂. Исследование ледниковых кернов показывает, что в прошлом повышение концентрации углекислого газа в атмосфере не предшествовало потеплению, а следовало за ним.

18 Открытое море

Вообразите, что пытаетесь жить в мире с преобладанием дигидрида кислорода, соединения, не имеющего ни вкуса, ни запаха, и с настолько изменчивыми свойствами, что, не будучи, как правило, опасным, в другое время оно неожиданно вызывает быструю смерть. В зависимости от состояния оно может вас ошпарить или заморозить. В присутствии определенных органических молекул образует углеродистые кислоты настолько едкие, что способны лишать деревья листвы и разъедать лица у статуй. В больших количествах, если привести его в движение, оно может бить с таким неистовством, что не выдерживает ни одно человеческое сооружение. Даже для тех, кто научился с ним жить, оно зачастую оказывается смертоносным. Мы называем его водой.

Вода есть повсюду. Картофель состоит из воды на 80 %, корова — на 74 %, бактерия — на 75 %. В помидоре с его 95 % содержится мало чего, кроме воды. Даже люди на 65 % состоят из воды, так что мы больше жидкие, чем твердые, в соотношении почти два к одному. Вода — довольно странная штука. Она не имеет формы и прозрачна, тем не менее нам очень хочется побыть около нее. Она безвкусна, тем не менее нам очень нравится ее вкус. Мы едем в далекие края и платим большие деньги, чтобы поглядеть на нее в солнечном освещении. И хотя мы знаем, что находиться в ней опасно и ежегодно в ней тонут десятки тысяч людей, нам не терпится в ней порезвиться.