Снежный ком, вертящийся на боку
Снежный ком, вертящийся на боку
Избыток водорослевого планктона привел к печальным последствиям для донных бактериальных сообществ, в том числе строматолитовых. Бурное развитие водорослей в толще воды ухудшало освещенность морского дна. Зависимые от светового потока строматолиты не могли сдвинуться на мелководье, где планктон не так многочислен. Туда их не выпускали водорослевые луга. Водоросли, растущие гораздо быстрее микробных строматолитов, заняли их основные местообитания. Обилие донных бактериальных сообществ пошло на убыль.
Но водорослевый планктон не только застил свет строматолитам. Ранее уже говорилось об альбедо земной поверхности и его значении для климата. Даже «цветение» планктона повышает альбедо водной поверхности, поскольку облака небесные прямо связаны с облачками планктона. Планктонные водоросли накапливают особое соединение серы — диметилсульфид. Водорослям он необходим для поддержания давления внутри клетки. Это вещество выделяется наружу при их выедании. Формула его похожа на прическу с шестью косичками.
Как и положено косичкам, они так и напрашиваются, чтобы за них подергали или что-нибудь к ним прицепили. Так и происходит. При поступлении в атмосферу это ломкое соединение распадается и, растворяясь в воде, превращается в кислотные капли. Капли служат затравкой для сгущения водяного пара. А чем кучнее облачность, тем меньше тепла получает планета. Ведь облачный покров отражает тепло обратно. Причем продукты распада водорослевых соединений не только повышают яркость облаков, но и продлевают время их существования. И все это усиливает альбедо. А на холоде водоросли еще больше выделяют свое любимое вещество. Самое удивительное в этой заоблачной истории, что при пониженной температуре снаружи проще поддерживать давление внутри (клетки). Получается, что водоросли как бы устанавливают погоду по своему вкусу.
Из современных планктонных водорослей основными поставщиками серных соединений являются динофлагелляты, кокколитофориды и диатомовые (о них речь впереди). Они производят до 50 т серы ежегодно.
Общее падение температуры в позднем протерозое было вызвано не только уплотнением облачного покрова. Начавшийся рост ледников все больше обнажал сушу для выветривания. Среди выносимых с суши элементов были соединения железа, фосфора и других важных для водорослей веществ. Возрастала продуктивность водорослевого планктона. Соединения фосфора высвобождались из органических веществ прямо в верхних слоях океана. Они использовались новыми поколениями планктона. Повысились темпы захоронения органического вещества. Поскольку на его изготовление требуется углекислый газ, происходило общее ослабление «парникового эффекта». (Для последнего, четвертичного ледникового периода отмечается прямая связь высокой продуктивности планктонных водорослей с низким содержанием в атмосфере углекислого газа.) Холодало. Разлагавшие органику сероводородобразующие бактерии перестали поспевать за поступлениями органического вещества. Распад цепи из производителей, потребителей и разрушителей привел к выбросу кислорода. Уровень его содержания в атмосфере подскочил до 10–15 %, считая от нынешнего.
Так планктонные шарики основательно вмешались в климатические дела земного шара. В конце протерозоя (750–550 млн лет назад) его бросало из жара в холод с преобладанием последнего. Особенно обширное оледенение пришлось на начало вендского периода, которым заканчивался протерозой.
В 1982 году мне удалось посетить родину вендов — Подолию, что на Украине. Случилось так, что американский физик Джозеф Киршвинк, который разгадал выкрутасы пчелиных плясок, раскопал остатки древнейших магниточувствительных бактерий и нашел кусочки магнетита в мозге голубей, китов и человека, решил узнать, где в вендском периоде (605–550 млн лет назад) находилась Балтия.
Сейчас такого материка нет. Он превратился в восточную часть Европы. У каждого континента, как и у любого человека, есть своя судьба. Он нарождается, растет, постоянно двигается и сталкивается с другими.
Примером служит судьба немецкого метеоролога Альфреда Вегенера. В 20-е годы XX века он окончательно выбил почву из-под ног обывателей, сказав, что материки движутся (мобильны). Всякая гипотеза переживает два периода, прежде чем занять подобающее ей место в арсенале науки (или на пыльных книжных полках в забытом библиотечном подвале). Сначала она и ее создатель (при жизни) считаются сумасшедшими и недостойными даже критических упоминаний на страницах истинно научных произведений. Затем он (чаще посмертно) признается гениальным, а она привлекается для объяснения всего и вся. Нетрудно догадаться, что основная причина глубокой неприязни и почти сорокалетнего забвения гипотезы Вегенера крылась в посягательстве метеоролога на основы геологической науки.
В 1960-е годы ученые наконец-то смогли всерьез взяться за исследование океанического дна. Выяснилось, что Вегенер был прав и материки двигались и двигаются. До нас осознание сего факта почти подпольно добралось еще лет на десять позже. В конце 1970-х, когда весь мир перешел на мобилистские карты прошлого, будущие геологи рисовали Землю давних времен по канонам современной географии (фиксистские реконструкции). Лишь в выпускной год в курсе под стыдливым названием «История геологических наук» профессор Виктор Евгеньевич Хаин объяснял, чем же живет современная геология. Поэтому, исходя из постулата, что главное для студента — знать точку зрения преподавателя, был сделан вывод, что нужно быть «фиксистом», но с легкой примесью «мобилизма».
Итак, в чем суть мобилизма? Посередине океанов проходят огромные хребты, названные срединно-океаническими. Вдоль хребтов тянутся рифтовые долины («рифт, по-английски — «расщелина»). Изливающаяся по обе стороны расщелины лава застывает гигантскими полосами, самые древние из которых находятся от нее дальше всех.
Рифтовые долины являются теми линиями напряжения, по которым происходит сначала раскол, а потом и раздвиг плит, а с ними и материков. Расходясь, они сталкиваются с другими. Например, Азия состоит из нескольких ведущих (каждая) свой образ жизни плит: Индия до сих пор не успокоилась и упрямо движется в прочую Азию, от чего у той лезут вверх Гималаи. Если бы Христофор Колумб отплыл на поиски страны пряностей в наши дни, ему пришлось бы преодолеть на пять-десять метров больше, прежде чем его впередсмотрящий заметил бы острова Америки. Примерно на столько же увеличился бы путь Тура Хейердала на «Кон-Тики». Со времени путешествия Колумба прошло пятьсот лет, а Хейердал ставил свой опыт всего пятьдесят лет назад, но Срединно-Тихоокеанский рифт раздвигается быстрее Срединно-Атлантического.
Чтобы узнать, где раньше находился тот или иной материк, существует на первый взгляд немудреный, но технически сложный метод. Наша планета представляет собой огромный магнит с полюсами, положение которых не сильно отличается от положения полюсов географических. Продолговатые частички глины, постоянно оседающие на морское дно, тоже являются магнитами, но маленькими. Словно магнитная стрелка, колебания которой остановлены нажимом пальца, каждая частичка застывает в породе, указывая направление на магнитный (а значит, и географический) полюс в тот момент, когда осадок стал твердой породой. Используя ископаемые «компасы», из одного возрастного среза на нескольких континентах можно установить, где был каждый материк в искомое время.
На поиски глиняных компасов мы с Джо и отправились из Москвы в Подолию, где за два дня, согласно строгим, но, как всегда, бессмысленным указаниям чиновников, предстояло сделать то, на что требуется не меньше двух недель. Просверлить несколько сотен дырок в породах и замерить углы залегания самих пород и полученных дырок, чтобы не перепутать нынешний Северный полюс с «ископаемым».
Наверное, вдоволь наглядевшись на страну, где все происходит вопреки здравому смыслу, профессор Калифорнийского технологического института и придумал «снежок». Иначе говоря — земной мир, где материки и ледники расползаются по обе стороны от экватора. На полюсах же царила чуть ли не тропическая жара. Во времена всех более поздних оледенений крупные массы материков располагались как раз наоборот — вблизи полюсов. Чтобы обосновать эту «противоестественную» модель, и нужно было доказать, что материки действительно находились вблизи экватора.
Верно ли это предположение для всех материков — не ясно до сих пор. Но, как ни крути куски континентов на глобусе, хоть несколько из них все равно оказываются между Северным и Южным тропиками, а вместе с ними и вендские ледниковые отложения. Этому странному явлению пришлось искать объяснение. Даже самый обширный ледниковый покров не спускается с полюса ниже широты 25 градусов. Полярной шапки, напяленной по самый Гондурас, быть не может. В том смысле, что если такое произошло бы, то осталась бы Земля снежным комком навсегда.
Про ледяное кольцо, подобное кольцам Сатурна, которое затеняло бы экваториальный пояс, лучше сразу забыть. Объяснить, куда оно делось, — невозможно. Но если бы плоскость экватора Земли была завалена на 55 или более градусов по отношению к плоскости ее орбиты, то каждый из полюсов получал бы больше солнечного тепла, чем экваториальная область. (Далекий Уран летает по своей орбите, лежа на боку, а его ось вращения всего на 8 градусов не совпадает с плоскостью орбиты.) Снег, выпавший в этой области, благодаря своей белизне повышал бы альбедо, то есть белизну планетную. И снежные покровы в конце концов стали бы ледниками. Следы морозного расклинивания вендских пород остались в Южной Австралии, Шотландии и Мавритании, которые находились неподалеку от экватора. В своем нынешнем положение, с осью, почти перпендикулярной плоскости орбиты, Земля оказалась бы в конце вендского периода, когда масса материков стремительно переехала из низких широт к Южному полюсу. Согласно другой версии, слишком высокое содержание углекислого газа в атмосфере превратило ее из теплоизолирующей оболочки в теплонепроницаемую для слабых лучей солнца. Дальше — снег — альбедо — и тому подобное (см. выше).
Для тех читателей, кто до сих пор не сполз с храпом под стол, сообщаю, что дальше будет интереснее и понятнее. А пока — первая из обещанных сказок.