sci_history sci_geo Александр Волков 100 великих тайн Земли

Какой была наша планета в далеком прошлом? Как появились современные материки? Как возникли разнообразные ландшафты Земли? Что скрывается в недрах планеты? Научимся ли мы когда-нибудь предсказывать стихийные бедствия? Узнаем ли точные сроки землетрясений, извержений вулканов, прихода цунами или падения метеоритов? Что нас ждет в глубинах Мирового океана? Что принесет его промышленное освоение? Что произойдет на Земле в ближайшие десятилетия, глобальное потепление или похолодание? К чему нам готовиться: к тому, что растает Арктика, или к тому, что в средних широтах воцарятся арктические холода? И виноват ли в происходящих изменениях климата человек? Как сказывается наша промышленная деятельность на облике планеты? Губим ли мы ее уникальные ландшафты или спасаем их? Велики ли запасы ее полезных ископаемых? Или скоро мы останемся без всего, беспечно растратив богатства, казавшиеся вечными?

Вот лишь некоторые вопросы, на которые автор вместе с читателями пытается найти ответ. Но многие из этих проблем пока еще не решены наукой. А ведь от этих загадок зависит наша жизнь на Земле!

ru
Alexus FictionBook Editor Release 2.6 29 March 2014 librus.ru 0B6A6BD9-409B-48B9-AC9D-9195AC6F30D6 1.0

Александр Волков

100 великих тайн Земли

Прошлое и будущее

Глобальная тектоника плит

Шестого января 1912 года на главном собрании Германской геологической ассоциации тридцатиоднолетний Альфред Вегенер прочитал доклад о возникновении океанов и континентов, повергнув в шок ученую публику. Вегенер говорил о том, что континенты не всегда находились там, где мы видим их на карте. Нет, на протяжении всей истории нашей планеты они меняли свое положение.

Коллеги встретили его теорию в штыки. Само представление о том, что части земной коры, включая материки, могут перемещаться по поверхности планеты, казалось им абсурдным. Оно противоречило всему, что было известно тогдашней науке. Прошло почти полвека, прежде чем эта «абсурдная теория» была реабилитирована и легла в основу современной географии. Почему же научный мир так долго отказывал Вегенеру в признании?

Начиная с XVII века ученые пытались объяснить происхождение нашей планеты, а также ее характерного рельефа. Так, знаменитый английский физик Роберт Гук, ревностный соперник Ньютона, обратив внимание на то, что вдали от моря обнаруживают останки морских животных, сделал вывод, что на протяжении земной истории очертания морей и суши неоднократно менялись.

Но к началу ХХ века большинство географов считало, что соотношение морей и континентов оставалось неизменным с древнейших времен. Рельеф планеты менялся только за счет того, что ее недра постепенно остывали и она неравномерно сжималась. Другие полагали, что горы возникают оттого, что накапливаются отложения осадочных пород.

Среди этих дискуссий памятный доклад Вегенера прозвучал подобно взрыву разорвавшейся бомбы. Он говорил о дрейфовавших континентах, разраставшихся морях, о том, что расположенные в глубине Евразии Уральские горы и Гималаи образовались в результате столкновения континентов – одни (Гималаи) сравнительно недавно, другие очень давно.

Альфред Вегенер своей теорией о возникновении океанов и континентов поверг в шок ученую публику

Его не слушали. Его теория убедительно объясняла целый ряд событий в истории нашей планеты, но и впрямь была плохо аргументирована. Вегенер не мог объяснить, какие силы приводят в движение целые континенты.

Важнейший вклад в популяризацию его теории внес британский геолог Артур Холмс. Он предположил, что силой, движущей континенты, могут быть мощные конвективные потоки вещества в недрах Земли. Горячие массы медленно поднимаются из глубины планеты, в то время как более холодные породы постепенно опускаются вглубь.

Еще при жизни Вегенера, в 1925 году, посреди Атлантического океана была обнаружена протяженная горная цепь. Позднее было установлено, что срединно-океанические хребты тянутся по всему земному шару, а в 1953 году американские физики Морис Эвинг и Брюс Хизен открыли, что вдоль подводных хребтов простираются желоба – глубокие разломы в земной коре. Через несколько лет еще один американский ученый, Гарри Хесс, предположил, что система срединных хребтов – это область, где постоянно рождается новая океаническая кора. Сквозь разломы к поверхности устремляется горячая магма, раздвигая лежащие по обе стороны желоба участки морского дна. Так была найдена главная движущая сила глобальной тектоники плит. С середины 1960-х годов гипотеза Вегенера окончательно утвердилась в науке, став основой современной географии.

Как мы теперь знаем, земная кора состоит из семи крупных и целого ряда небольших литосферных плит, охватывающих всю ее поверхность. Они перемещаются, сталкиваются друг с другом, цепляются краями или «подныривают» одна под другую.

При столкновении двух океанических плит или океанической и континентальной образуется зона субдукции. Край одной из плит здесь погружается в глубь Земли и полностью расплавляется уже на глубине около 100 километров, где царят температуры от 1000 до 1500° С. Вдоль края другой плиты образуется цепь вулканических гор. Часто в зонах субдукции пролегают глубоководные желоба. Пример тому – Марианский желоб, возникший при столкновении Филиппинской и Тихоокеанской плит.

При столкновении двух континентальных плит образуются высокие горные системы, например Альпы или Гималаи. Последние возникли при столкновении Индо-Австралийской плиты с Евразийской (оно произошло около 40 миллионов лет назад). Индия и теперь подвигается на север со скоростью 5 сантиметров в год, а потому Гималаи продолжают расти.

Часто плиты не сталкиваются друг с другом в лоб, а скользят рядом, цепляясь краями. Возникающее при этом напряжение разряжается в виде сейсмических ударов, иногда очень мощных. Так, в районе Калифорнии, где Северо-Американская плита скользит вдоль Тихоокеанской, в результате такой сейсмической активности образовался разлом Сан-Андреас.

С появлением глобальной тектоники плит взгляд на эволюцию нашей планеты решительно изменился. Недаром эту теорию ставят в один ряд с учением об эволюции Дарвина и теорией относительности Эйнштейна. Но так ли она совершенна? В последние годы ставший уже классическим взгляд на движение литосферных плит постепенно меняется по мере того, как мы узнаем все новые факты.

Теперь тектоника плит, чем больше мы ее изучаем, представляется нам неким саморегулирующимся механизмом, в работе которого участвуют все системы, составляющие нашу планету.

Известно, например, что горы оказывают очень большое влияние на климат Земли. Но теперь становится ясно, что и климат влияет на тектонические процессы, протекающие в ее недрах. Пример тому – Анды, горная система, возникшая там, где океаническая плита Наска погружается под Южно-Американскую плиту. В южной части Анд климат влажный, что способствует развитию эрозионных процессов. Поэтому в Тихий океан попадает большое количество осадочных отложений. Они смягчают соударение плит. В северной и центральной частях Анд климат сухой. Здесь почти не образуется осадочных отложений, а потому океаническая плита буквально соскребает край континента. Сила трения плит здесь так велика, что расположенная вдоль побережья горная система Анд вздымается все выше. Дождевые тучи все реже перебираются через эту стену, вознесшуюся у них на пути. Как следствие, на западных склонах Анд все реже идут дожди, что лишь ослабляет эрозионные процессы.

Ученые продолжают спорить и о том, по какой причине движутся литосферные плиты. Здесь много неясного, как и во времена Вегенера. Большинство придерживается мнения о том, что главной движущей силой являются медленные конвективные течения, которые возникают благодаря переносу тепла между расплавленным ядром Земли и ее мантией. Однако это плохо согласуется с наблюдаемой нами картиной тектонических движений.

Сторонники другой теории исходят из того, что в недрах планеты имеются два центра конвекции. Главный лежит под Африкой. Другой центр конвекции расположен на противоположной стороне земного шара – под Тихоокеанской плитой, которая постепенно уменьшается в размерах. Возможно, когда-нибудь все нынешние материки сойдутся на территории, занимаемой Тихим океаном, и, как это уже было в истории Земли, образуют суперконтинент, чтобы потом, со временем, когда он разломится на отдельные части, пуститься в обратном направлении. Начнется очередной цикл движения континентов.

Итак, идея Вегенера положила начало грандиозной революции в наших воззрениях на природу Земли. Эта революция не окончилась, она продолжается в тиши научных кабинетов, за экранами компьютеров и в экспедициях, проводимых в «горячих точках планеты» – там, где сталкиваются друг с другом не люди, а глыбы, материки.

Так ли безупречна тектоника плит?

Итак, за последние десятилетия гипотеза Вегенера превратилась во всесильную – и единственно верную – теорию, с помощью которой ученые готовы объяснить любой геологический феномен. В наше время трудно найти какой-либо раздел наук о Земле, в котором не используется тектоника плит. Так ли это необходимо? И все ли ясно с движением плит? Почему все-таки разламываются континенты? Почему литосферные плиты до сих пор не раздавили Африку? Куда исчезает старое океаническое дно? Почему землетрясения иногда происходят посреди литосферных плит? Рассмотрим подробнее некоторые из этих вопросов.

Границы тектонических плит Земли

Через весь Мировой океан тянутся срединно-океанические хребты. Это – швы, скрепляющие литосферу. По классической теории тектоники поток горячих базальтовых пород, изливающихся из недр Земли, поднявшись к ее поверхности, раздвигает океанические литосферные плиты. Затем он растекается по обе стороны шва и застывает. Так разрастается земная кора. Под напором магмы океаническая плита, словно перемещаемая громадным транспортером, надвигается на другую литосферную плиту, движущуюся ей навстречу, например более тяжелую континентальную плиту. В результате их столкновения край океанического дна «подныривает» под эту плиту и погружается в мантию Земли. Эту зону, где край одной литосферной плиты затягивается под другую, называют зоной субдукции. В самой мантии также движется поток вещества. В зоне срединно-океанического хребта он поднимается к поверхности и, изливаясь, раздвигает лежащие над ним плиты. Все повторяется. Потоки вещества непрерывно циркулируют, то исчезая в недрах Земли, то растекаясь по дну океана.

Если эта модель верна, то где-то по обе стороны от каждого подводного хребта должна лежать зона субдукции. Или, иными словами, если здесь земная кора разрастается, то там она должна исчезать. Однако один из континентов – Африка – удивляет ученых. Земная кора вокруг нее лишь разрастается, но никакой зоны субдукции, где лишнее вещество могло бы исчезнуть в недрах Земли, здесь нет. Со всех сторон на Африку надвигаются потоки вещества, поднявшегося наверх. Они все прибывают… Кажется, под их напором громадный материк, в конце концов, сомнется, но этого не происходит. Наоборот, Африка расширяется! Почему?

Может быть, срединно-океанические хребты тоже движутся, постепенно удаляясь от Африки? В таком случае Африканская плита – точнее, подводная ее часть – будет неизменно увеличиваться в размерах. Но если эти хребты движутся, то привычная модель, описывающая поведение вещества в недрах Земли, перестает работать. В настоящее время считается, что под каждым из неподвижных срединно-океанических хребтов сходятся два конвективных кольца, по которым циркулирует разогретое мантийное вещество. Здесь образуется восходящий поток. Он изливается по обе стороны хребта. Такие зоны разрастания земной коры пролегают вдоль Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Неужели это не так?

В альтернативной модели имеются лишь два восходящих потока: один по-прежнему располагается под Тихим океаном, другой же торит дорогу наверх под Африканским континентом. С первым из них все ясно, схема его движения осталась той же, что и в классической модели. Поговорим подробнее о другом потоке, который изливается под Африкой. Конечно, пробиться сквозь континентальную толщу он не может. Земная кора ограждает его, как гранитная набережная – реку. Горячее мантийное вещество растекается под земной корой. Наконец, эта «подземная река» достигает океанических хребтов. Здесь она прорывает стеснявшую ее оболочку и просачивается наружу. Продолжив наше сравнение, скажем, что так же река прорывает плотину.

В подобной модели Африка будет лишь расширяться. Однако сейсмические исследования пока не подтверждают этот вывод. Процессы, происходящие в недрах Земли, выглядят гораздо сложнее, нежели в простых, схематичных теориях, четко указывающих, каким частям литосферы в какую сторону следует двигаться. Пока же лишь эмпирические наблюдения убеждают нас в том, что Африке не грозит превратиться в лепешку под напором грозно сомкнувшихся плит. Однако ученые еще не в силах убедительно объяснить, какой же подземной силе приписать ее чудесное спасение.

А вот другая загадка. Глобальная тектоника занимается, прежде всего, краями литосферных плит. Все самое интересное происходит именно там, где одна плита соприкасается с другой: там бушуют вулканы, там громоздятся горные цепи, там землю сотрясают удары стихии, затаившейся в недрах. С помощью тектоники плит легко объяснить все эти феномены. Лишь одно смущает ученых: покоя нет и посреди литосферных плит. Землетрясения, например, наблюдаются даже здесь. Похоже, пресловутые плиты – движущая сила современной геологии – вовсе не являются столь монолитными, как того требует теория. Тут что-то не так.

Остается признать, что структура плит, очевидно, очень сложна. В них имеются ослабленные участки, есть небольшие швы и изломы. Так стоит ли удивляться тому, что плиты сплошь и рядом не выдерживают приходящихся на них нагрузок и «трещат по всем швам».

Естественно, в наше время – время строительства атомных электростанций и грандиозных плотин – ученые и инженеры хотели бы доподлинно знать, насколько слабы те или иные плиты, на которых они собираются возводить свои сооружения. Проще говоря, можно ли считать такой-то район сейсмически опасным? Какова вероятность того, что в ближайшие 100 лет здесь может разразиться землетрясение с магнитудой, равной 7 баллам? Подобное событие будет иметь катастрофические последствия.

Во многих случаях ответить на заданные нами вопросы легко. Возьмем для примера один из самых густонаселенных районов США – Калифорнию. Через весь этот штат, вытянувшись на 1300 километров, пролегает разлом Сан-Андреас. В его окрестностях подземные толчки наблюдаются столь часто, что местные жители готовы к ударам стихии. Они строят здания с учетом сейсмической опасности и принимают другие меры, чтобы уменьшить возможное число жертв.

Итак, люди, живущие вдоль границ литосферных плит, вынуждены все время помнить о грозящем им бедствии. А вот посреди плит мощные землетрясения случаются очень редко – в среднем раз в тысячу лет. Поэтому место, где в следующий раз ударит стихия, неизвестно. Ни одну из подобных катастроф нельзя предсказать, ведь прежде ничего подобного в этом районе не наблюдалось.

Осенью 1993 года неожиданный удар потряс штат Махараштра на западе Индии. Здешние жители не были готовы к этой катастрофе, ведь местность считалась сейсмически безопасной. Однако земля содрогнулась именно здесь, и это событие унесло жизни почти 10 тысяч человек. В 1968 году сразу три сильных землетрясения произошли в Австралии, посреди Индо-Австралийской плиты. К счастью, все они произошли в пустынной местности, где почти не было людей. В начале XIX века неожиданные землетрясения наблюдались в равнинной долине Миссисипи. Множество бревенчатых хижин рассыпалось, не выдержав подземных толчков.

Авторитетные геофизики считают, что нужно составить всемирную карту деформаций литосферных плит. Однако движения, происходящие посреди плит, настолько малы, что их трудно зафиксировать. На эту работу уйдет много лет. Но цель все же оправдывает средства. Благодаря этой карте мы увидим зоны наиболее сильных деформаций. Именно они являются источниками сейсмической опасности.

В поисках древних континентов

Совершим путешествие почти на 2 миллиарда лет в глубь истории нашей планеты. Тогда ее облик был непривычен. Посреди океана, населенного лишь сине-зелеными водорослями и бактериями, лежал один-единственный материк. Он простирался на 12 тысяч километров, достигая в поперечнике 5 тысяч километров. Так предполагает американский геолог Джон Роджерс. По его расчетам, этот суперконтинент появился 1,7 миллиарда лет назад.

Впервые о существовании этого материка заговорил немецкий геолог Ханс Штилле в 1944 году. Позднее стали появляться тому доказательства. Материк даже окрестили Мегагеей. Наконец, в 2002 году Роджерс описал забытый материк, дав ему новое имя, в своей статье «Конфигурация Колумбии, суперконтинента среднего протерозоя».

Облик Колумбии он прихотливо составил из современных континентов и островов. В ту пору западное побережье Индии граничило с западным побережьем Северной Америки; Южная Австралия примыкала к Канаде, а восточное побережье США – к Западной Бразилии. Гренландия оказалась соседкой Сибири, как та же Индия – Антарктиды.

Гипотезу Роджерса подкрепляет и статистика геологов. Около 1,8—1,7 миллиарда лет назад в разных частях света образуются мощные горные цепи. Возможно, они возникают при столкновении отдельных частей суши, сливавшихся в одно целое. Однако суперконтинент оказался неустойчив и начал распадаться на части примерно 1,5 миллиарда лет назад. Это время характеризуется очень интенсивным образованием магматических пород – верный признак того, что земная кора растягивалась и континенты отдалялись друг от друга.

Их последующее местоположение ученые воссоздают, используя метод палеомагнитного анализа. Он помогает понять, где родилась – допустим, возникла из застывающей лавы – та или иная порода. Как известно, минералы, обладающие магнитными свойствами, в момент своего рождения ориентируются вдоль магнитного поля Земли. Лава застынет, пройдут миллионы лет, но эти минералы все так же будут указывать направление магнитного поля в далеком прошлом. А зависит оно от географической широты, ведь на любой широте Земли своя инклинация (магнитное наклонение) – свой определенный угол между вектором напряженности геомагнитного поля и земной поверхностью. Зная возраст минерала, можно определить, на какой широте он находился в то время, когда возник.

Реконструкция Родинии (1,1млрд лет назад)

Впрочем, «магнитный справочник» весьма неполон. В него не вписаны объекты, чей возраст превышает 1,1 миллиарда лет. Почти все более древние породы расплавились и утратили прежние магнитные метки. И все же этот «справочник», запечатленный в камне, – если заглянуть и пролистать его, – помогает понять, как выглядела Земля около миллиарда лет назад. Тогда все части света вновь соединились. Они напоминали россыпь виноградин, повисшую на веточке. Новый суперконтинент назвали Родинией. В этом имени угадывается до боли знакомое русское слово. В самом деле, этот древний континент назван так в честь Родины – может быть, родины жизни.

К моменту возникновения Родинии почти всю нашу планету – от 90 до 95 % ее поверхности – покрывал гигантский океан (сегодня на долю Мирового океана приходится лишь 70 % поверхности Земли). С появлением Родинии разительно изменились и морские течения, и климат. Именно тогда, по предположению американского геолога Эйдриджа Муреса, на Земле впервые установилась смена времен года.

Ввиду изменения климата стало меняться и содержание кислорода в атмосфере. Через 500 миллионов лет это привело к взрывному распространению жизни на нашей планете.

Появление Родинии было отмечено катастрофами. Это виноградинки вырастают бесшумно, а острова или материки, согнанные вместе работой земного «конвейера», что есть силы сшибались. После каждой сшибки на месте недавнего зазора поднимались горы. Остатки той горной цепи протянулись почти по всему востоку США. Здесь древний хребет обрывается, чтобы продолжиться… на востоке Антарктиды и, возможно, в Австралии.

В истории Родинии по-прежнему много неясного. Вопросы вызывает и ее хронология, и расположение в ее составе нынешних континентов. Предложено несколько моделей, реконструирующих ее облик. Наиболее популярные модели носят названия SWEAT (Southwest US – East Antarctica ), AUSWUS (Australien – western US ) и AUSMEX(Australien – Mexico ). Во всех этих моделях основу Родинии составляет древнейший континент Лаврентия. Он охватывал отдельные области современной Гренландии, Северной Америки и Восточной Сибири.

В модели SWEAT к юго-западной оконечности Лаврентии (та находилась примерно там же, где сейчас – Северная Америка) примыкала Антарктида, которая, в свою очередь, соединялась с Австралией. В модели AUSWUS Австралия примыкала к западному побережью Лаврентии, Антарктида опять же соединялась с Австралией, но лежала заметно южнее, а потому не соприкасалась с Лаврентией. Наконец, в модели AUSMEX Австралия лежала далеко к югу от Лаврентии, но все-таки два континента – Австралия и Лаврентия – соприкасались друг с другом на широте современной Мексики.

В 2009 году С. Богданова, С. Писаревский и Чжу Ли раскритиковали все три модели на страницах журнала Stratigraphy and Geological Correlation . По их мнению, с запада к Лаврентии примыкал Южный Китай. Части Южной Америки граничили с восточным побережьем Лаврентии, севернее находилась Балтика. К югу от Лаврентии располагались отдельные области будущей Гондваны, а к северу – Гренландия и Сибирь.

В свою очередь, другие ученые возражают против этой картины. Очевидно, пройдет еще немало времени, прежде чем будет найдена такая конфигурация Родинии, которая удовлетворит всех геологов.

По предположению американского сейсмолога Пола Силвера, с возникновением Родинии тектонические движения плит прекратились. Перестали выбрасывать огненную лаву вулканы. Земная кора стала заметно толще. Это затишье продолжалось около 100 миллионов лет. Потом недра Земли перегрелись настолько, что начались грандиозные вулканические извержения. Это привело к распаду Родинии, и тогда движения литосферных плит возобновились.

Примерно через 150 миллионов лет после своего возникновения Родиния распалась на две части – Северную и Южную Родинию. Вероятно, она была сокрушена мощным потоком магмы, пробившимся из недр Земли.

Вся история континентов на нашей планете – словно покачивание маятника. Взмах влево – материки разбросаны по океанам. Взмах вправо – «камешки» складываются в мозаику, образуя огромный континент. На нашем календаре: 600 миллионов лет до дня сегодняшнего, и маятник повернул в очередной раз. Сформировался еще один суперконтинент – Паннотия. Однако законы глобальной тектоники сокрушили и его.

Следующие названия – Гондвана, Лавразия – уже на слуху и даже на страницах школьных учебников. В конце каменноугольного периода (359—299 миллионов лет назад) два этих материка сблизились вплотную. Возник новый суперконтинент – Пангея. Он протянулся почти на 14 тысяч километров. Почти 100 миллионов лет длилось затишье. Потом Пангея, как подтаявшая льдина, начала трескаться, раскалываться.

Дальнейший дрейф континентов хорошо известен. Возможно, со временем будут подробно изучены и «злоключения» Колумбии. А пока геологи задаются вопросом: «А что было до Колумбии?» Предполагается, что около 3,8 миллиарда лет назад существовала Археогея – «древнейшая Земля»; около 3 миллиардов лет назад – Протогея, «первичная Земля».

Превращалась ли земля в снежный ком?

В позднем протерозое – примерно 750—580 миллионов лет назад – оледенение охватило большую часть планеты, причем, как полагают ученые, в эту эпоху было по меньшей мере два периода продолжительностью от 5 до 10 миллионов лет, когда вся Земля превращалась в «снежный ком» – покрывалась льдами. Даже океаны были скованы километровой толщей льда. Лишь тепло, притекавшее из недр Земли, спасало их от полного промерзания.

Эту гипотезу предложил в 1992 году американский геолог Джозеф Киршвинк. Вскоре она получила популярность, хотя еще и теперь оспаривается учеными. Впрочем, и до Киршвинка высказывались догадки о том, что в истории Земли были эпохи глобального оледенения.

Так, в 1964 году Брайан Харланд из Кембриджского университета опубликовал в нескольких специализированных геологических изданиях результаты своих геомагнитных исследований. Из них явствовало, что в позднем протерозое ледники находились близ экватора. Тогда же советский ученый Михаил Будыко заговорил о «положительной обратной связи»: когда ледники достигнут 30° северной или южной широты, они начнут разрастаться до тех пор, пока вся Земля не будет скована льдами. Дело в том, что в низких широтах солнечные лучи падают на поверхность Земли под таким углом, что большая часть их отражается ото льда и рассеивается. Это приводит к очень быстрому охлаждению планеты. Полное оледенение суши, как показывают расчеты, займет всего несколько десятилетий.

После распада Родинии, в позднем протерозое– примерно 750—580 млн. лет назад, – оледенение охватило большую часть планеты

Но окончательное становление этой гипотезы связано с именем геолога из Калифорнийского технологического института Киршвинка. Что же убедило его в том, что ледники в тот период простирались вплоть до экватора? Изучив образцы пород, взятые в Австралии, в районе хребта Флиндерс, он увидел, что там есть породы, которые могли возникнуть только в условиях оледенения и что они формировались близ экватора (это показали палеомагнитные исследования). Последующие работы подтвердили его правоту.

В 1998 году Пол Хофман из Гарвардского университета опубликовал на страницах Scienceрезультаты изучения карбонатных пород в Намибии, относившихся к эпохе позднего протерозоя. Как выяснилось, в них содержалось крайне мало изотопа углерода-13. Это можно было также объяснить оледенением планеты и тем, что всякая биологическая активность в этот период почти прекратилась. Ведь при заметном увеличении биомассы возрастает и количество изотопа углерода-13 в карбонатах.

Наконец, в марте 2010 года журнал Scienceсообщил, что ученые из Принстонского университета установили, что 716,5 миллиона лет назад ледники достигли экватора. Так еще раз подтвердилась правота этой странной гипотезы.

Что же вызвало такое мощное оледенение? Предположительно главной причиной было то, что громадный континент – Родиния – разломился на отдельные части. Теперь осадки выпадали во всех уголках суши. Прежде же центральная область Родинии представляла собой обширную пустыню, где почти никогда не шли дожди и не выпадал снег. Дождевая вода содержит углекислый газ. Проникая в почву, этот парниковый газ вступает в реакцию с содержащимися здесь веществами и таким образом связывается, извлекается из атмосферы. По этой причине в эпоху позднего протерозоя содержание углекислого газа в атмосфере уменьшалось, а потому понижалась и средняя температура на Земле. В конце концов, вся ее поверхность постепенно покрылась льдами. Такова в общих чертах эта гипотеза.

Канадский геофизик Грант Янг считает, что причина оледенения в тропиках была другой. Земная ось в ту пору была наклонена не на 23°, а на 54°. В таком случае в районе экватора будет холоднее, чем на полюсах. И может быть, оледенение ограничивалось именно тропической областью, в то время как в полярных областях установился жаркий климат? В самом деле, изучая ледниковые отложения, геологи обнаруживают характерные структуры, которые свидетельствуют об очень резких сезонных колебаниях климата в ту эпоху – похоже, земная ось и впрямь была наклонена тогда сильнее, чем сегодня.

Отступление ледников чаще всего связывают опять же с процессами глобальной тектоники плит. Вдоль границ плит начались многочисленные извержения вулканов. Это привело к тому, что содержание углекислого газа в атмосфере в 350 раз превысило нынешнюю его концентрацию. На Земле начался «галопирующий парниковый эффект» (не в пример нынешнему!). В то время на планету обрушивались такие страшные ливни и ураганы, что мы с трудом можем себе это представить. Земля была почти не пригодна для жизни.

Пол Хофман полагает, что ледники растаяли буквально «мигом» – менее чем за 100 тысяч лет, хотя геологических свидетельств этому не обнаружено. Предполагается, что после таяния льдов на Земле установился чрезвычайно жаркий климат. Температура доходила до 50 °С.

Еще одна гипотеза гласит, что именно в то время, когда вся планета покрывалась льдами, стали формироваться «колонии клеток» – многоклеточные организмы. Когда же в эдиакарском периоде (635—541 миллион лет назад) наступило потепление, началось и бурное распространение этих организмов. Возникла уникальная экосистема – «сады Эдиакары».

Противники теории «Земля – снежный ком» обращают внимание на то, что она основана на очень небольшом числе фактов. Результаты палеомагнитных исследований пород, относящихся к эпохе протерозоя, крайне ненадежны. Точно так же нельзя уверенно реконструировать, где располагались континенты в интересующую нас эпоху. Многое указывает на то, что в конце протерозоя наблюдались периоды оледенения, но на основании этого нельзя делать вывод о том, что вся Земля на миллионы лет покрывалась льдами.

Кроме того, полное оледенение планеты, продолжавшееся миллионы лет, привело бы к вымиранию всех организмов, вырабатывающих кислород путем фотосинтеза. На Земле сохранились бы только организмы, в основе жизнедеятельности которых лежат совсем другие формы обмена веществ. Конечно, подобные организмы существовали на Земле и в те времена, есть они и теперь, например архебактерии и серобактерии. Однако, по мнению ученых, невозможно представить себе, что могло побудить их после таяния ледников отказаться от привычного способа питания и перейти к фотосинтезу.

Так, может быть, океан тогда не полностью был скован льдами? Так, в 2010 году журнал Geologyсообщил, что в Австралии, в районе того же хребта Флиндерс, были обнаружены образцы пород, которые свидетельствуют, что, по крайней мере, некоторые участки океана были свободны ото льда. Речь идет о породах, которые возникают, когда в открытом море поднимаются штормовые волны. Те выхватывают с морского дна камни и песок, увлекая их за собой, а потом, перенеся свою добычу куда-либо в другое место, оставляют ее, и она оседает на дне, где-нибудь у побережья. Там, среди обычных осадочных отложений, неожиданно обнаруживаются посторонние породы, попавшие сюда издалека. Очевидно, и в период «полного оледенения» сохранялись гигантские «полыньи», по которым перекатывались волны. Именно благодаря подобным оазисам, где имелась жидкая вода и куда проникал солнечный свет, на планете все-таки уцелели древнейшие организмы, населявшие ее.

Вскоре по окончания криогения (850—635 миллионов лет назад) – так называется этот период глобального оледенения – произошел «кембрийский взрыв»: на Земле появились самые разные виды многоклеточных животных.

Как рождалась Европа?

На фотографиях, сделанных из космоса, Европа представляет собой монолитный массив суши – часть громадного континента под названием Евразия. Разумеется, так было не всегда. Если бы нам удалось очистить Европу от видимой поверхности, как апельсин от кожуры, то мы заметили бы многочисленные «шрамы» – границы древних литосферных плит, столкнувшихся когда-то друг с другом, а затем слившихся воедино. Эти шрамы могут многое рассказать об очень драматичной истории той части света, где живет большинство из нас, россиян. Хроника становления «Соединенных Плит Европы» очень запутанна и темна – тем больший интерес она вызывает у исследователей.

Где же притаились эти «шрамы» – швы, стянувшие разрозненные части разных литосферных плит в единое европейское целое? Из каких же фрагментов сложен, подобно пазлу, остов Европы? Когда и как они заняли свое привычное для нас место? Как удалось восстановить историю этих «слияний и поглощений»?

Это границы современных литосферных плит выдают себя, например, постоянной сейсмической активностью или необычным рельефом – там стеной выросли Анды, там разверзся разлом Сан-Андреас. Здесь швы Земли буквально выпирают – назойливо кричат о себе. Однако посреди литосферных плит – а Европа представляет собой теперь лишь часть Евразийской плиты – всё обстоит иначе. Земная кора надежнее всякой ретуши скрыла былые швы, а эрозионные процессы сгладили то немногое, что выдавалось.

Как же найти границы древних литосферных плит? Их выдает присутствие определенных горных пород. Например, такие породы, как эклогит, образуются в результате процессов субдукции, протекающих вдоль границ литосферных плит, а потому они очень важны для геологов, поскольку могут многое поведать о прошлом тех или иных участков суши. Когда ученые обнаруживают эти породы где-нибудь посреди континента, это – верный признак того, что когда-то здесь могла пролегать граница литосферной плиты. Впрочем, иногда столкновения плит бывали столь катастрофическими, что образцы этих пород находят на расстоянии до 300 километров от края одной из плит.

Вид Европы из космоса

Еще один признак того, что некогда здесь находился край литосферной плиты, – характерные включения расплавленных образцов пород, которые иногда встречаются в земной коре. Они возникают, когда магма из верхнего слоя мантии или нижнего слоя коры проникает в расположенные выше слои, расплавляя породы, лежащие у нее на пути. Впрочем, зачастую магма не изливается на поверхность Земли, а образует крупный магматический массив – плутон – в толще коры планеты. Даже через миллионы лет подобный массив разительно отличается и по своей структуре, и по химическому составу от обычного материала коры; нередко он четко отграничен от соседних участков.

Все эти породы, что формировались в зонах субдукции, и маркируют древние швы, протянувшиеся вдоль линии столкновения плит или их обломков. Ведь во время таких коллизий они выдавливались наверх и теперь образуют горные цепи, которые постепенно и приоткроют нам далекое прошлое Европы.

Например, Арденны, Гарц и Рейнские Сланцевые горы возникли в позднем палеозое в результате процессов герцинской складчатости. Тогда узкая литосферная плита под названием Авалония, объединявшая Ньюфаундленд, Англию, Уэльс, а также часть Ирландии, столкнулась с группой Армориканских островов. Разделявшее их море было вытеснено на юго-восток. Так называемая Среднегерманская кристаллическая зона, охватывающая Шпессарт, Тюрингский лес и Кифхойзер, пролегает там, где когда-то находилась зона субдукции. По большей части эти древние горы сложены из плутонических пород.

И все-таки точную эволюцию подобных «геологических шрамов» трудно бывает проследить – тем более что во время такой коллизии сама область соударения двух континентов или крупных островов изгибается. Один из таких изгибов протянулся от юго-запада современной Англии до Южной Португалии. Другая дуга соединила каменноугольные бассейны Рура и Верхней Силезии. Похожие образования выявлены и в более молодых складчатых горах – Альпах и Карпатах.

В принципе, геологи разработали различные методы, позволяющие реконструировать, какими маршрутами дрейфовали древние острова и континенты. Важным подспорьем в их работе стал земной магнетизм. Ведь в зависимости от широты, на которой располагается та или иная область нашей планеты, меняется направление линий магнитного поля Земли. Чем ближе мы находимся к полюсам, тем выше величина магнитного наклонения.

Когда расплавленные породы, выброшенные из недр планеты, изливаются на ее поверхность и застывают, они намагничиваются, сохраняя своего рода запись о свойствах магнитного поля в той точке Земли, где эти породы и образовались. Если они не будут уничтожены процессами эрозии, то их магнитная маркировка способна сохраняться сотни миллионов лет. Геологам нужно лишь изучить этот каменный архив.

Так, участки суши, составлявшие в ордовикском периоде (около 485—443 миллионов лет назад) Гондвану и острова Армориканского архипелага, располагались близ полюса, поскольку величина магнитного наклонения их пород лежала в пределах от 65 до 82°, а это очень высокий показатель. Наоборот, такие литосферные плиты, как Авалония и примыкавшие к ней с севера Лаврентия, а также Балтика (это – нынешняя европейская часть России и Скандинавия), в то время находились гораздо ближе к экватору.

Все эти факты и позволили хотя бы приблизительно восстановить, как шло формирование Европы, из каких литосферных плит она составлялась. Вот так ее геологическая история выглядит в представлении современных ученых.

Более 500 миллионов лет назадАвалония и острова Армориканского архипелага еще располагались у северной оконечности Гондваны.

Затем, около 490 миллионов лет назад, вначале Авалония, а позднее и Армориканские острова стали отодвигаться от Гондваны и, в конце концов, переместились далеко на север.

Около 440 миллионов лет назадАвалония примкнула к Балтике, а вскоре после этого они сблизились с Лаврентией, что привело к постепенному исчезновению океана Япетус.

Около 380 миллионов лет назадЛаврентия все-таки столкнулась с Авалонией и Балтикой. Началась эпоха каледонской складчатости. Она ознаменовалась рождением гор на территории современной Шотландии и Норвегии. К этому огромному континенту постепенно пристыковались и Армориканские острова. Именно тогда образовалась большая часть эклогитов, которые обнаруживают в Центральной Европе.

Наконец, около 340 миллионов лет назадГондвана также начала перемещаться на север и впоследствии соединилась с другими материками. Так возник суперконтинент – Пангея.

Но на этом исследование геологической истории Европы отнюдь не окончилось, как не завершена еще и сама эта история. Путешествие материков продолжается своим неспешным чередом. Так, через несколько миллионов лет – сущий пустяк по меркам геологов! – близ восточного побережья Атлантического океана, возможно, образуется зона субдукции. Она проляжет под Западной Африкой, Испанией и Британскими островами. В свою очередь, от Северного моря к Средиземному, вдоль Рейна и Роны, вероятно, протянется новый морской пролив. Тогда западная оконечность Европы устремится на запад, а Авалония останется на месте. Какие перемены еще ждут этот осколок «старой доброй Европы»? Дрейф континентов и того, что от них останется, будет длиться, наверное, почти пару миллиардов лет…

Почему разломилась Пангея? Куда исчезла Гондвана?

В далеком прошлом все современные материки составляли единое целое – суперконтинент Пангею (от греч . «вся Земля»). Этот громадный континент начал формироваться около 300 миллионов лет назад. Мировой океан – Панталасса – омывал Пангею, а его громадный залив Тетис вдавался глубоко в сушу.

Карта Пангеи

Но около 150 миллионов лет назад Пангея полностью распалась. Что же сокрушило великую земную твердь? Стал ли континент «жертвой» своих исполинских размеров, невольно надломивших его? Около 120 миллионов лет назад распался и огромный континент, располагавшийся в Южном полушарии, – Гондвана. Как это произошло?

Многие специалисты полагают, что появление Пангеи нарушило равновесие масс на планете. Этот дисбаланс сказался даже на вращении Земли. Представьте себе, как неравномерно станет вращаться колесо, если к его ободу прикрепить массивный груз. Нечто подобное произошло и с планетой. В конце концов, литосферный сгусток разорвался на части – Гондвану и Лавразию, которые, в свою очередь, тоже начали распадаться. Так уже было не раз в истории Земли. Подобная судьба постигла и другие суперконтиненты, возникавшие задолго до Пангеи, как то: Мегагею (Родинию), Протогею и Археогею.

Линии разлома Пангеи предположительно пролегли по участкам литосферных плит, ослабленным во время столкновений с другими плитами, например, там, где к континенту когда-то присоединился огромный остров или другой континент.

Вот так – ясно и убедительно – выглядит общепринятая теория. Впрочем, все больше ученых готовы заявить, что все было не так. Факты показывают, что вполне реалистичен и другой сценарий. Возможно, главную роль в распаде континентов играли вовсе не тектонические процессы, вызывающие растяжение и растрескивание земной коры.

Геологи давно обратили внимание на островную гряду, лежащую в центральной части Тихого океана – Гавайские острова. Здесь почти на 3500 километров протянулась цепочка вулканов. Самые молодые из них – Мауна-Лоа и Килауэа – выбрасывают лаву до сих пор; самый дальний (и древний) из этих вулканов проявлял активность более 40 миллионов лет назад. Все эти вулканы породила так называемая «горячая точка», где из глубинных слоев мантии поднимается раскаленная струя вещества. Она прорезает в литосфере дыру. Здесь появляется вулкан. «Горячая точка», принято считать, неподвижно располагается в мантии, в то время как литосфера медленно движется над ней. Постепенно вулкан удаляется от магматического очага и гаснет. Зато в стороне от него возникает новый вулкан, подобно тому как на листе бумаги, которым медленно водят над горящей свечой, появляется цепочка пятен-подпалин. Так вдоль подводного Гавайского хребта образовалась цепочка вулканов разного возраста.

Жидкая лава изливается из гавайских вулканов спокойно, без разрушительных взрывов. Особой опасности она не представляет. Она растекается вокруг кратера и тихо застывает, то рассыпаясь на множество угловатых глыб, то нависая гладкой черной корой. Однако подобные вулканы не всегда бывали столь кроткими. В истории Земли случались более жаркие времена. Ученые обнаружили слои застывшей лавы километровой толщины. Их площадь превышает площадь Скандинавского полуострова. Очевидно, вулканы здесь не стихали на протяжении нескольких миллионов лет. Причиной столь мощных извержений, как полагают, были мантийные струи невиданной силы, легко прожигавшие литосферу.

Что же могло породить эти гигантские струи? По-видимому, зоны аномального разогрева. На дне океанов земная кора очень тонка – всего десяток километров. Прямо под ней залегают раскаленные породы, хорошо прогревающие эту скудную оболочку. Зато под континентами толщина коры достигает 30—80 километров. Подобный щит надежно охраняет от жара, царящего в недрах Земли.

Однако, если континент достигает определенных – критических – размеров, под ним скапливается аномально большое количество тепла. Горячая струя вещества поднимается из мантии, но не может пробить себе дорогу наверх. Литосфера плохо проводит тепло, а потому фактически является теплоизолятором. Тогда расплавленное вещество растекается по сторонам. Образуется горизонтальный конвективный поток. Тем временем из недр Земли все прибывают раскаленные породы. Наконец, этот мощный поток все-таки прожигает верхний слой литосферы и изливается наружу. Он долго не находил себе выхода, но, подточив толщу континента, теперь разрывает его. Начинаются длительные вулканические извержения.

Если эта гипотеза верна, то вдоль линии, по которой разламывается континент, возникает множество вулканов. Следы древних извержений, несомненно, должны были сохраниться вдоль части атлантического побережья Африки, Южной Америки и Европы – там, где пролегла трещина, разделившая Пангею. В самом деле, вдоль указанных берегов Атлантического океана тянутся обширные базальтовые слои, возникшие именно в ту эпоху, когда «вся земля» постепенно ломалась надвое. Впрочем, собранных пока фактов слишком мало, чтобы отдать предпочтение одной из двух гипотез.

Это же можно сказать и о распаде Гондваны. Это – крупнейший континент, когда-либо располагавшийся в Южном полушарии Земли (его название происходит от названия области в Центральной Индии). В его состав входили современные Африка, Австралия, Южная Америка, Антарктида, Индия и Мадагаскар.

Важнейшей областью Гондваны, ее подлинным сердцем, была Антарктида, которая граничила со всеми остальными современными материками, составлявшими этот древний континент. Поистине под ледяным щитом Антарктиды доныне хранятся скрижали, на которых, не потревоженная до наших дней, запечатлена история Гондваны. Ее еще предстоит когда-нибудь прочитать будущим поколениям ученых.

Около 160 миллионов лет назад Гондвана и Лавразия начали распадаться на привычные для нас континенты, пространство между которыми заполнили новые океаны – Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Карта Земли постепенно приобрела знакомый нам вид.

Внимание геологов давно привлекает архипелаг Тристан-да-Кунья, лежащий в южной части Атлантического океана. Здесь проживает всего три сотни человек. Главный остров архипелага представляет собой вулканический конус, достигающий в поперечнике 12 километров. Возможно, именно этот ни чем не примечательный клочок земли и сыграл ключевую роль в исчезновении Гондваны. Однако детали процесса, который привел к этому, во многом неясны.

Предполагается, что под главным островом архипелага, как и под островом Гавайи, скрывается «горячая точка». Возможно, подобные вулканы когда-то буквально прожгли Гондвану, и ослабленная твердь распалась на отдельные крупные обломки. На образовавшейся океанической коре, несомненно, остались следы тех грандиозных извержений – лавовый материал, выброшенный вулканами. В самом деле, в окрестности архипелага тянется подводный хребет – Китовый хребет, Проблема лишь в том, что на сегодняшний день так окончательно и не установлено, является ли остров Тристан-да-Кунья «горячей точкой». И может быть, здешняя вулканическая активность была лишь последствием распада Гондваны?

Проверить эту модель можно, лишь обследовав подводные окрестности архипелага. Подобная работа только начинается.В любом случае распад Гондваны разительно изменил картину течений в Мировом океане и оказал огромное влияние на климат нашей планеты.

Рождение Южной Атлантики

Далекое прошлое нашей планеты хранит еще немало тайн. На протяжении десятилетий ученые пытаются восстановить картину движения материков, то сливавшихся в один суперконтинент, то дробившихся, будто весенние льдины.

Так, недавно они взялись реконструировать картину событий, происходивших еще в те времена, когда Южная Америка соединялась с западной частью Африки. Многие детали их «семейного разрыва» были до сих пор неясны. И прежде всего: как разделились два этих континента? И почему, скажем, юго-западное побережье Африки лежит сегодня почти на тысячу метров выше над уровнем моря, нежели его «бывшая половина» – обращенное к нему побережье Южной Америки?

Но обо всем по порядку! Итак, события, которые привели к этому географическому «перевороту», начались около 160 миллионов лет назад. Эта давняя история и стала темой исследований участников международного проекта Sample , стартовавшего в конце 2008 года. Они изучали прошлое южной части Атлантического океана.

Как уже говорилось, поверхность нашей планеты состоит из нескольких крупных и целого ряда небольших литосферных плит, которые в своем медленном, но беспорядочном движении задевают друг друга, сталкиваются, содрогаются. Классический пример взаимодействия плит – процессы, наблюдающиеся у западного побережья Америки.

Южная Атлантика– удивительный геологический архив, здесь лежат совершенно не потревоженными слои пород, накопившиеся за последние 160млн лет

Здесь под него погружается небольшая плита Наска и его задевает громадная Тихоокеанская плита. Столкновение плиты Наска и Южно-Американской плиты уже породило самую длинную горную цепь на планете – Анды. Вдоль линии соприкосновения плит регулярно происходят землетрясения, извержения вулканов. Все это – результат того, что литосферные плиты меньше всего напоминают отшлифованные детали машины, работающей плавно, без перебоев.

Восточная оконечность плиты, на которой располагается Южная Америка, наоборот, не испытывает заметных потрясений. Дело в том, что различаются по крайней мере три типа границ между литосферными плитами. Выше приведены примеры конвергентной границы – того рубежа, где плиты сталкиваются, и трансформной границы, где плиты движутся параллельным курсом, задевая друг друга. А вот Африка и Южная Америка удаляются друг от друга – спокойно движутся в двух расходящихся направлениях. Подобную границу называют дивергентной. Она тянется вдоль подводных океанических хребтов.

Именно это делает Южную Атлантику особенно привлекательной для ученых, задавшихся целью исследовать ее прошлое. Как отмечает координатор проекта, немецкий геофизик Ханс-Петер Бунге, «здесь возник удивительный геологический архив, здесь перед нами лежат совершенно непотревоженными слои пород, накопившиеся за последние 160 миллионов лет, – они хранят память обо всех событиях, которые протекали в этом регионе планеты с тех пор, как началось зарождение южной части Атлантического океана». Это обстоятельство и помогает ученым подробно реконструировать историю этого океана (хотя бы одной его области). Помогает искать ответы на нерешенные пока вопросы.

Некоторые из вопросов касаются глобальной тектоники плит. Да, мы знаем кинематику этого процесса, то есть нам известно, что континенты дрейфуют и что отдельные плиты движутся со скоростью несколько сантиметров в год. Но мы не знаем конкретно, почему перепад высот между побережьем Африки и обращенным к нему побережьем Южной Америки так велик. А ведь когда-то, 200 миллионов лет назад, оба этих континента составляли единое целое, и, значит, те области, о которых мы говорим, граничили друг с другом и лежали на одной высоте.

Тогда, 200 миллионов лет назад, все современные материки были слиты воедино, образуя суперконтинент Пангею. Впоследствии он распался, и вот через 40 миллионов лет Южная Америка стала отделяться от Африки, а в образовавшееся между ними пространство устремились морские воды.

Как известно, по мере того, как плиты расходятся в стороны, зона разлома между ними заполняется веществом, излившимся из земных недр. Под его давлением плиты продолжают удаляться. В конце концов, Южная Америка и Африка оказались там, где они располагаются сегодня. Об их далеком прошлом напоминают теперь абсолютно одинаковые образцы пород и остатки древних животных, найденные на противолежащих берегах этих материков. Относятся они к той эпохе, когда оба континента входили в состав Пангеи. Всё одинаково, всё совпадает, как части единого пазла, – кроме одного. Тот самый перепад высот между двумя побережьями, достигающий 1000 метров. Его причину следует искать, очевидно, в особенностях конвективных течений в мантии Земли – там, в глубине, во многих десятках километров от ее поверхности.

Собранные уже сейчас факты свидетельствуют о том, что глубоко под Южной Африкой вверх устремляется горячая мантийная струя, приподнимая эту часть континента над ближайшими к ней областями. Под Южной Америкой горные породы движутся в обратном направлении. Здесь сравнительно холодное вещество погружается в глубь Земли, словно затягиваемое водоворотом. Сравнение это не случайно. По мнению Бунге, этот «глубинный разворот» обусловлен тем, что по другую сторону Америки движется громадная Тихоокеанская плита. Она непомерно тяжела на фоне многих других литосферных плит, в том числе Южно-Американской и Африканской. Ее северный и западный края все дальше погружаются к центру Земли, невольно затягивая вместе с собой соседние массы вещества – и, возможно, вдавливая в глубь планеты всю Южную Америку.

Сейчас началась вторая стадия проекта Sample. Ученые обследуют дно Атлантического океана, а также участки суши на его побережьях, пытаясь отыскать зоны, где в далеком прошлом происходили процессы растяжения. Они типичны для случая, когда две соседние плиты удаляются друг от друга.

Так, на территории Бразилии, в бассейне реки Парана, а также на побережье Намибии найдены базальтовые породы, излившиеся из недр Земли на ее поверхность в виде раскаленной лавы около 160 миллионов лет назад, когда эту бывшую окраину Пангеи рассек рифт, разделивший два будущих материка. Под дном океана, в районе островов Тристан-да-Кунья – расположенных именно там, где протянулся Южно-Атлантический хребет, от которого, как от стартовой полосы, разбегаются Африка и Южная Америка, – похоже, обнаружен восходящий поток горячего мантийного вещества. Как полагают многие ученые, когда-то подобные потоки прорезали каменную твердь и разбросали в стороны две половинки – две литосферные плиты.

Ученых интересует и многое другое – самые разные особенности движения континентов и как они сказываются на состоянии всей нашей планеты. Как, например, изменился характер морских течений в Мировом океане после того, как Южная Америка отделилась от Африки? Как это событие сказалось на климате нашей планеты? Как шло накопление громадных бассейнов осадочных пород, приносимых в Южную Атлантику крупнейшими реками обоих материков? Как это повлияло на месторождения нефти, которые обнаруживаются именно в таких седиментационных бассейнах? Как, наконец, менялись русла рек Южной Африки? Это особенно любопытно потому, что здесь, например на реке Оранжевой, обнаруживают очень крупные алмазы. Не связано ли это с тем, что под напором мантийного потока эта часть Африки неуклонно приподнимается?

Возможно, собранные сведения позволят ответить на многие заданные здесь вопросы. Южная Атлантика вновь рождается на наших глазах – по всем правилам науки.

Парк юрского периода

В самом начале юрского периода (201—135 миллионов лет назад) все континенты еще составляли единое целое – огромный суперконтинент, который назывался Пангея. Тогдашний же климат напоминал парник.

Если сравнивать геологические эпохи с возрастом человека, то юрский период можно назвать временем юности – той важнейшей порой, когда определяется вся дальнейшая судьба. Вот и у нашей планеты была своя бурная «юность». Именно тогда, в юрском периоде, на карте мира проступили очертания современных нам океанов и континентов. Положение одних впоследствии еще не раз переменится, другие сильно раздадутся в размерах. Но в том или ином виде они сохранятся до наших дней. Тогда же, в пору безграничного, казалось бы, господства динозавров, начнет формироваться и наш нынешний животный мир – появятся млекопитающие и птицы. Удивительная эпоха! Без знания ее невозможно понять, как возник мир, который нас окружает.

Итак, в юрском периоде начала распадаться Пангея, объединившая за 100 миллионов лет до этого всю тогдашнюю сушу. Теперь суша разламывалась вдоль громадных рифтов, целая система которых образовалась к началу этого периода. Эта система, разделившая Северную Америку и Северо-Западную Африку, стала быстро заполняться морскими водами. Так возникла центральная часть современного Атлантического океана.

Климат в то время был настолько теплым, что льдов не осталось даже на полюсах Земли; в средних же широтах было так же тепло, как в наши дни в тропиках и субтропиках. К слову, в юрском периоде в окрестностях географических полюсов не было вообще никакой суши.

При одном лишь упоминании этой эпохи в нашей памяти всплывает фильм Стивена Спилберга «Парк юрского периода». Каким же был наяву этот парк? Ведь многое в фильме возмущает палеонтологов. Достаточно сказать, что режиссер – ради вящей эффектности – перенес в юрский период знаменитых динозавров мелового периода: тираннозавра и велоцираптора.

Разумеется, динозавры являлись бесспорными хозяевами суши в юрском периоде. Наиболее крупные из них достигали в длину 25 метров и весили более 100 тонн. Это были самые громадные животные, когда-либо населявшие сушу. Но так ли хорошо мы знаем их?

Еще несколько десятилетий назад их считали вялыми, малоподвижными исполинами. Но между тем наши представления об обитателях «парка юрского периода» разительно изменились. Так, исследования их ископаемых останков выявили, что костная ткань динозавров была пронизана многочисленными кровеносными сосудами. Это позволило предположить, что показатели обмена веществ у динозавров были примерно такими же, как у птиц, которые ведут свое происхождение именно от них. Может быть, многие динозавры являлись теплокровными животными?

Самым опасным хищником в ту эпоху был аллозавр. В верхнем юрском периоде он населял Северную Америку и Южную Европу. По своим размерам он не уступал хорошо известному нам хищнику мелового периода – тираннозавру. Он достигал 12 метров в длину и весил несколько тонн. Вооружен был этот хищный ящер зубами длиной 15 сантиметров и острыми, словно ножи, когтями на передних лапах. Он мог справиться даже с громадным брахиозавром, чья длина тела превышала 20 метров.

В юрском периоде, в пору безграничного господства динозавров, начнет формироваться и наш нынешний животный мир – появятся млекопитающие и птицы

Впрочем, ученые продолжают спорить об образе жизни аллозавра. Одни считают его пожирателем падали, другие – ловким охотником: объединившись в стаю, эти ящеры могли бы нападать на значительно более крупных животных. Строение черепа аллозавра подтверждает вторую версию: он гораздо прочнее, чем требуется падальщику. Такие нагрузки, которые он способен выдержать, возникали только тогда, когда приходилось разрывать еще живого, трепещущего ящера. Впрочем, пока нет надежных доказательств того, что аллозавры загоняли добычу стаей. Кем же он все-таки был, этот «царь животных» той эпохи?

Самым же известным представителем фауны юрского периода был, пожалуй, археоптерикс. Наличие оперения и крыльев выдает в нем птицу. Это – наиболее древняя птица, известная ученым. Ее возраст – 140 миллионов лет. Судя по строению зубов, таза и хвоста (наличие костей), она состояла в очевидном родстве с динозаврами. Так, у археоптерикса еще отсутствовал роговой чехол клюва – тот представлял собой вытянутую челюсть, усеянную мелкими, острыми зубами.

Но вот вопрос: умела ли летать первоптица? Одни ученые полагают, что благодаря своим мощным когтям археоптерикс взбирался на дерево и, бросившись с ветки, парил в воздухе, постепенно опускаясь на землю. Однако палеоэкологические исследования показали, что в том районе Германии, где впервые были обнаружены останки археоптерикса, именно в то время, когда там обитала первоптица, установился жаркий, сухой климат и, вероятно, не было никаких лесов – там нельзя было встретить даже дерева. Может быть, археоптерикс бросался с утесов, высившихся на берегу моря, и подолгу кружил в воздухе, слетая вниз? В 1999 году на страницах Nature появилась статья, авторы которой предположили, что археоптерикс мог взлетать даже с ровного места – с земли.

Трудно найти сколько-нибудь образованного человека, который не слышал бы имя археоптерикса, хотя на сегодняшний день обнаружено всего 11 более или менее хорошо сохранившихся его скелетов. Последняя находка сделана в 2011 году. Имя ее автора, как и место, где на этот раз отыскали скелет первоптицы, пока хранятся в тайне.

Теперь мы знаем, что гораздо ближе к современным птицам был конфуциусорнис, живший на 10 миллионов лет позже, уже в меловом периоде. Ископаемые остатки этой птицы величиной 30 сантиметров были обнаружены в 1993 году близ китайского города Бэйпяо (провинция Ляонин). Два года спустя описание находки появилось на страницах Chinese Science Bulletin. Эта птица получила название Confuciusornis sanctus, «священная птица Конфуция». Как оказалось, местность, где было сделано открытие, изобиловала остатками ископаемых птиц. Уже к 2000 году было найдено свыше тысячи экземпляров, относящихся к роду Confuciusornis . Еще какое-то количество их было похищено нелегальными «копателями».

Различные исследователи по-разному оценивают способность конфуциусорниса к полету. Ведь на его передних конечностях сохранились мощные, изогнутые когти. Это наводит на мысль о том, что эта птица еще не способна была взлетать с земли. Она карабкалась по деревьям, а затем прыгала с ветки и перелетала куда-нибудь. С другой стороны, судя по строению задних конечностей, ей было трудно цепляться ими за ветки. Кроме того, длинные маховые перья мешали ей лазить по дереву. Возможно, конфуциусорнис все-таки мог, разбежавшись, взлетать прямо с земли?

Кстати, еще одно открытие, сделанное в 2011 году, грозит окончательно поставить крест на «карьере» археоптерикса, ставшего первой в истории птицей. В Китае, в той же провинции Ляонин, были найдены остатки ящера, напоминавшего первоптицу. Анализ показал, что археоптерикс, как и его «двойник»,Xiaotingia zhengi , в некоторых отношениях ближе таким ящерам, как дейнонихозавры, чем позднейшим птицам, сообщает Nature. Неужели придетсявычеркнуть археоптерикса из числа птиц? А может быть, надо причислить к птицам еще и дейнонихозавров?

…Завершался же юрский период тем же, чем и начинался, – распадом громадного континента, на этот раз Гондваны. Уже к концу этого периода Африка, Антарктида и Индия оказались разделены океаном.

Парник мелового периода

В меловом периоде (135—65 миллионов лет назад) на Земле царил чрезвычайно жаркий климат. Во второй его половине (100—65 миллионов лет назад) вся планета превратилась в один громадный парник. Атмосфера Земли насытилась углекислым газом. Его содержание в 3—6 раз превышало современные показатели. Причиной были, прежде всего, многочисленные извержения вулканов, происходившие в зонах разлома континентов. Как же жилось обитателям нашей планеты – а тогда на ней господствовали динозавры – в эпоху глобального потепления?

В то время даже северные районы Аляски были покрыты пышной растительностью. Здесь произрастали папоротники, гинкго, хвойные деревья, цветковые растения. К северу от полярного круга, как показывают находки, водились крокодилы.

Меловой период по праву считается одной из самых теплых эпох, которые когда-либо знала Земля

Из-за отсутствия льдов в полярных областях характер морских течений был совершенно иным. Мировой океан в буквальном смысле слова был тихим, инертным. Вода плохо перемешивалась, а потому в глубинах океана ощущалась явная нехватка кислорода. Органический материал, опускавшийся на дно, – прежде всего, одноклеточные водоросли – практически не разлагался. Из-за избытка органики стремительно размножались водоросли и бактерии. Их было так много, что кислород перестал поступать в глубь морей. Это привело к массовому вымиранию морских животных.

Меловой период, как и предшествовавший ему юрский период, был царством рептилий. Они заселили практически все ниши, имевшиеся на планете. Им принадлежали суша, вода и воздух. Пожалуй, самыми известными из них были динозавры. Всего на сегодняшний день известно свыше 860 видов динозавров. Вместе с летающими ящерами (птерозаврами) и крокодилами они составляют подкласс архозавров – наиболее обширную и разнообразную группу пресмыкающихся, которая господствовала в меловом периоде. Эти ящеры являются предками современных птиц.

К числу самых крупных хищников, которые когда-либо населяли нашу планету, относятся самые известные животные той эпохи – тираннозавры. Они достигали 13 метров в длину и 5 метров в высоту. Но даже они во многом все еще остаются загадкой для ученых.

Так, специалисты продолжают спорить об образе питания тираннозавра. Большинство палеонтологов считают, что он охотился на других животных. Известны, например, кости со следами укусов тираннозавра. Можно предположить, что эти находки свидетельствуют о жестоких схватках, в которых ящер расправлялся со своими жертвами.

Но некоторые ученые, в том числе Джек Хорнер, консультант фильма «Парк юрского периода», считают, что тираннозавр питался падалью. Какие же аргументы они приводят в поддержку своей гипотезы?

Передние конечности тираннозавра были очень короткими. Если бы, преследуя добычу, он упал, то ему чрезвычайно трудно было бы подняться. Зубы тираннозавра не напоминали кинжалы, как у других хищных динозавров; они были закруглены. Такие зубы, скорее, нужны для размалывания костей и хрящей. В головном мозге тираннозавра был чрезвычайно развит обонятельный центр. По мнению Хорнера, Tyrannosaurus rex мог почувствовать запах падали с расстояния 40 километров. Его ноги не годились для того, чтобы преследовать добычу или стремительно нападать на нее, а ведь во время охоты ему постоянно приходилось бы совершать рывки. Зато на таких ногах легко было преодолевать большие расстояния в поисках падали.

Впрочем, чистые падальщики в природе редки. Как правило, животные, которые питаются падалью, готовы при случае расправиться с мелкой добычей. Кстати, расположение глаз у тираннозавра типично для тех животных, которые занимаются охотой. Глаза посажены близко друг к другу, а потому тираннозавр видел жертву обоими глазами одновременно и мог легко оценить расстояние до нее.

…В самом конце мелового периода произошла одна из наиболее страшных катастроф в истории нашей планеты. Тогда погибло множество видов животных. С лица Земли исчезли динозавры, птерозавры, плезиозавры и мозазавры (гигантские морские ящерицы), в то время как крокодилы, черепахи, ящерицы и змеи выжили.

Ученые выдвигают самые разные гипотезы, пытаясь объяснить этот феномен. Многие полагают, что причиной всему стало падение громадного метеорита на мексиканский полуостров Юкатан. Возможно также, что значительный урон флоре и фауне нанесли мощные вулканические извержения, происходившие тогда же, около 66 миллионов лет назад, на базальтовом плато Декан в Индии. Впрочем, палеонтологи давно спорят о том, не оказались ли динозавры на грани вымирания еще до этих событий.

Мы искренне полагаем, что все динозавры – на одно лицо. На самом деле эти животные чрезвычайно разнились – по своему внешнему виду, размерам, питанию и образу жизни. И вымерли они отнюдь не одновременно, и причины вымирания разных их видов могли быть свои. В этом нас убеждают результаты недавних исследований.

Примечательно, что в канун катастрофы, увенчавшей меловой период, многие виды динозавров, как выясняют палеонтологи, процветали. Разнообразие их форм по-прежнему было велико. Это касается и хищников, в том числе тираннозавров и коэлурозавров, и небольших травоядных динозавров, и динозавров, обитавших в Азии. Как полемично говорят некоторые палеонтологи, если бы не та экологическая катастрофа, то динозавры наверняка бы еще населяли нашу планету. В таком случае на Земле не нашлось бы места ни обезьянам, ни людям. Эти высшие формы млекопитающих просто не могли бы беспрепятственно развиваться.

Вероятно, процветавшие виды динозавров и впрямь стали жертвами глобальной катастрофы, другие же к этому времени почти вымерли. Так, численность некоторых крупных травоядных ящеров к концу мелового периода заметно сократилась. Например, за последние 12 миллионов лет мелового периода уменьшилось количество гадрозавров и цератопсов (рогатых динозавров). Впрочем, сделанные выводы касаются лишь животных, населявших Северную Америку. В Азии же, например, ничто не говорило о скором исчезновении гадрозавров. Очевидно, процессы, которые привели к вымиранию динозавров, были куда более сложными и разнообразными, нежели мы привыкли считать.

Палеонтолог из Цюрихского университета Маркус Клаус, автор исследования о динозаврах, опубликованного на страницах журнала Royal Society Biology Letters, так объясняет тогдашние события: «После глобальной катастрофы, длившейся чрезвычайно долго – такой, как падение метеорита, – все экологические ниши, в которых могли бы обитать очень крупные животные, на целые тысячелетия оказались уничтожены».Ведь многие растения так и не оправились от этой катастрофы, исчезли. Теперь для крупных травоядных животных попросту не хватало пищи. С их неизбежным вымиранием лишились добычи и крупные хищники. Мелкие же млекопитающие, которым пищи требовалось совсем не так много, могли выжить и в таких суровых условиях, питаясь либо травой, либо насекомыми и другими беспозвоночными. Конечно, конкуренцию в борьбе за оставшиеся экологические ниши им могли бы составить мелкие динозавры, но к концу мелового периода многие их виды уже вымерли – в борьбе за добычу их давно вытеснили… детеныши крупных хищных динозавров.

Как бы то ни было, ученые не могут до сих пор найти убедительного ответа на вопрос: почему множество мелких млекопитающих благополучно пережили падение метеорита на Юкатан, а из сотен видов динозавров не уцелел ни один? Почему?

Почему наступают ледниковые эпохи?

В далеком прошлом Земля не раз переживала длительные периоды оледенений, иногда покрываясь ледниками вплоть до экватора. О подлинных причинах тех событий ученые продолжают спорить и теперь. Почему льды вдруг начинали продвигаться из полярных областей в умеренные широты? Сколько раз такое случалось в истории нашей планеты? Почему вслед за ледниковыми эпохами наступали периоды потепления? И когда на Земле вновь изменится климат и ледники опять устремятся в умеренные широты?

Насколько нам известно, древнейший ледниковый период наступил на Земле около 2,4 миллиарда лет назад. Следы так называемого гуронского оледенения обнаружены в Канаде, Финляндии, США, Южной Африке и Индии.

А что было до этого? Геофизик из Стэнфордского университета Норман Слип предположил, что Земля впервые покрылась льдами еще около 4 миллиардов лет назад, то есть вскоре после своего возникновения. В последующие 2 миллиарда лет подобные события не раз повторялись. По гипотезе Слипа, это могло быть вызвано тем, что содержание парниковых газов в атмосфере Земли катастрофически понижалось после падения очень крупных метеоритов или же в результате процессов глобальной тектоники. В те времена на большей части планеты царила адская жара, а потому именно среди льдов, вероятнее всего, зародилась жизнь.

В позднем протерозое Земля пережила несколько периодов очень сильного оледенения, когда она буквально превращалась в «снежный ком». После того как планета, наконец, освободилась ото льдов, очередная ледниковая эпоха наступила лишь в ордовикском периоде. В то время громадный южный континент Гондвана, впоследствии вошедший в состав Пангеи, приблизился к Южному полюсу. Именно на территории современной Сахары и Северо-Западной Африки, оказавшихся в ту пору в окрестностях полюса, обнаружены следы тогдашнего оледенения. Возможно, оно и способствовало массовому вымиранию всего живого, которое произошло около 440 миллионов лет назад.

Земля не раз переживала длительные периоды оледенений, иногда покрываясь ледниками вплоть до экватора

В следующий раз Гондвана приблизилась к Южному полюсу около 300 миллионов лет назад. Тогда льды на долгое время сковали другие ее области – Аравийский полуостров и Индию. Через 20 миллионов лет размеры территории, покрытой ледниками, как полагают, значительно превысили площадь современной Антарктиды.

В юрском и меловом периодах на Земле установился жаркий климат. Но в последние 2,5 миллиона лет на планете регулярно повторялись периоды оледенений, сменявшиеся длительными потеплениями. Во время первых средняя температура была на 10—15° ниже, чем сегодня, а в пору потеплений – такой же, как и теперь. По оценке ученых, за это время климат более 20 раз менялся с холодного на теплый и наоборот.

Двадцать тысяч лет назад, в период вислинского оледенения, площадь, занимаемая ледниками во всем мире, была в три раза больше, чем теперь. Обширные области Северной Европы и Северной Америки были покрыты слоем льда, иногда достигавшим в высоту почти 3 километров.

Но вот уже 10 тысяч лет Земля вновь переживает эпоху потепления. К тому же в последние два столетия, с начала промышленной революции, средняя температура на планете вновь стала расти. Ледники отступают, тают даже льды Гренландии и Антарктиды. Но что будет «послезавтра»?

Загадка ледниковых эпох еще и теперь окончательно не решена. Ученые не могут объяснить, почему периоды оледенения регулярно повторяются – уж слишком сложны процессы, влияющие на климат нашей планеты, и слишком плохо мы знаем, каким был климат в далеком прошлом, для того чтобы мы могли описать эти процессы.

Возможно, причину наступления ледниковых эпох надо искать не на Земле, а в окружающем ее космическом пространстве? Может быть, периодически колеблется количество тепла, получаемого нашей планетой от Солнца? Или меняются параметры орбиты и Земля то немного приближается к Солнцу, то удаляется от него? Или же покачивается земная ось?

Сегодня наклон земной оси по отношению к орбите составляет 23,5°. Однако эта величина периодически меняется от 22,3 до 24,5°. Период колебаний составляет примерно 41 тысячу лет. Эти, казалось бы, незначительные изменения заметно влияют на времена года.

Кроме того, существуют циклы Миланковича. Еще в 1920—1930-х годах югославский геофизик Милутин Миланкович, проделав кропотливые расчеты, убедился, что в прошлом периоды потеплений и похолоданий на нашей планете во многом совпадали с тем, как менялось количество тепла, получаемого ею от Солнца.

Как предположил Миланкович, ледниковые эпохи наступают, когда количество тепла, которое получают в летний период области, лежащие в северных широтах, сводится к минимуму. А для разрастания ледников важнее, чтобы летние месяцы были холодными и выпавший за зиму снег не успевал растаять, нежели чтобы зимы были снежными.

Теперь ученые склонны рассматривать теорию Миланковича, скорее, как необходимое условие наступления ледниковых эпох, нежели их истинную причину. В самом деле, похолодание может начаться лишь, когда Земля находится в самой неблагоприятной части своей орбиты и получает солнечной энергии меньше, чем обычно. Но точный срок начала похолодания зависит от других факторов. Например, от процессов глобальной тектоники, а именно от движения континентов.

Когда в высоких широтах оказываются огромные континенты с вздымающимися на них горными системами, это меняет характер и воздушных, и морских течений, что может вызвать резкое изменение климата. Так, по мнению ряда ученых, одной из главных причин повторяющихся в последние миллионы лет оледенений стало то, что Антарктида переместилась в район Южного полюса. Если обратиться к далекому прошлому, то практически всякий раз, когда Земля покрывалась льдами, в окрестности одного из полюсов находился какой-либо континент.

Важнейшую роль в изменении климата играют и морские течения. Так, Северная Европа обязана своим мягким климатом Гольфстриму, омывающему ее. Если ледники, сковавшие сейчас Гренландию, растают и в северную часть Атлантического океана попадет большое количество пресной воды, то Гольфстрим, как показывают расчеты, может остановиться. Тогда всего за несколько лет температура в Северной и Центральной Европе заметно снизится. Наступит новый ледниковый период.

Причиной оледенений могут стать и катастрофические события. Не раз в истории нашей планеты на нее обрушивались крупные метеориты. После таких коллизий в атмосферу попадало громадное количество пыли и пепла. Эта завеса надолго закрывала небо, а потому Земля быстро остывала. Согласно расчетам, достаточно падения метеорита диаметром всего 10—15 километров, чтобы средняя температура понизилась на 20° и более.

Итак, нам по-прежнему неясно, почему наступают ледниковые эпохи. Уверенно можно сказать лишь следующее. Если раньше ледниковые эпохи считались внезапными катастрофами, которые были вызваны какой-то одной причиной, то теперь ученые исходят из того, что роковое стечение самых разных обстоятельств приводит к тому, что Земля время от времени покрывается льдами.

Как показывают расчеты, очередной ледниковый период мог бы начаться через полторы тысячи лет, если бы не большое количество парниковых газов, попавших в атмосферу в результате нашей промышленной деятельности. Но стоит ли этому радоваться? Человек вмешался в череду природных циклов, которым подчинялась Земля. Это делает наше будущее непредсказуемым.

Ждем новую часть света: «Эфиопо-Кению»?

«Крупнейшей строительной площадкой нашей планеты» геологи называют Восточно-Африканскую зону разломов. Эта грандиозная система разломов (сбросов) и грабенов (рифтов) протянулась на 6000 километров от Красного моря на севере до побережья Мозамбика на юге. Ширина ее местами достигает 300 километров, а высота окаймляющих ее горных стен – 1000 метров. По обеим сторонам от нее высятся многочисленные вулканы. Самые известные из них – гора Килиманджаро и Маунт-Кения.

Эта область – самый настоящий шов Земли. Неужели рано или поздно шов разойдется? И Африка разломится на две части? Так ли это?

Во многих уголках нашей планеты, как и здесь, на востоке Африки, вздымаются вулканы, выплескиваются потоки лавы, дрожит земля. Но это не ведет к рождению новых континентов. А может, все происходящее здесь – лишь отголоски того катаклизма, что произошел 30 миллионов лет назад, когда Аравийский полуостров отделился от Африки?

Земля только кажется нам недвижимой, мертвенной. На самом деле в ее недрах непрерывно продолжаются тектонические процессы. Одни плиты задевают друг друга, и их сшибка отзывается мощными сотрясениями Земли. Края других плит, словно переносимые конвейером, погружаются в глубь планеты.

В Эфиопии сейсмическая активность особенно высока. Так, менее чем за год, с 25 сентября 2005 года, когда на севере страны, в районе впадины Афар, внезапно разверзлась огромная трещина длиной до полукилометра, шириной 1,8 метра и глубиной до 60 метров, до 25 августа 2006 года, здесь произошло 163 землетрясения, образовались сотни новых расселин. Местами участки земной поверхности опустились на сотню с лишним метров. Земля растрескивается, как стекло, в которое бросили камень. Сейсмическая активность здесь такая же, как в районе любого срединно-океанического хребта. Но почему?

Расщелина в Афарском треугольнике

Здесь, в Эфиопии, рождается послезавтрашний день Африканского континента. Здесь намечается разлом между двумя частями Африки. На первый взгляд он кажется продолжением линии, разделяющей Африканскую и Аравийскую литосферные плиты. Начинаясь в Аденском заливе, он пролегает параллельно южному побережью Аравийского полуострова. В Красном море, между границами плит, он предстает в виде грабена глубиной до полутора километров, нашпигованного подводными вулканами. Здесь, как и в районе срединных хребтов в Тихом или Атлантическом океанах, образуется новая земная кора.

Поднимающаяся из недр Земли магма быстро затвердевает, раздвигая окружающие ее плиты. Они расходятся со скоростью до 2 сантиметров в год. Процесс спрединга – раздвижения двух плит – хорошо изучен на примере тонкой океанической коры. Он постоянно протекает в зоне срединно-океанических хребтов. Но такое возможно и на континентах, покрытых куда более мощной корой. Восточно-Африканская зона разломов – единственное место на нашей планете, где рождается новая континентальная кора. Это происходит на побережье Аденского залива.

Перед учеными воочию предстает то, что обычно скрыто от них глубоко под водой. Эта область планеты вызывает у них большой интерес. Здесь можно изучать процессы, которые сокрушили когда-то Лавразию, Гондвану и другие суперконтиненты Земли. Ведь пока ученым во многом неясно, как распадаются континенты. Здесь же их теоретические рассуждения воплощаются в жизнь.

Небольшая трещина, образовавшаяся некогда в Африканской плите, неуклонно расширяется по меньшей мере уже 20 миллионов лет. Однако за последние 2 миллиона лет происходящие здесь процессы заметно ускорились.

Начавшись на побережье Эфиопии, зона разломов минует теперь Аддис-Абебу, цепочку небольших озер и направляется к озеру Виктория. В виде гигантской буквы «ипсилон» она протянулась через всю Восточную Африку. К северу от озера Виктория расположен, пожалуй, самый большой «перекресток» Африки. Здесь сходятся три основных грабена, разламывающие континент на части. Уже сегодня геологи, работающие здесь, говорят не о двух частях единой Африканской плиты, а отдельно о Нубийской (к западу и северу от зоны разлома) и Сомалийской плитах.

Пройдет еще 10 миллионов лет, уверены многие геологи, и на географической карте появятся два новых континента, расположенные на месте одного современного. Один будет состоять из Западной и Центральной Африки, а другой – из нынешней Восточной Африки. Между ними будет простираться новое море или даже океан. Вероятно, Нил окажется отрезан от своих истоков, а может, изменит направление своего течения и будет впадать в Индийский океан.

Некоторые ученые полагают, что Африка начала понемногу растрескиваться сразу после того, как около160 миллионов лет назад от этого континента стала отделяться чуть ли не целая его половина – Южная Америка. По мнению других специалистов, земная кора начала разламываться здесь после серии катастрофических извержений вулканов.

Скептики же имеют на сей счет свое особое мнение. Они не согласны с тем, что нынешние события должны предвещать то, что случится через многие миллионы лет. Может быть, и впрямь мы имеем дело лишь с отголоском тех бурных процессов, что привели когда-то к отделению Аравийского полуострова от Африки? И вся нынешняя сейсмическая и вулканическая активность в Восточно-Африканской зоне разломов – лишь афтершок той великой катастрофы, породившей Красное море?

Пытаясь понять будущее, ученые еще дальше заглядывают в прошлое. Так, когда Южная Америка отделилась от Африки, этому тоже предшествовало появление тройной системы рифтов, соединявшихся в виде буквы «ипсилон». Центр этой системы находился тогда в районе современного Гвинейского залива. Один ее рукав протянулся на запад, другой – на юг, а третий – на северо-восток. Громадный континент разломился вдоль линии, образованной первыми двумя рукавами. Третий, протянувшийся посредине Африки, на протяжении миллионов лет был заполнен морем, но, когда уровень Мирового океана понизился, оказался отрезан от него и со временем пересох. Теперь об этом желобе шириной в 100 километров напоминает лишь мощный слой осадочных отложений, заполнивших его. Возможно, тектонические процессы утихнут и в восточной части Африки, и континент сохранит свои прежние очертания.

Характер движения современных литосферных плит также говорит против рождения нового материка, которому некоторые уже дали название «Эфиопо-Кения». Африка словно зажата в тисках. Атлантический океан понемногу расширяется. В зоне срединного хребта, пролегающего по его дну, постоянно рождается океаническая кора, и под ее давлением Африканская плита дрейфует на восток, перемещаясь со скоростью около 3 сантиметров в год. В свою очередь, Индо-Австралийская плита напирает на Африку с востока, сдвигаясь в западном направлении со скоростью почти 2 сантиметра в год. Даже если Африка разломится на две части, то, испытывая мощное давление с обеих сторон, эти части так и не отделятся окончательно друг от друга.

Впрочем, история нашей планеты не раз опровергала подобные теоретические выкладки. Так, 100 миллионов лет назад от побережья Восточной Африки оторвался миниатюрный континент – Мадагаскар и, несмотря на мощное противодействие той же Индо-Австралийской плиты, все-таки «отплыл» в сторону Индийского океана. Тогда давление магмы, изливавшейся при разломе континентальной коры, оказалось сильнее, чем противодействие соседней плиты, возвращавшей Мадагаскар на его «законное место».

Земля – это Гея?

Что такое Земля? Каменный шар, покрытый растительностью, или живой организм? Быть может, наша планета реагирует на все, что происходит с ней? На все, что делает человек?

Еще в 1960-х годах эту странную гипотезу («Земля – живой организм») предложили американский микробиолог Линн Маргулис и британский химик, биофизик и медик Джеймс Лавлок. Тогда она стала предметом насмешек. Но со временем все больше ученых соглашаются с этим радикальным взглядом на природу нашей планеты. Что побудило их переменить мнение? Какие доводы можно привести в поддержку этой на первый взгляд безумной идеи?

Когда-то древнегреческий философ Платон утверждал, что Космос более всего похож на живое существо и все остальные существа являются лишь его частью. Две тысячи лет спустя, в XVIII веке, Джеймс Геттон, один из отцов современной геологии и медик по образованию, также описывал Землю как «сверхорганизм», как особую «физиологическую систему».

Но на протяжении последних столетий ученые, и верно, привыкли относиться к Земле как к мертвому каменному шару, который, повинуясь законам механики, кружит по просторам Вселенной. Однако в ХХ веке это механистичное мировоззрение было поколеблено. Одной из гипотез, пробивших брешь в бастионе науки, которая вознесла человека в центр мироздания, стала гипотеза Геи (она названа так в честь греческой богини Земли). В чем ее суть?

В 1979 году в своей книге «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле» Лавлок писал: «Гея – сложная, целостная система, которая охватывает земную биосферу, атмосферу, океаны и почву. В своей совокупности она образует кибернетическую систему, которая стремится к тому, чтобы на нашей планете установились оптимальные физические и химические условия». Земля, как любой организм, способна к саморегуляции. Неужели земная твердь – это одно огромное живое тело?

Платон утверждал, что Космос более всего похож на живое существо, и все остальные существа являются лишь его частью

Как же протекают процессы саморегуляции на нашей планете? Главная цель Земли-Геи – поддерживать условия, необходимые для сохранения и развития жизни. Природа не заботится о благе какого-то одного вида, пусть даже тот и считает себя ее «венцом».

Основными параметрами, на которые способна влиять Земля, являются средняя температура на планете, состав атмосферы и соленость Мирового океана. В их регуляции деятельно участвуют и живые организмы. Лишь за счет взаимодействия живой и неживой материи достигается обратная связь. Как это происходит? Как, например, регулируется температура?

Со времени возникновения Земли количество солнечного света, получаемого ею, возросло примерно на четверть, но средняя температура на планете повысилась не так значительно. Важнейшую роль в ее регуляции играет такая характеристика, как альбедо – способность земной поверхности отражать падающий на нее свет. Зависит альбедо от разных причин – от площади, занимаемой льдами в высоких широтах, от облачности, а всё это, в свою очередь, обусловлено целым рядом факторов.

И тут многое определяется организмами, населяющими планету, прежде всего фитопланктоном. Многочисленные крохотные водоросли не только потребляют углекислый газ, но и выделяют диметилсульфид. Его частицы служат центрами конденсации облаков. Когда наступает период потепления, водоросли разрастаются, и в атмосферу попадает все больше диметилсульфида. Земля окутывается облаками, которые отражают все больше солнечного света, а потому средняя температура вновь понижается. Это лишь один из факторов, влияющих на температуру на Земле. Наша планета, можно сказать, – это живой термостат.

Другой пример. Почему соленость Мирового океана остается неизменной? Сегодня этот показатель составляет примерно 3,4 %, что оптимально для морских животных. Если бы соленость превысила 4 %, это привело бы к массовому вымиранию всего живого в морях, поскольку нарушилась бы нормальная жизнедеятельность клеток – основы основ любых организмов. Очевидно, на протяжении миллионов, если не миллиардов лет показатель солености морской воды почти не менялся.

Но почему? Ученые подсчитали, что ежегодно вместе с речной и дождевой водой в моря попадает около 2,75 миллиарда тонн минеральных солей. Речные потоки и струи дождя вымывают их из горных пород и осадочных отложений. Итак, количество соли в морях из года в год прибывает, а степень солености воды ничуть не меняется, оставаясь значительно ниже критической величины. Даже катастрофические события – падения крупных метеоритов или длительные эпохи оледенения – не нарушали работу этого таинственного механизма, который ограничивает количество соли в морях.

Очевидно, есть некая система регуляции, поддерживающая соленость морской воды на неизменном уровне. Как выяснилось, ключевую роль играют такие микроорганизмы, как кокколитофориды – одноклеточные водоросли, важнейшие продуценты органического вещества в морях и океанах. Они и накапливают соли кремниевой кислоты или углекислый кальций в своих известковых пластинах, которые после их отмирания опускаются на дно. Именно из них и сложены мощные – высотой в несколько сотен метров – пласты известняков, образующие современные океанические отложения и материковые породы. Так, соль, пополняющая воду морей и океанов, изымается из нее, и благодаря этому солевой баланс поддерживается в равновесии.

Еще один пример: содержание кислорода в атмосфере. Кислород легко вступает в реакцию с другими веществами и изымается из воздушной оболочки. Тем не менее количество атмосферного кислорода на протяжении многих миллионов лет остается на неизменном уровне. Свидетельством тому – воздушные включения, которые обнаруживают в янтаре или образцах льда, извлеченных с большой глубины, например из гренландских ледников. Состав этого «доисторического» воздуха мало чем отличается от состава современного воздуха. Авторы гипотезы объясняют этот удивительный факт тем, что биосфера Земли – совокупность живых организмов, населяющих нашу планету, – сама поддерживает концентрацию кислорода на неизменном уровне.

В принципе, человек – единственный вид животных, способный ради своего блага вмешиваться в «процессы обмена веществ», протекающие на Земле. Наш шанс – в том, что мы поймем суть этих процессов и научимся влиять на них для того, чтобы поддерживать спасительное для всего живого равновесие.

Между тем в 2006 году Лавлок выпустил свою, пожалуй, самую пессимистичную книгу: «Месть Геи. Почему Земля защищается?» По его мнению, в ближайшие десятилетия нас ждет резкое и бесповоротное изменение климата. Льды в Арктике окончательно растают. Если сейчас ледяной щит, который сковывает Северный океан, отражает до 90 % падающих на него лучей, то после его таяния вся эта солнечная радиация будет поглощаться морской водой и способствовать дальнейшему разогреву планеты. К концу XXI века, полагает Лавлок, миллиарды людей погибнут из-за климатической катастрофы. Немногие уцелевшие переберутся в полярные области, где еще можно будет жить. До сих пор, подчеркивает ученый, механизм саморегуляции Земли лишь способствовал выживанию человека. Но теперь, когда «чудодейственный прогресс» наделил нас невиданной прежде мощью и нам уже по силам уничтожить всю планету, человек стал опасен для Земли.

Остановить происходящее невозможно. Выбросы в атмосферу парниковых газов продолжают нарастать, и это приведет нашу цивилизацию к такому же печальному концу, который когда-то был уготован и динозаврам.

Каким будет мир через сотни миллионов лет?

Через каждые полмиллиарда лет все континенты сходятся воедино. Впрочем, до сих пор неясно, где произойдет их очередная «встреча». За последние десятилетия ученые весьма точно определили скорость и направление перемещений, которые потихоньку совершают континенты. Но позволит ли это понять, как будет выглядеть мир через сотни миллионов лет?

По одной из гипотез суперконтиненты неизменно образуются в одной и той же области нашей планеты. В свое время Атлантический океан возник после того, как вначале Пангея, а потом и ее обломок, Гондвана, распались на отдельные части. Сейчас Африка и Южная Америка неуклонно дрейфуют, каждый год отдаляясь друг от друга еще на несколько сантиметров. Но если когда-нибудь они повернут вспять, то со временем снова сомкнутся, расположившись там же, где когда-то простиралась Пангея.

Будущая Земля может быть такой

Эта гипотеза лежит, например, в основе модели, которую несколько лет назад представил геофизик Кристофер Скотезе из Техасского университета. По его расчетам, через 40 миллионов лет Австралия столкнется с Юго-Восточной Азией. В последующие 25—75 миллионов лет она, сместившись поначалу в сторону Индонезии и Малайзии, повернется против часовой стрелки, надвинется на Филиппины и окончательно сольется с Азией.

Африка расколется на две части. Восточная ее часть сольется с Индией, а весь остальной континент поплывет на север. Примерно через 50—60 миллионов лет Африка и Европа соединятся. Их столкновение породит новую горную систему, Средиземноморские горы – такие же высокие, как Гималаи. Само Средиземное море исчезнет, а на карте появится новый континент – Афразия. Кстати, в результате этой коллизии современная Евразия немного повернется по часовой стрелке. Так что Сибирь будет располагаться южнее, чем теперь.

Антарктида же начнет перемещаться на север, постепенно теряя льды. За 100 миллионов лет она пересечет Индийский океан и еще через 50 миллионов лет вклинится между Мадагаскаром и Индонезией. После этих «перестановок» Индийский океан станет «внутренним морем». Таяние ледяного щита Антарктиды приведет к тому, что уровень Мирового океана повысится метров на сто. Под водой скроются дельты всех современных рек. Будет затоплена Амазонская низменность.

Вообще же будущее Америки предсказать сложно. Сейчас эта часть света каждый год удаляется от Европы и Африки еще на несколько сантиметров. Однако Скотезе полагает, что через 50 миллионов лет Америка развернется и начнет дрейфовать в сторону Афразии, поскольку на западной окраине Атлантического океана образуется зона разлома, которая протянется с севера на юг. Примерно через 200 миллионов лет с Африкой столкнется Ньюфаундленд, а через некоторое время и Бразилия примкнет к Южной Африке. Южноамериканский континент повернется вокруг мыса Доброй Надежды, словно гимнаст, выполняющий упражнение на перекладине, и своими «ногами» – Патагонией – дотянется до Индонезии.

Пройдет еще 50 миллионов лет, и почти все части суши сольются воедино. Возникнет новый суперконтинент. По гипотезе Скотезе, он будет напоминать собой огромный бублик, поскольку материки, соединившись, образуют кольцо. Ученый дал ему название Pangдa Proxima , «Пангея Следующая». Расстояние от Пекина до Буэнос-Айреса сократится вдвое. Нигерия окажется рядом с США. Австралия, по одной версии, расположится возле Южного Китая, а по другой версии, соединится с Антарктидой и окажется чуть в стороне от суперконтинента, к югу от него.

А может быть, никакого поворота материков (в частности, Америки) и не произойдет? Место их встречи перемещается по поверхности планеты, а потому обломки распавшейся некогда Пангеи, совершив оборот вокруг Земли, снова соберутся воедино уже на другом ее конце. В таком случае Атлантический океан продолжит расширяться, а Америка – двигаться в сторону Азии.

Эта гипотеза лежит в основе моделей будущего, которые представили австралийский геофизик Сергей Писаревский, а также Рой Ливермор из Кембриджского университета и Пол Хофман. В их расчетах Америка и впредь будет двигаться в том же направлении, что и теперь. В конце концов, это приведет к тому, что Тихий океан исчезнет. Северная и Южная Америка достигнут Азии и сольются с ней, образовав новый огромный континент – Амазию. Австралия переместится на север. Антарктида, по сценарию Писаревского и Хофмана, останется на том же месте, что и теперь. Ливермор же полагает, что она станет частью нового суперконтинента, который он назвал «Новопангея».

В 2012 году журнал Natureопубликовал еще одну гипотезу, предвещающую судьбу всех материков. Как полагает американский исследователь Росс Митчелл, новый суперконтинент будет располагаться под углом примерно 90° по отношению к своему предшественнику. Его центр окажется где-нибудь в Тихом океане. Зато Карибское море и Северный Ледовитый океан исчезнут.

В принципе, ученым известно не так много о том, где находились древнейшие суперконтиненты. Так, анализируя магнитные характеристики минералов, Митчелл и его коллеги пришли к выводу, что Пангея располагались почти перпендикулярно по отношению к существовавшей до нее Родинии. По их мнению, такая необычная конфигурация вызвана тем, что через каждую пару сотен миллионов лет меняется характер движения твердого вещества в мантии нашей планеты, а именно оно и является тем транспортом, который перемещает континенты.

Уже сейчас вовсю идет строительство нового суперконтинента: Северная и Южная Америка надвигаются друг на друга, а остатки громадного южного континента – Гондваны – сближаются с Евразией. Некогда Индия состыковалась с ней, Африка стремится слиться с Европой, да и Австралия перемещается теперь на север.

Многое, конечно, может вмешаться в расчеты ученых, нарушить их. Что, если одна из плит когда-нибудь разломится, как это и происходит сейчас с Африканской плитой, и ее обломки будут сталкиваться с другими плитами или сливаться с ними, перечеркивая скрупулезные выкладки геофизиков? Эти обломки могут даже изменить свое направление движения и вернуться туда, откуда и прибыли.

В любом случае появление нового суперконтинента разительно изменит климат нашей планеты. В «Пангее Предыдущей» климат был резко континентальный. Лето в умеренных широтах стояло очень жаркое, а зимой воцарялись 20—30-градусные морозы. В зимние месяцы Пангея утопала в снегах, а с приходом весны обширные области суши скрывались под водой.

Наконец, еще одна гипотеза переносит нас на миллиард с лишним лет вперед – в ту эпоху, когда на нашей планете уже успеют распасться два-три не рожденных пока суперконтинента. К этому времени недра Земли заметно остынут, вещество мантии будет все хуже перемешиваться, а значит, стихнет и движение плит. Кроме того, Солнце будет все сильнее прогревать поверхность Земли, поскольку его температура возрастет. Все океаны и моря испарятся, выкипит и испарится даже вода, которая содержалась в мантии и смазывала движущиеся плиты. Через 2 миллиарда лет Земля станет мертвой планетой.

А человечество? Оно исчезнет с лица Земли гораздо раньше. Увы, ни Бог, ни боги не защитят людей от императива биологии. Люди проиграют конкурентную борьбу некоторым другим видам животных, которым примутся помогать сами природные стихии. Так человек станет еще одним неудачником эволюции, пополнив список аммонитов, белемнитов и иже с ними.

В глубь планеты

Путешествие к центру Земли

В романе Жюля Верна герои спускаются в кратер вулкана, чтобы достичь глубин нашей планеты. На самом деле в ее недрах царит адская жара, а потому ученые могут совершить лишь воображаемое путешествие к центру Земли, используя результаты спутниковых наблюдений, компьютерные модели, данные сейсмических исследований. Что же нового открывается им?

Земля покрыта тонкой оболочкой – корой, которая на суше гораздо мощнее, чем под океанами. Земная кора – лишь «кожа» нашей планеты. Многие геологические феномены «коренятся» не здесь – они обусловлены процессами, протекающими глубоко в недрах Земли, в ее мантии, на долю которой приходится 82 % объема всей планеты.

Исследование мантии принесет еще немало неожиданных открытий. Лишь верхняя ее часть как будто не таит ничего особенного. Вместе с корой она образует литосферу, состоящую из отдельных фрагментов – плит. Эта область Земли хорошо изучена. Но уже в 50—100 километрах от поверхности планеты начинаются загадки. Там простирается астеносфера. Она разделяет верхнюю и нижнюю, более плотную часть мантии и заканчивается на глубине 250—350 километров от земной поверхности. При распространении сейсмических волн она ведет себя как громадный амортизатор.

Почему это происходит? Объяснение кроется в свойствах мантии. Несмотря на то что этот слой разогрет до очень больших температур, он ничуть не является жидким. Горные породы, слагающие его, находясь под чудовищным давлением, остаются твердыми, но при этом становятся пластичными, даже текучими. И именно эти их свойства – пластичность, текучесть – обусловливают процесс конвекции, движущую силу важнейших геологических событий, совершающихся на планете. Без него невозможны были бы ни землетрясения, ни извержения вулканов. Конвекция вызывается перепадами температуры в мантии Земли. Этот круговорот вещества, как принято считать, обеспечивает движение литосферных плит. Но почему тогда их скорость так заметно разнится? В рамках традиционной теории глобальной тектоники плит ответить на этот вопрос не удается.

Строение Земли

В 2010 году на страницах журнале Science появилась гипотеза американских и австралийских ученых (руководитель – Ваутер Шелларт), которая переворачивала с ног на голову прежние представления, зато объясняла, почему литосферные плиты движутся по-разному. Ее авторы обратили внимание на то, что плиты перемещаются тем медленнее, чем они меньше. Точно так же скорость субдукции зависит от размера плит, пропорциональна ему. Так, может быть, не скорость конвективных потоков в мантии, а размеры зоны субдукции задают темп движения плит? Чем шире эти разверзшиеся на дне океана проемы, тем быстрее в них исчезает земная кора. Очевидно, многие геологические процессы регулируются «сверху вниз», а вовсе не из недр Земли, как считалось прежде.

Эта гипотеза объясняет, почему Индо-Австралийская и Тихоокеанская литосферные плиты, а также плита Наска движутся заметно быстрее, чем Африканская и Евразийская плиты и плита Хуан-де-Фука. Она объясняет и движение исчезнувшей плиты Фараллон, которая почти полностью погрузилась в глубь мантии, а ее обломки продолжают пододвигаться под Северную и Южную Америку. За 50 миллионов лет скорость ее движения снизилась с 10 до 2 сантиметров в год. Очевидно, причина в том, что ширина зоны субдукции за это время уменьшилась с 14 тысяч километров до 1400.

Чем дальше мы проникаем в глубь Земли, тем больше это напоминает нисхождение в ад. Здесь царят дьявольская жара и чудовищное давление. Уже в верхнем слое мантии температура повышается до 1000 °C, а давление возрастает с одного до 24 гигапаскалей – это примерно в 240 тысяч раз выше атмосферного давления.

В этих условиях не выдерживают даже минералы и горные породы. При таком давлении они не могут расплавиться, но зато меняется их структура. Она становится все более компактной. Это удалось выяснить, анализируя движение сейсмических волн.

Например, уже на глубине 410 километров оливин – минерал, из которого по большей части и состоит мантия, – превращается в свою модификацию, вадслеит, имеющий тот же химический состав. Еще через 100 километров мы встречаем новую модификацию оливина – рингвудит.

На глубине свыше 1000 километров даже железо переходит в другое состояние. Теперь отдельные электроны его атомов образуют пары. В зависимости от того, обладают ли электроны, составившие эти пары, одинаковым спином (иными словами, вращаются ли они в одном и том же направлении), решительно меняются свойства минералов, содержащих железо, в частности их плотность, теплопроводность, а также скорость распространения в них сейсмических волн.

Железо находится в подобном состоянии, как выяснилось недавно, в обширной области, на глубине от 1000 до 2200 километров – а там уже начинается нижняя мантия. Давление постепенно возрастает с 24 до 120 гигапаскалей, а температура повышается с 1000 до 3500 °C.

На расстоянии примерно 2900 километров от поверхности Земли начинается земное ядро. Согласно расчетам, оно состоит из железа и никеля. Его внутренняя часть является твердой, а обволакивает эту сердцевину железоникелевый расплав. Он постоянно перемешивается, здесь и генерируется мощное магнитное поле – защитный экран нашей планеты. Характер течений в жидкой части ядра еще не до конца понятен ученым, а без этого невозможно исчерпывающе объяснить природу магнитного поля Земли.

Что уж там говорить! Мы только начинаем понимать, как ведут себя железо и никель в тех необычных условиях, которые царят в ядре Земли. Например, ученым давно было известно, что волны во внутренней части ядра движутся необычайно медленно – так, словно она является не твердой, как принято считать, а мягкой или, точнее, вязкой. Кроме того, скорость распространения волн выше, если они пересекают ядро с севера на юг, и ниже, если отклоняются от этой оси.

Судя по компьютерной модели, представленной в 2007 году российскими и шведскими исследователями, при тех чудовищных давлениях и температурах, что царят в глубине ядра, атомы железа принимают странную конфигурацию. Они образуют так называемую объемноцентрированную кубическую решетку. Чтобы представить, как это выглядит, надо вспомнить знаменитую скульптуру «Атомиум», установленную полвека назад в Брюсселе. Отдельные кубы этой кристаллической структуры довольно слабо связаны со своими соседями. Они могут смещаться в сторону, этим и объясняется пластичность внутренней части ядра. В то же время такая структура никак не сказывается на работе «магнитной динамо-машины».

В том же 2007 году в Science были опубликованы результаты лабораторного эксперимента другой международной группы исследователей. Ей удалось изучить поведение сплава никеля и железа в условиях, которые царят на расстоянии 4000 километров от поверхности Земли – при температуре свыше 3200 °C и давлении более 225 гигапаскалей. Рентгеновский анализ в самом деле показал изменение гексагональной структуры сплава на объемноцентрированную, благодаря чему его плотность уменьшилась на 2 %. Так было доказано, что земное ядро состоит из особой модификации железа.

Тем не менее ученые по-прежнему пока еще очень далеки от того, чтобы окончательно понять процессы, протекающие в ядре нашей планеты, а также в ее мантии. Наоборот, любое новое открытие порождает все новые вопросы. Путешествие к центру Земли продолжается, и конца ему пока не видно.

Где прячутся мантийные струи?

Никто не видел воочию, что происходит в недрах планеты. Даже удивительно, что в наши дни, когда роботы движутся по поверхности Марса, а межпланетные аппараты исследуют далекий Титан, человек не сумел углубиться в недра Земли хотя бы на полтора десятка километров. Лишь косвенные наблюдения позволяют судить о любопытнейших процессах, протекающих совсем неподалеку от нас.

Вот один из таких феноменов – мантийные струи (плюмы), потоки горячего вещества, притекающие из нижних слоев мантии. Все начинается с тонкой струйки шириной от 10 до 100 километров. Температура вещества, составляющего ее, на 100—300° выше, чем температура окружающих ее пород. Миновав вязкую мантию и достигнув твердой литосферы, она заметно расширяется, напоминая теперь шляпку гриба. Там, где подобные струи прорываются к поверхности Земли, они порождают особую форму вулканизма – так называемые «горячие точки» (Hot Spots ). Такие вулканы располагаются не по краям литосферных плит, а посредине – там, где, как считалось в рамках теории глобальной тектоники, их не должно было быть.

Чаще всего эти вулканы встречаются на островах, затерянных где-нибудь в океане. Образуются целые цепочки подобных островов. Один из самых ярких примеров – Гавайские острова. Геологические исследования показывают, что в таких цепочках чем дальше острова оказываются от действующего вулкана, тем выше их возраст. Как правило, на самых древних островах находятся давно погасшие вулканы.

В 1963 году канадский геофизик Джон Тьюзо Уилсон связал это наблюдение с дрейфом литосферных плит. По его предположению, источник магмы, изливающейся при извержении подобного вулкана, скрывается в глубине мантии – гораздо глубже, чем при извержении обычных вулканов. В таком случае этот вулкан (назовем его сейчас «вулкан гавайского типа») движется вместе с литосферной плитой и извергается до тех пор, пока магма, притекающая из глубины мантии, не перестает его питать. Постепенно этот вулкан смещается в сторону от «горячей точки», и раскаленная магма, в конце концов, прожигает новый участок земной поверхности. Так образуется новый действующий вулкан, а прежний прекращает свою деятельность, гаснет. Через какое-то время все повторяется. Рождается очередной вулкан.

Нижняя мантия суперплюма

В 1971 году эту гипотезу дополнил американский геофизик Джейсон Морган. Он предположил, что восходящие потоки раскаленного вещества зарождаются в нижней части мантии. Эта догадка позволила объяснить, почему при извержении вулканов гавайского типа химический состав базальтовых лав, достигающих поверхности Земли, заметно отличается от состава базальтов, оказывающихся на поверхности при извержении обычных вулканов.

В последующие десятилетия, используя результаты сейсмических наблюдений и компьютерных моделей, ученые сумели во многом описать эти потоки вещества – мантийные струи. Обнаружено уже около полусотни подобных струй. Они располагаются под Гавайскими островами, Исландией, горами Эйфель на западе Германии и горой Этна на Сицилии.

Наблюдения показали, что есть два типа мантийных струй. Одни – в районе Азорских островов, Таити, Самоа – зарождаются на границе с ядром Земли, на глубине 2900 километров, и пересекают всю мантию. Другие – например, в Эйфеле – образуются в зоне, разделяющей верхнюю и нижнюю мантию, на глубине 410—660 километров от земной поверхности.

Возможно, помимо обычных мантийных струй земную мантию рассекают и громадные потоки раскаленного вещества – так называемые суперплюмы, суперпотоки. Только этим можно объяснить возникновение в далеком прошлом громадных базальтовых плато – таких, как плоскогорье Декан в Индии (его площадь достигает миллиона квадратных километров). Сегодня многие ученые связывают появление этого плато, образовавшегося около 66 миллионов лет назад, с «горячей точкой», которая находится теперь под островом Реюньон, хотя эта гипотеза и вызывает немало споров.

Другой пример. Около 250 миллионов лет назад свыше 2 миллионов квадратных километров территории Сибири было покрыто слоем лавы – результатом мощных вулканических извержений. Возможно, именно они стали причиной массового вымирания животных на исходе пермского периода (299—251 миллион лет назад), когда исчезли 95 % всех видов, обитавших в тогдашних морях, и две трети видов, населявших сушу. Обширные базальтовые плато имеются также в Китае (район горы Эмэйшань) и Бразилии (район реки Парана).

На рубеже 1980-х и 1990-х годов была опубликована гипотеза Роберта Шеридана из Ратгерского университета и Роджера Ларсона из университета Род-Айленда. Согласно их предположению, особую активность суперплюмы проявляли в меловом периоде, около 120 миллионов лет назад. В пользу этого свидетельствуют резкие колебания тогдашнего уровня моря, усиленное образование океанической коры, стремительное раздвижение морского дна, прекращение смены магнитных полюсов, повышение средней температуры на планете. Главный очаг активности находился в западной части Тихого океана. По оценке исследователей, эта область достигала в поперечнике нескольких тысяч километров – в десятки раз больше территории, затрагиваемой деятельностью обычных мантийных струй.

Ученые продолжают спорить о том, существуют ли на самом деле суперплюмы. В новейшей научной литературе это понятие применяется лишь к двум регионам планеты. Предполагается, что одна из этих гигантских струй находится в западной части Тихого океана – там, где выявлен аномально большой приток тепла из глубин планеты к ее поверхности и располагаются четыре «горячие точки», – а другая скрывается под Восточной Африкой.

По одной гипотезе, такие струи, словно громадный поток Амазонки, образуются за счет слияния нескольких мелких струек-«речушек», которые, устремляясь наверх, к «воздушному океану», соединяются друг с другом. Однако сейсмические наблюдения не подтвердили этой догадки.

Другую гипотезу предложили Венди Панеро и ее коллеги из университета штата Огайо. По их мнению, важную роль в зарождении гигантских восходящих потоков вещества играют многочисленные обломки древних континентальных плит, скапливающиеся в нижней части мантии, что нарушает привычный ход протекающих здесь процессов. Участки мантии, где образовались подобные потоки вещества, с самого начала незначительно отличались по своему химическому составу от соседних областей. Они содержали предположительно от 10 до 13 % железа вместо 10—12 %, как остальная часть мантии. Громадные мантийные потоки – это, вероятно, потоки вещества более плотного, нежели в остальной мантии. Обычно такое вещество погружается в глубь менее плотного – в глубь мантии – и расширяется. Но здесь они зародились там, куда в результате процесса субдукции опускаются куски литосферных плит. По этой причине суперплюмы, полагает Панеро, не могут стронуться с места на протяжении последних 200 миллионов лет – со времен распада Пангеи, хотя окружающее их вещество мантии непрестанно движется вокруг них.

Исследование мантийных струй только начинается. Пока разрешающая способность современных приборов слишком мала, чтобы увидеть во всех подробностях то, что происходит не на Марсе или Титане, а всего в сотне километров от нас. Но это лишний раз убеждает нас в том, что география – физическая география Земли – и в XXI веке останется одной из важнейших наук. Нас могут ждать новые крупные открытия!

Сдвигаются ли «горячие точки»?

Вся планета неизменно пребывает в движении. Все литосферные плиты, составляющие зримую поверхность Земли, перемещаются в разные стороны. «Горячие точки» считались единственными «твердыми опорами» в этом неустойчивом мире. Однако новые открытия заставляют усомниться в этой догме. Может быть, всю теорию глобальной тектоники плит придется переписывать заново?

«Горячими точками» называют центры вулканической активности, расположенные вдали от краев литосферных плит. Впервые об их существовании заговорил полвека назад Джон Тьюзо Уилсон. Температура участка мантии, расположенного непосредственно под «горячей точкой», заметно выше, чем соседних участков. Раскаленная струя вещества постепенно прорезает литосферную плиту и изливается на поверхность Земли. Образуется вулкан. Ну а поскольку плиты постоянно движутся, эта струя, в конце концов, оказывается в стороне от него. Плита ведь переместилась вперед. Тогда струя прорезает надвинувшуюся на нее часть плиты и снова пробивается наверх. Так появляется новый вулкан, в стороне от первого. Чаще всего подобный вулкан возникает на дне океана, поскольку здесь земная кора заметно тоньше, чем на суше. Однако он выбрасывает такое количество лавы, что вокруг него образуется целый остров. Со временем процессы эрозии разрушают и сам вулкан, и остров из отвердевшей лавы, что возник возле него. Через миллионы лет морская гладь поглощает весь этот истертый ветром и водой клочок суши. Такова, например, и судьба Гавайских островов.

Уже к концу 1970-х годов большинство геологов приняли эту гипотезу. Ведь она могла объяснить многие детали глобальной тектоники плит, остававшиеся еще непонятными. Почему, например, вулканы образуются не только по краям литосферных плит, но и посреди них?

Точное количество «горячих точек» неизвестно, поскольку геофизики пока не научились выявлять небольшие мантийные струи. Поэтому в научной литературе бытуют разные цифры. Однозначно – путем сейсмологических наблюдений – обнаружено примерно полсотни мантийных струй и соответственно «горячих точек». Они располагаются по всему земному шару – от Канарских островов до Йеллоустона, от Азорских островов до островов Галапагос.

Одна из «горячих» точек Земли– Гавайские острова. Вид из космоса

«Горячие точки» очень заинтересовали ученых, занимающихся палеогеографией. По тому, как на протяжении миллионов лет менялось расположение вулканов, вытянувшихся теперь в виде цепочки островов, можно реконструировать скорость движения литосферных плит. Так, в случае с Гавайскими островами она равняется сейчас 8,5 сантиметра в год. Около 400 тысяч лет назад прямо над «горячей точкой» находился остров Гавайи, крупнейший остров архипелага, а 3 миллиона 700 тысяч лет назад над ней располагался остров Оаху.

Сейчас «горячая точка» находится примерно в 35 километрах от острова Гавайи, в районе подводного вулкана Лоихи. Здесь еще нет острова, он только растет, его контуры лишь угадываются под водой. Пока от поверхности моря его отделяет 900 метров. Но, по расчетам геологов, уже через несколько миллионов лет вершина вулканического конуса, образовавшегося здесь, будет возвышаться над океаном на 4000 метров. В общей сложности его высота, если учесть подводную часть, достигнет 10 тысяч метров. Это больше, чем высота Джомолунгмы, величайшей горы нашей планеты, но зато примерно соответствует высоте вулкана Мауна-Кеа, лежащего на острове Гавайи (опять же отсчет надо вести от морского дна). Это полное подобие двух вулканов – реального и пока еще смоделированного, – возможно, когда-нибудь подтвердит гипотезу Уилсона, который предположил, что формирование и рост всех островов, образовавшихся возле одной и той же «горячей точки», протекает всегда по одной и той же схеме, всегда одинаково.

Различный возраст отдельных Гавайских островов проявляется еще и в том, что они пребывают на разных стадиях эрозионного разрушения. Если самый молодой из них – остров Гавайи – в результате регулярных вулканических извержений все еще продолжает расти, то острова, лежащие к северо-западу от него, уже заметно тронуты эрозией и разрушены.

Интерес вызывает и форма вулканической цепочки. По ней можно судить о том, как менялось направление движения литосферной плиты. Например, Гавайские острова изогнуты таким образом, что это позволило некоторым ученым предположить: около 43 миллионов лет назад Тихоокеанская плита столкнулась с другой плитой. Однако никаких иных видимых признаков коллизии не удалось выявить. Но, может быть, не стоит «громоздить Пелион на Оссу»? И это не плиту шатало из стороны в сторону, а перемещалась «горячая точка»?

Всякий раз, выполняя подобные расчеты, ученые делают одно принципиально важное допущение: они полагают, что передвигаются только литосферные плиты, в то время как сама мантийная струя остается на одном и том же месте. Но так ли это?

В последние годы поставлена под сомнение даже история возникновения Гавайских островов – парадный пример теории «горячих точек». Американские геофизики Джон Тардуно и Рори Коттрелл предположили, что на самом деле эта «горячая точка» перемещается с весьма внушительной скоростью 3—4 сантиметра в год. Примерно так же быстро движутся и литосферные плиты.

Прежде чем прийти к такому выводу, Тардуно и Коттрелл исследовали магнитные характеристики вулканических пород, выброшенных гавайскими вулканами. Ведь, как мы уже отмечали, некоторые минералы могут указывать, каким было направление магнитного поля Земли в момент их застывания. На экваторе силовые линии магнитного поля располагаются горизонтально, а чем дальше, к северу или югу, – тем заметнее они отклоняются от горизонтали. Это и позволило установить, что 75 миллионов лет назад «горячая точка» Гавайских островов находилась на 35° северной широты (сегодня – на 19°).

Такие же геомагнитные исследования позволили установить, что большая часть «горячих точек» когда-то находилась вовсе не на той широте, что теперь. Вполне может быть, что все эти точки перемещаются по поверхности Земли. Очевидно, мантийные потоки не устремляются ввысь, как стрела, а отклоняются в стороны, покачиваются, как языки пламени на ветру.

Но эта догадка грозит пошатнуть многие устоявшиеся теории. Ведь ученые реконструируют положение континентов в далеком прошлом, исходя из того, что «горячие точки» неизменно находятся на одном и том же месте. Они – точки отсчета, позволяющие восстановить, когда и куда переместилась та или иная плита. Однако если сами эти точки оказываются то здесь, то там, то и все расчеты летят в тартарары. В таком случае ошибочны все наши представления о далеком прошлом Земли. Это касается и истории климата, и перемещений магнитных полюсов, и много другого. Пошатнулось здание геологии, словно и под ним разверзлась твердь земная, прожженная насквозь «горячей точкой» науки…

Стоит добавить, что в общей сложности как минимум 10 % всей поверхности нашей планеты, а по некоторым предположениям, даже 40 % так или иначе подверглись воздействию излившихся на нее мантийных потоков вещества. Геологическая роль их так велика, а их проявления так разнообразны, что некоторые ученые полагают, будто сама гипотеза мантийных струй и «горячих точек» ошибочна, а значит, многие феномены, обязанные им своим происхождением, имеют совсем другую природу. Но справедливы ли сомнения этих скептиков?

Почему Америка до сих пор не утонула?

Итак, мы изучили недра Земли хуже, чем поверхность Марса или Луны. Под нашими ногами простираются сплошные белые пятна. Конечно, основной закон геофизики нам давно известен: более плотные участки земной коры, плавая в слое верхней мантии – астеносфере, глубже погружаются в нее, чем менее плотные, подобно тому как громадные военные корабли глубже оседают в волнах, чем рыбачьи фелюги. Это не что иное, как закон Архимеда, примененный к земной коре. Определенную роль в этом гидростатически равновесном состоянии играет и температура ее нижних слоев. Чем сильнее они разогреты, тем выше континент вздымается над уровнем моря. Однако до сих пор этот показатель почти не использовался для описания рельефа различных районов планеты.

Обычно специалисты, объясняя топографию континентов, учитывают лишь, как движутся литосферные плиты и из каких пород они сложены. Соответственно, чем массивнее «подземная часть» континента, тем выше на его поверхности вздымаются горы. Измерения, проводившиеся в Альпах, подтвердили это. «Корни» альпийских гор уходят в глубь Земли в два раза дальше, чем остов других частей Европы.

Но есть немало примеров, которые не укладываются в эту схему. Скажем, плато Колорадо в США (его преобладающие высоты – от 1800 до 2500 метров) и Великие равнины, простирающиеся к востоку от Скалистых гор, сложены из одних и тех же пород, но перепад высот между ними составляет около полутора тысяч метров.

Тем любопытнее работа, которую опубликовали недавно Деррик Хэстерок и Дэвид Чепмен из университета штата Юта на страницах Journal of Geophysical Research.Ее название – «Континентальная термальная изостазия. – Часть первая: методы и чувствительность». Как правило, научная статья под таким заголовком не избалована вниманием широкой публики. И даже среди геологов немногие зачитываются такого рода теоретическими рассуждениями. Поэтому, чтобы пробудить интерес к своей работе Чепмен и Хэстерок нашли любопытный ход. Они сопроводили сугубо научный материал увлекательным приложением под заголовком «Часть вторая: применительно к Северной Америке», где живописали картину далекого будущего.

Под Колорадо температура недр на глубине 30км составляет около 650°С, в то время как под Великими равнинами– 500°С

Как оказалось, земная кора под Северной Америкой разогрета сильнее, чем ожидали. В принципе, недра Земли напоминают… очень вязкую кашу, которая варится на костре. Тепло, притекающее из глубины планеты, а также выделяющееся при распаде радиоактивных элементов, не дает этому «костру» погаснуть. Благодаря конвективным потокам «варево» постоянно, хоть и очень медленно перемешивается. Этот перенос тепла из недр Земли к поверхности – основной мотор тектоники плит; кроме того, данный процесс еще и определяет облик континентов.

Ученых особенно поразило то, что картина температурных перепадов в недрах Северной Америки точно соответствует рельефу материка. Чем сильнее разогреты породы (прежде всего, за счет распада радиоактивных элементов), тем выше рельеф в этой части Америки. Так, под Колорадо температура недр на глубине 30 километров составляет около 650 °С, в то время как под Великими равнинами – 500 °С. Поэтому плотность пород, слагающих земную кору под Колорадским плато, заметно ниже, «и она, подобно пробке, всплывает», – образно поясняет Хэстерок. Слои земной коры вспучились, образовав на поверхности плоскогорье. «А вот на севере Канады ничего похожего не наблюдается. Возраст земной коры там составляет 3 миллиарда лет, и потому она давно остыла».

В принципе, геологи еще несколько десятилетий назад, изучая процессы, протекающие на дне океанов, осознали, что температура верхних слоев мантии и нижней части земной коры играет важную роль в тектонике.Для литосферных плит, слагающих дно океанов, этот эффект хорошо известен. Ведь по дну тянутся срединно-океанические хребты высотой в несколько тысяч метров. Однако, если обратиться к традиционной схеме тектонических процессов, подобный рельеф никак не мог возникнуть, поскольку при движении плит земная кора растягивается и горы могут образоваться лишь там, где две плиты сталкиваются друг с другом. Так что ученым пришлось искать другое объяснение. И они нашли его, обратив внимание на то, что в районе подводных хребтов к поверхности земли поднимаются потоки раскаленной магмы, создавая новые участки земной коры. Их плотность мала; они вспучиваются, образуя подводные горы.

Однако геология континентов гораздо сложнее, и до сих пор ученые почти не принимали во внимание температурные эффекты, анализируя особенности рельефа.Между тем, как явствует из расчетов Чепмена и Хэстерока, если бы не влияние температуры, то большая часть Северной Америки скрылась бы под водой. Например, Атланта находилась бы на глубине 430 метров, Чикаго – почти в 700 метрах ниже уровня моря, а Лас-Вегас опустился бы даже на глубину 1300 метров. Лишь Скалистые горы, Сьерра-Невада и Каскадные горы на северо-западном побережье США островками выглядывали бы над поверхностью океана.

В своей работе Чепмен и Хэстерок поделили США на «тектонические провинции», то есть районы, лежащие на слоях породы одинаковой толщины и одного и того же состава. « Такой подход позволил исключить влияние этих характеристик земной коры из наших расчетов и оценить, как влияет температура нижележащих слоев породы на высоту той или иной местности», подчеркивает Чепмен. Очевидно, плавучая сила, удерживающая континенты, лишь на 50 % обусловлена составом пород, слагающих земную кору, и на 50 % – температурой, к такому выводу пришли ученые.

Дело осталось за малым – за научным прогнозом. Чепмен и Хэстерок обратились к справочным данным – положению крупнейших городов Америки над уровнем моря – и вычли из этих цифр влияние температуры, предположив, что всюду под Северной Америкой земная кора остыла точно так же, как и на севере Канады. Сразу же географическая карта этой части мира стала выглядеть совершенно иначе. На месте третьего по величине континента Земли отныне пролегала лишь узкая полоска суши, покрытая горами, и несколько небольших островов, омываемых водами Тихого и Атлантического океанов. Где-то на дне – тайной двух океанов – упокоились Нью-Йорк (434 метра ниже уровня моря) и Новый Орлеан (– 730 метров), Бостон (– 555 метров) и Лос-Анджелес (– 1145 метров), или что там от них осталось.

Особый случай представляет северо-западное побережье США. Здесь под континентальную Северо-Американскую плиту «подныривает» плита Хуан-де-Фука. Последняя давно мешает притоку тепла из недр к поверхности Земли, а потому земная кора здесь очень охлаждена. Так что эта часть США непременно поднимется над уровнем моря, когда температура недр на всей территории страны выравняется. Если сейчас Сиэтл лежит на уровне моря, то после мысленного эксперимента, который проделали над ним ученые, он оказался в горах – на высоте 1800 метров.

Подводим итоги: Америка до сих пор не утонула! Обетованная земля, воспарившая на гребне незримого огня…

Если же без шуток, то геологи из Юты сделали важный шаг на пути к созданию целостной картины динамических процессов, протекающих в недрах нашей планеты. Можно лишь сожалеть, что результаты, полученные ими для Северной Америки, невозможно применить к другим континентам, ведь геология каждого из них уникальна, и всякий раз ученым придется заново описывать процессы, происходящие в недрах Земли, и измерять температуру слоев, лежащих на границе мантии и земной коры.

Как возникает магнитное поле Земли?

Если бы у Земли не было магнитного поля, то и сама она, и мир живых организмов, населяющих ее, выглядели бы совсем иначе. Магнитосфера, словно громадный защитный экран, оберегает планету от космического излучения, которое беспрерывно обрушивается на нее. О мощности потока заряженных частиц, исходящего не только от Солнца, но и от других небесных тел, можно судить по тому, как деформировано магнитное поле Земли. Например, под напором солнечного ветра силовые линии поля с той его стороны, что обращена к Солнцу, прижаты к Земле, а с противоположной стороны развеваются, словно кометный хвост. Как показывают наблюдения, магнитосфера простирается на 70—80 тысяч километров в сторону Солнца и на многие миллионы километров в противоположном от него направлении.

Надежнее всего этот экран выполняет свои функции там, где он менее всего деформирован, где он располагается параллельно поверхности Земли или слегка наклонен к ней: в районе экватора или в умеренных широтах. А вот ближе к полюсам в нем обнаруживаются изъяны. Космическое излучение проникает к поверхности Земли и, сталкиваясь в ионосфере с заряженными частицами (ионами) воздушной оболочки, порождает красочный эффект – сполохи полярного сияния. Если бы этого экрана не было, космическая радиация беспрерывно бы проникала к поверхности планеты и вызывала мутации генетического наследия живых организмов. Лабораторные эксперименты показывают также, что отсутствие земного магнетизма отрицательно сказывается на формировании и росте живых тканей.

Загадки магнитного поля Земли тесно связаны с его происхождением. Наша планета вовсе не напоминает собой стержневой магнит. Ее магнитное поле устроено гораздо сложнее. Есть разные теории, объясняющие, почему Земля обладает этим полем. Ведь для того, чтобы оно существовало, необходимо, чтобы было выполнено одно из двух условий: либо внутри планеты располагается громадный «магнит» – некое намагниченное тело (долгое время ученые так и считали), либо там протекает электрический ток.

В последнее время наиболее популярна теория земной «динамо-машины». Еще в середине 1940-х годов ее предложил советский физик Я.И. Френкель. На 90 с лишним процентов магнитное поле Земли генерируется за счет работы этой «динамо-машины». Оставшуюся его часть создают намагниченные минералы, содержащиеся в земной коре.

Компьютерная модель магнитного поля Земли

Как же возникает магнитное поле Земли? На расстоянии примерно 2900 километров от ее поверхности начинается земное ядро – та область планеты, до которой никогда не удастся добраться исследователям. Ядро состоит из двух частей: твердого внутреннего ядра, спрессованного под давлением 2 миллиона атмосфер и содержащего в основном железо, а также расплавленной внешней части, которая ведет себя очень хаотично. Этот расплав железа и никеля постоянно пребывает в движении. Магнитное поле и создается за счет конвективных потоков во внешнем ядре. Эти потоки поддерживаются благодаря заметному перепаду температур между твердым внутренним ядром и мантией Земли.

Внутренняя часть ядра вращается быстрее внешней и играет роль ротора – вращающейся части электрогенератора, в то время как внешняя – роль статора (его неподвижной части). В расплавленном веществе внешнего ядра возбуждается электрический ток, который, в свою очередь, порождает мощное магнитное поле. Это и есть принцип динамо-машины. Иными словами, земное ядро представляет собой громадный электромагнит. Силовые линии созданного им магнитного поля начинаются в районе одного полюса Земли и заканчиваются в районе другого полюса. Форма и интенсивность этих линий варьируются.

Зародилось же магнитное поле Земли, как полагают ученые, еще в ту пору, когда только шло формирование планеты. Возможно, решающую роль сыграло Солнце. Оно запустило эту природную «динамо-машину», которая продолжает свою работу и теперь.

Ядро окружено мантией. Ее нижние слои находятся под большим давлением и разогреты до очень высоких температур. На границе, разделяющей мантию и ядро, протекают интенсивные процессы теплообмена. Перенос тепла играет ключевую роль. К более холодной мантии притекает тепло из раскаленного ядра Земли, и это сказывается на конвективных потоках в самом ядре, меняет их.

В зонах субдукции, например, участки морского дна опускаются в глубь Земли, почти достигая границы, разделяющей мантию и ядро. Эти куски литосферных плит, «отправленные» на переплавку в недра планеты, заметно холоднее той части мантии, где оказались. Они охлаждают окружающие их области мантии, и сюда начинает перетекать тепло со стороны ядра Земли. Процесс этот очень длительный. Расчеты показывают, что порой лишь по прошествии сотен миллионов лет температура охлажденных областей мантии выравнивается.

В свою очередь, раскаленное вещество, поднимаясь в виде громадных струй от границы, разделяющей мантию и ядро, достигает поверхности планеты. Этот круговорот вещества, эти сложные процессы перетекания вверх-вниз, на «лифте Земли» то раскаленного, то очень холодного вещества, несомненно, влияют на работу природной «динамо-машины». Рано или поздно она сбивается с привычного ритма, и тогда создаваемое ею магнитное поле начинает меняться. Компьютерные модели показывают, что время от времени все может кончиться сменой магнитных полюсов.

В этой смене полюсов нет ничего необычного. В истории нашей планеты такое происходило часто. Однако были эпохи, когда смена полюсов прекращалась. Например, в меловом периоде они не менялись местами на протяжении почти 40 миллионов лет.

Пытаясь объяснить этот феномен, французские исследователи во главе с Франсуа Петрели обратили внимание на положение континентов относительно экватора. Оказалось, чем больше континентов лежит в одном из полушарий Земли, тем чаще ее магнитное поле меняет свое направление. Если же, наоборот, континенты располагаются симметрично относительно экватора, то на протяжении многих миллионов лет магнитное поле остается стабильным.

Так, может быть, положение континентов влияет на конвективные потоки во внешней части ядра? В таком случае это влияние осуществляется через зоны субдукции. Когда почти все континенты находятся в одном из полушарий, там будет и больше зон субдукции. Массивная, холодная кора будет всё опускаться к границе, разделяющей мантию и ядро, и скапливаться там. Образовавшиеся заторы, несомненно, нарушат тепловой обмен между мантией и ядром. Компьютерная модель показывает, что конвективные потоки во внешнем ядре из-за этого тоже смещаются. Теперь уже и они асимметричны относительно экватора. Очевидно, при таком их расположении земную «динамо-машину» легче вывести из равновесия. Она, словно человек, вставший на одну ногу и готовый потерять равновесие от легкого толчка. Вот и магнитное поле внезапно «переворачивается».

Итак, весьма вероятно, что на смену магнитных полюсов влияют тектонические процессы, протекающие на нашей планете, и, прежде всего, движение континентов. Прояснить это могут дальнейшие палеомагнитные исследования, В любом случае ученые обнаруживают все больше фактов, которые свидетельствуют о том, что между движением литосферных плит на поверхности Земли и «динамо-машиной», создающей магнитное поле Земли и расположенной в самом центре планеты, есть определенная связь.

К чему приведет смена магнитных полюсов?

Мощное магнитное поле – отличительная особенность нашей планеты. Земля представляет собой один громадный магнит. Это кажется чем-то незыблемым, неизменным. Но впечатление обманчиво. Не раз в истории Земли магнитное поле необъяснимым образом ослабевало, а затем его полюса менялись местами. Лишь после этого незримый экран, защищающий планету от космического излучения, вновь восстанавливался.

Чем объяснить подобные метаморфозы? Как они сказывались на судьбах всего живого? Эти вопросы имеют не только теоретическое значение. Магнитное поле Земли постепенно становится слабее и сейчас. За последние полтора века его полюса заметно сместились. Неужели нас ждет катастрофа?

Долгое время магнитное поле Земли и впрямь считалось символом стабильности. Однако с начала 1960-х годов геологи стали обнаруживать «неправильно намагниченные минералы». Как известно, многие минералы сохраняют магнитные характеристики, приобретенные в момент своего формирования. И вот, судя по ним, в далеком прошлом магнитные полюса Земли располагались иначе. «Доисторический компас» указывал не на север, а на юг. На протяжении всей земной истории полюса менялись местами. Два с небольшим миллиарда лет Северный магнитный полюс оставался «северным» и примерно столько же времени был «южным».

Земля как магнитный диполь

То же подтверждали и исследования, проводившиеся в окрестности вулканов. Лава, застывавшая в разные эпохи, надежно передавала особенности магнитного поля Земли – служила «магнитным календарем». Чтение его страниц помогло ученым детально воссоздать картину геомагнитных инверсий.

Как же происходит смена магнитных полюсов? Чем это грозит нашей планете? И такой ли беззащитной окажется на какое-то время Земля? Или космическая радиация все же не будет проникать к ее поверхности?

Модель, которую разработали американские геофизики Гэри Глацмайер и Пол Робертс, показывает, что все начинается с того, что магнитное поле Земли понемногу ослабевает. Проходит 500—1000 лет, и его привычная двухполюсная структура внезапно меняется. Поле становится хаотичным. Если сейчас его силовые линии начинаются в районе одного полюса и заканчиваются в окрестности другого, то во время инверсии они расположатся в полном беспорядке. На какое-то время возникнет три, четыре, а то и больше магнитных полюсов. Наконец, после этой стадии «всеобщей сумятицы» поле снова стабилизируется. Восстановится его прежняя структура с двумя магнитными полюсами, но теперь Северный полюс расположится там, где был Южный, и наоборот. Геологические исследования свидетельствуют, что смена полюсов продолжается в среднем около 7000 лет, причем в районе экватора магнитное поле стабилизируется уже через 2000 лет, а в окрестности полюсов – через 11 тысяч лет.

Следует отметить, что в минувшем десятилетии появились компьютерные модели, показывающие, что при отсутствии магнитного поля, создаваемого земным ядром, в верхних слоях атмосферы нашей планеты, на расстоянии 350 километров от ее поверхности, генерируется «запасное» магнитное поле. Оно защитит жизнь на Земле так же надежно, как и обычное магнитное поле. Поэтому космическая радиация по-прежнему не будет проникать к поверхности планеты. Причиной появления этого «запасного» поля становятся сами космические лучи. Они электризуют воздушную оболочку планеты, и это приводит к возбуждению магнитного поля. Такую модель разработал, например, немецкий астрофизик Харальд Леш.

Наблюдения палеонтологов и геологов косвенно подтверждают эту гипотезу. В слоях отложений на дне Атлантического океана, соответствующих периодам смены магнитных полюсов, не замечено следов повышенной радиоактивности. У животных, населявших нашу планету в эти эпохи, не обнаружено возросшей частоты мутаций.

Теперь, когда сценарий грядущей геомагнитной инверсии хотя бы отчасти понятен, напрашивается вопрос: когда ее ждать? Что могут сказать об этом ученые?

Для начала отметим, что в последний раз смена полюсов происходила очень давно – около 750—780 тысяч лет назад. Даже по геофизическим меркам это целая вечность. Ведь за последние 100 миллионов лет магнитные полюса менялись в среднем через каждые 200—500 тысяч лет. Новая смена полюсов запаздывает. Так скоро ли она наступит?

Систематические наблюдения за магнитным полем Земли ведутся с середины XIX века. За это время положение его полюсов заметно изменилось. Так, начиная с 1841 года Северный магнитный полюс (следует отметить, что с физической точки зрения этот полюс является «южным», поскольку притягивает северный полюс стрелки компаса. – А. В. ) преодолел 1100 километров, а Южный – 1300 километров. Сейчас Северный магнитный полюс все быстрее перемещается по Арктике. Большую часть ХХ века скорость его дрейфа составляла около 10 километров в год, но начиная с 1983 года он стал передвигаться быстрее. В 1983—1994 годах скорость его движения составляла 15 километров в год, а теперь достигла 50 километров в год. Сейчас он располагается менее чем в 500 километрах от географического Северного полюса, к северу от побережья Канады. Если он продолжит двигаться с той же скоростью и в том же направлении, то примерно к 2020 году достигнет географического Северного полюса, а уже к 2050 году – берегов Сибири.

Ученые пока не знают, почему полюс так стремительно перемещается из Канады в Россию. Возможно, причина кроется в изменении конвективных потоков во внешней части земного ядра. В истории планеты подобное происходило обычно перед сменой полюсов, когда магнитное поле Земли заметно ослабевало. Вот и сегодня множатся признаки близящейся инверсии, отмечалось в 2012 году на страницах журнала Nature Geoscience.

Чем беспокойнее ведут себя магнитные полюса, тем слабее становится поле. Сейчас его напряженность уменьшается примерно на 5 % за столетие. Простой расчет показывает, что через 2000 лет она станет равна нулю. Иными словами, магнитное поле исчезнет? Но эта гипотеза с научной точки зрения никак не обоснована. Мы не можем точно сказать, будет ли магнитное поле Земли в ближайшие века меняться так же стремительно, как и в последние 100 лет. В истории нашей планеты напряженность магнитного поля не раз заметно колебалась, но смены полюсов при этом не происходило.

Отнюдь не новы и странные блуждания Северного магнитного полюса. Возможно, в конце концов он вернется из Сибири в Канаду. Подобные события уже не раз повторялись за последние 2000 лет, отмечает Джозеф Стонер из Орегонского университета. Стонер и его коллеги исследовали отложения в некоторых арктических озерах. Эти отложения интересны тем, что содержат минералы, в которых имеется железо, а потому они могут поведать о том, каким было магнитное поле много веков назад. Как выяснилось, каждые 500 лет всего лишь за одно-единственное столетие Северный магнитный полюс перемещается на несколько тысяч километров. Всего с начала нашей эры он трижды предпринимал подобные спурты.

Так что причин для паники нет. Смена магнитных полюсов не станет катастрофой для нашей планеты. Только за последние 400 миллионов лет Земля уже несколько сотен раз переживала смену полюсов, но это не привело к гибели всего живого. Наоборот, жизнь на Земле становилась все сложнее и разнообразнее. Палеонтологи не нашли свидетельств массового вымирания животных в те эпохи, когда магнитные полюса менялись местами.

Суша

Тайга: исчезновение естественного рая?

Бесконечное море деревьев… Трескучий мороз… Безлюдная лесная даль… Такой воображается тайга тому, кто ни разу там не бывал. Однако она гораздо интереснее наших представлений о ней.

Сами размеры тайги вводят нас в заблуждение. Бореальные (boreal переводится с латыни как «северный») хвойные леса охватывают территорию от горных районов Аляски до атлантического побережья Северной Америки, от Скандинавии до Тихого океана. Общая площадь, занимаемая тайгой, составляет 14 миллионов квадратных километров. Она кажется неприступной крепостью, на тверди которой человек как будто способен оставить только щербины. Громадная полоса хвойных лесов простирается от 50 до 70° северной широты. Около 13 % всей суши покрыто тайгой. Но нам, когда мы слышим это слово, непременно припоминается Сибирь. Площадь, занимаемая здесь тайгой, составляет около 5,5 миллиона квадратных километров.

В Южном полушарии нет ничего похожего на тайгу. Ведь там, в высоких широтах, нет громадных материков, где мог бы установиться континентальный климат, который необходим для нее.

Часто тайгу называют «зеленым морем», но тот, кто ожидал увидеть нечто подобное, при первой встрече с ней будет обманут в ожиданиях. Тайга многолика. Непрестанную круговерть деревьев нередко рассекают просторные поляны, заросшие травой, или болота (ими покрыта пятая часть территории, занятой тайгой). По весне, когда тают снега, она и впрямь превращается в море. Здешняя почва скована мерзлотой, а потому талая вода не может просочиться вглубь и растекается по лесу. В летние месяцы зеленое марево иногда вспыхивает огнем – начинаются лесные пожары. Когда же приходит зима, то на 6—7 месяцев тайга, занесенная без конца и без края снегами, словно погружается в сон.

Общая площадь, занимаемая тайгой на планете, составляет 14млн квадратных км

Это лишь на первый взгляд тайга кажется единой экосистемой. На самом деле она, словно огромная мозаика, сложена из многочисленных элементов, которые заметно разнятся по своему климату, по своей экологии.

Так, в евразийской тайге, если перемещаться с запада на восток, среднегодовая температура неизменно понижается, зима становится все длиннее, лето – короче. Всё объясняется просто: влияние теплого атлантического воздуха все менее ощутимо по мере того, как мы переносимся в глубь материка. Воцаряется суровый континентальный климат. Очень заметно отличается и количество осадков, выпадающих в разных районах тайги. Поэтому ученые все чаще задаются вопросом: можно ли вообще рассматривать тайгу как единую экосистему?

В отличие от дождевых тропических лесов, поражающих своим буйством растительности, тайга кажется скучной. Подчас на обширных территориях можно встретить лишь деревья одного-двух видов. Сосны, ели, пихты, а в Сибири еще и кедровые сосны – вот они определяют облик тайги. Лишь там, где климат несколько мягче, можно встретить отдельные виды лиственных деревьев, в первую очередь березы и осины. Они более или менее успешно пытаются противостоять натиску хвойных деревьев.

Почва в тайге устлана плотным ковром из иголок и веток, достигающим порой полуметровой высоты. На разложение хвои в здешнем климате уходит приблизительно 350 лет. Почва гораздо медленнее освобождается от груза прошлого, чем в лиственных лесах. Там этот процесс протекает примерно в 20—100 раз быстрее.

Суровый таежный край, «северная пустыня». На первый взгляд, тайга – это унылый, безжизненный лес, опустелая даль, множащая километры сотнями и тысячами. На самом деле животный мир тайги очень разнообразен, пусть она и уступает в этом отношении тропическим лесам. Здесь, в этой чащобе, среди непроходимого бурелома, поселилось множество зверей и птиц. Тайга для них – последнее прибежище в их вековом противостоянии с человеком. Здесь крадется тигр, бродят не потревоженные никем олени и лоси. Одних только птиц здесь обитает более 300 видов. Как же растения и животные выживают здесь? Как противостоят трескучим морозам? Как защищаются от врагов? Стратегии, применяемые ими, очень разнообразны.

Многие животные на время зимних холодов впадают в спячку. Другие, как, например, лось или северный олень, в процессе эволюции обзавелись «толстой шубой», позволяющей им даже в очень сильный мороз подолгу бродить по тайге в поисках пищи. Третьи меняют на зиму цвет своей шерсти, чтобы раствориться среди белоснежных просторов.

Вечнозеленые хвойные деревья также приспособились к жестокой зимней стуже. Например, хвоя осенью отвердевает. Это помогает ей выдерживать морозы до в€’40 °C. Если бы не эта хитрость, хвоинки отмирали бы уже при 7° ниже нуля. Кроме того, плотный слой воска защищает эпидермис от высыхания в зимние месяцы.

Любопытную стратегию выбрала черная ель (Picea mariana ).Ее скорость роста меняется в зависимости от внешних условий. Так, в северных районах тайги, где особенно холодно, в основном встречаются карликовые формы этого дерева, едва превышающие метр в высоту. В более теплых, южных районах это деревце превращается в подлинного гиганта, достигающего 20—50 метров в высоту.

Столь же изобретательна эта ель в вопросах продолжения рода. В нормальных условиях она размножается семенами. Однако если почва бедна питательными веществами или скована мерзлотой, то она размножается отростками. На ее нижних ветвях вырастают настоящие корни. Мало-помалу они превращаются в дочерние деревца, которые тянутся ввысь, словно свечи в канделябре. Странный вид имеет это семейство, выросшее из единого ствола. Лишь когда родительское дерево высохнет и отомрет, его молодая поросль даст настоящие корни, которые уйдут в землю. Вот так на месте упавшего дерева со временем вознесутся несколько новых стволов.

Неудивительно, что черная ель завоевала обширные территории США и Канады, расселившись в самых суровых северных областях. Так она превратилась в одно из наиболее распространенных деревьев бореальных хвойных лесов.

…Тайга велика, и все же ее будущее находится под угрозой. Виной тому не только глобальное потепление, но и массовая вырубка лесов, законная и незаконная.

В принципе, около 2 миллионов квадратных километров тайги во всем мире взято под охрану. Но это только на бумаге. Например, у нас в стране с ее огромными расстояниями даже охраняемые территории часто остаются без призора, а потому незаконные вырубки леса продолжаются. Древесина по самым низким ценам вывозится в Китай или Японию. При этом каждое пятое срубленное дерево не попадает даже на продажу. Большое количество леса попросту не успевают вывезти или теряют во время сплава (из-за этого на сибирских реках все чаще возникают заторы). Как утверждают активисты экологической организации «Гринпис», если нынешние темпы вырубки таежных лесов в России сохранятся, то уже через 30—40 лет они здесь исчезнут!

Между тем, как подсчитали ученые, каждый год таежные леса нашей планеты поглощают около 2,6 миллиарда тонн углекислого газа. До тех пор пока тайга не будет уничтожена человеком, она, наряду с дождевыми тропическими лесами, останется важнейшим орудием, помогающим Земле регулировать климат и смягчать парниковый эффект. Гигантские лесные массивы – это тормозная система, встроенная в маховик глобального потепления. Мы же, не думая о последствиях, стремимся вырвать этот тормоз только потому, что нам, маньякам своих капризов, очень понравилась эта деревянная штучка . Мы хотим присвоить ее – и пустить всю «климатическую машину» под откос.

Зловещие тайны болот

Когда-то болота были обыденной приметой пейзажа, скрывались едва ли не за каждым леском. Теперь они находятся на периферии нашего внимания. Сегодня во многих странах обширные области, занятые прежде болотами, осушены. В Норвегии 15 % обрабатываемой земли – бывшие торфяные болота. В Швеции торфяники превратились в сенокосные и ягодные угодья, на них располагаются пруды и озера.

Мир болот постепенно исчез из нашей повседневной жизни. Чем же удивителен этот мир, что он по-прежнему вспоминается нам? Какую роль играли болота в круговороте природных стихий? Как приспособились животные, населившие экосистему болот, к особым условиям, сложившимся здесь? Болота ведь, хоть и кажутся нам мрачными и унылыми, на самом деле стали спасительным прибежищем для многих редких видов растений и животных, которым грозит вымирание. А какое влияние болота оказывают на климат нашей планеты? Нужно ли и дальше их осушать? Или эту необычную экосистему следует взять под охрану?

Как мы теперь знаем, болота накапливают большое количество углерода, а потому благотворно влияют на климат. Гораздо больше вреда окружающей среде они наносят, когда их осушают. Тогда весь углерод, который накапливался в них тысячелетиями, всего за несколько лет выделяется в атмосферу.

«Кажется, что болото – это свалка природы, полигон необычных явлений. Представляя собой опасность, болото хоронит опасность еще большую – глобальные запасы углерода, скопившиеся со времен последней ледниковой эпохи. Если он уйдет в атмосферу, человечество превратится в единый “Норд-ост”. Болото – это кладбище, город мертвых, который сторожит планету живых», – отмечал на страницах журнала «Знание – сила» эколог Анатолий Цирульников.

Влияние, оказываемое болотами на климат нашей планеты, во многом недооценивается

Между тем за последние 100 лет общая площадь болот на Земле уменьшилась почти в два раза и продолжает сокращаться в результате их осушения. Растут же болота очень медленно. Если взять из болота пробу отложений с метровой глубины, можно перенестись примерно на тысячу лет в прошлое – во времена Киевской Руси, к вятичам и кривичам.

Не случайно ученые называют болота уникальным архивом, хранящим, например, ценные сведения о том, как менялся климат Европы на протяжении последних 10 тысяч лет – с тех пор, как ледники, покрывавшие ее, отступили. Узнать это можно, анализируя остатки растений и их пыльцы, найденные в глубине болот. Ученым важно знать, каким был климат Европы до того, как человек своей хозяйственной деятельностью начал на него влиять. А может быть, мы и вовсе заблуждаемся, думая, что климат меняется по нашей вине? Может, нынешние изменения климата вписываются в картину тех естественных изменений, которые переживала Европа на протяжении последних тысячелетий?

Болота – это еще и исторический архив. Органические материалы – древесина, кожа, ткани, шерсть – могут долгое время сохраняться в болотах. Подобные находки – важный источник знаний о том, как жили люди в далеком прошлом.

Рабочие, занятые разработкой торфяных месторождений, время от времени обнаруживают здесь трупы. Сложилась даже особая научная дисциплина – «археология болот». Она занимается изучением останков людей, а также их орудий труда, их одежды и утвари, пролежавших там, в топкой глубине, многие столетия. Какие же тайны прошлого может хранить темный, непроницаемый мир болот?

В болотах одной лишь Европы обнаружены останки более 700 захороненных здесь людей, в основном их находили в полосе, протянувшейся от Нидерландов до Дании (речь идет о хорошо документированных находках). В отдельных случаях до нас дошли только скелеты погибших; вообще же многие тела сохранилось неплохо. Их кожа, волосы, мягкие ткани лишь изменили свой цвет, настоявшись на болотной воде, но по-прежнему отчетливо передают облик человека, жившего много веков назад. Порой мы без труда различаем даже черты его лица.

В большинстве случаев в болотах находят тела мужчин. Как правило, они сброшены в трясину уже после того, как были убиты. Иногда речь и впрямь идет о захоронении покойника, но чаще всего смерть предварялась убийством или казнью. У несчастного связаны руки, шея обмотана веревкой или же виднеются следы резаных или колотых ран. Это мог быть преступник, навеки наказанный на виду у соплеменников, или убитый лиходеем бедняк, или жертва теологических конструкций, отправленная навстречу богам по той топкой дороге, по которой ни один живой человек не может пройти.

В самом деле, в верованиях племен, населявших некогда лесное захолустье Европы, болота – именно недоступная человеку топь – представлялись местом обитания духов и божеств, этой естественной святыней, куда ни один тать или святотатец, даже если бы замыслил со всей хитростью, не мог бы пробраться. Сама природа, эта верная божествам стихия, охраняла туда путь, легко убивая нечестивцев. По предположениям антропологов, уже начиная с эпохи неолита первобытные люди почитают болота, приходят к ним, как к порталу запретного в своей глубине храма или же вратам преисподней, куда могут принести при случае дар – какую-то ценность или тело торжественно убитого человека. Обнаруженные жертвенные дары дают возможность судить о мифологических представлениях людей, живших здесь в глубокой древности, реконструировать их религию.

Самая известная мумия, найденная в болоте, – это «человек из Толлунда», обнаруженный еще в 1950 году в болоте под Силькеборгом (Дания) и теперь выставленный в местном музее. Предполагается, что он был принесен в жертву Тору.

Большинство «болотных людей» обрели свой последний зыбкий покой в железном веке – более 2000 лет назад. Ученые не располагают письменными источниками, повествующими о жизни людей Северной и Центральной Европы в ту эпоху – тем любопытнее заглянуть в подлинное окошко в тот мир, которое приоткрывается, стоит только отвести эту темную завесу воды. Лишь изучая эти древние мумии, мы можем понять, как жили люди той эпохи, какую одежду и обувь они выбирали, чем обычно питались, как причесывались, какое у них имелось оружие, а что они считали предметами роскоши, от каких болезней страдали и жили ли они в достатке или подолгу голодали.

Для исследователей, изучающих бытовую жизнь людей, населявших доисторическую Европу, очень любопытна одежда и обувь, которую приберегли для них погребенные здесь мертвецы. Ведь ни описаний, ни изображений этих повседневных предметов не сохранилось. Лишь топь болот достоверно передает дух эпохи, канувшей безвозвратно. Самое мимолетное из всех искусств – мода – вновь оживает, когда со дна болота поднимают еще одну такую зловещую, но заманчивую для ученых находку.

Осмотр одежды позволяет также исследовать историю развития ремесел, а содержимое желудка дает возможность изучить рацион этих людей, а еще понять, чем они, вероятнее всего, занимались – сельским хозяйством, собирательством, охотой. Еще очевиднее об этом говорят различные орудия труда и бытовые предметы, затерянные когда-то в цепкой пучине болот. Иногда в этих топях открывают и следы проложенных здесь дорог. По ним можно судить о том, как были связаны в далеком прошлом отдельные местности, населенные людьми.

Поистине болота хранят многие тайны природы и знают ответ на многие загадки истории, какими бы зловещими они нам ни казались.

Степь: ускользающая натура

Дикая степь… А еще унылая, скучная, навевающая тоску. Пустынный простор, втайне враждебный человеку.

Большинство из нас подсознательно боится одиночества, незащищенности, пустоты. А степь, где нет ни преград, ни границ, не дает человеку чувства надежной опоры. Здесь негде укрыться, не на что положиться. Степь ускользает из-под ног и убегает вдаль. С незапамятных времен она была прибежищем кочевых грабителей, вольных и дерзких воинов. Человек цивилизованный стремился не переступать границу степи, где легко было стать жертвой, пленником.

Но что же такое степь сегодня? Большинство географов объединяет под этим названием обширные безлесные равнины Евразии, а также североамериканские прерии и южноамериканскую пампу. Евразийская степь протянулась от побережья Черного до Японского моря, от устья Дуная до реки Амур. Обширные ее районы уже распаханы. Последние крупные участки, еще не тронутые человеком, сохранились только в Монголии и Казахстане.

Степь, прерия, пампа… За различными названиями скрываются лишь региональные различия. Всё это – величественные равнинные просторы, где редко встретишь деревце, а дожди выпадают нечасто. Всё это – область «самого-самого-самого». Бескрайний простор. Бесконечная даль. И конечно, удивительные перепады температуры, характерные для континентального климата: жаркое лето сменяется очень холодной зимой, жаркий день – холодной ночью. Суточный перепад может достигать 30°, а сезонный – даже 80°. Годовое количество осадков не превышает 400 миллиметров.

Зимние снегопады в степи важнее летних дождей. Ведь потоки талой воды преображают ее. Степь быстро покрывается растительностью, в последующие 4—5 месяцев являя собой поначалу зеленый, а вскоре уж и желтый, плотный ковер трав, словно вытканный бессчетной ордой кочевников. К несменяемым пейзажам степи так точно подходят нескончаемые заунывные песни. В далеком прошлом величавый степной покой могла лишь изредка нарушить орда, проносившаяся здесь, как пожар – по величественному простору леса.

Степь скучна? Так отозваться о ней мог лишь человек, впервые приехавший сюда и теперь обмирающий от растерянности, обводя равнину взглядом, как уставший пловец – гладь моря, и не умея ни за что зацепиться, потому что в степи не попадется ни островка леса, ни огородной отмели, ни домика, словно лодка, ныряющего среди травы. На самом деле степь, воспетая Гоголем и Чеховым, вовсе не скучна. Наоборот, она поразительно красива. Она полна жизни. Здесь произрастает более 1500 видов растений.

Степь очень плодородна. Недаром люди мечтали распахать эти бросовые, целинные просторы – и едва не погубили степь. Сегодня она – спасительный уголок для немногих уцелевших сайгаков и лошадей Пржевальского, когда-то населявших обширные области Евразии, а в наши дни оттесненных в глухие области евразийской степи. Ее просторы выручают и миллионы перелетных птиц, которые делают здесь остановку после изнурительного странствия, ведь степь – не пустыня, здесь всегда можно найти воду. Живительная степь, так ее можно было бы назвать.

Бескрайние просторы Великой степи, простирающейся от Черного моря до пустыни Гоби, наполнены жизнью

В последние десятилетия человек ведет неуклонное наступление на евразийскую степь. Ее плодородная почва стала для него невыносимым соблазном. Чем это может грозить и самой степи, и ее исконным обитателям? Сохранится ли эта экосистема в своем первозданном виде? Или будет уничтожена нами?

Целинные – степные – земли начали распахивать в СССР в 1954 году. Эта политическая кампания нанесла тяжкий ущерб природе. Некоторые экологи сравнивают ее с нынешней вырубкой тропических лесов в бассейне реки Амазонка. Пострадавшие от вмешательства человека обширные участки степи не восстановили своего плодородия до сих пор, шесть десятилетий спустя.

В ходе этой кампании было распахано 41,8 миллиона гектаров степных земель. Однако мечты разошлись с действительностью. В неурожайные годы на целине не удавалось даже собрать посевной фонд.

Причиной неудач стали климатические условия, на которые поначалу не обращали внимания, считая чем-то маловажным на фоне энтузиазма, подогреваемого в переселенцах. Пыльные бури, регулярно поднимавшиеся в степи, буквально сметали верхний, плодородный слой почвы. Засухи, неизменно окрашивавшие просторы степи в желтые тона, мешали зерну наливаться силой. Без дополнительного орошения степные поля приносили мало урожая, не окупая затраченных стараний. Пришлось заниматься еще и ирригацией, вносить в почву все больше удобрений.

Многочисленные оросительные каналы породили еще одну проблему. Почва стала пропитываться солью. Кроме того, вода, заливавшая поля, смывала все тот же многострадальный гумус – тонкий плодородный слой, ради которого и затевалась вся эта вспашка пустовавших от века земель. Степная почва деградировала.

Между тем стада крупного рогатого скота, содержавшиеся целинными совхозами, нещадно вытаптывали оставшиеся нераспаханными просторы степи. На глазах она превращалась в пустыню, поскольку неумелые методы хозяйствования значительно ускорили процессы эрозии.

После распада СССР многие целинные поля и вовсе пришли в запустение. У новых независимых государств в 1990-х годах часто не было средств, чтобы инвестировать их в ремонт оросительных систем, без которых земледелие в засушливой степи оказалось невозможным. Целинные земли снова стали зарастать, покрываться степным бурьяном.

Когда-то, до того, как человек начал обживаться в евразийской степи, по ней бродили бесчисленные стада тарпанов и куланов, сайгаков и джейранов. Однако на ее просторах они оказались беззащитны перед людьми. Дикие лошади (тарпаны) уже 100 лет как вымерли, дикие ослы (куланы) и степные антилопы (сайгаки) находятся теперь на грани вымирания.

Численность сайгаков резко сократилась уже к началу ХХ века. В Советском Союзе эти животные были взяты под охрану. С 1919 года охота на них была полностью запрещена. Это привело к тому, что в 1940-х годах начался взрывообразный рост их популяции. К середине 1950-х годов их поголовье оценивалось примерно в 2 миллиона особей.

Распад СССР стал подлинной катастрофой для сайгаков. Всего за каких-то 10 лет почти вся огромная популяция была перебита. Уже к 2002 году их оставалось около 20 тысяч, причем количество самцов составляло всего от 1 до 10 % от общего поголовья. Печальный рекорд! К этому времени сайгаков внесли в самую страшную категорию Красной книги – список видов, находящихся под угрозой исчезновения, спасение которых невозможно без осуществления специальных мер.

Сегодня сохранились небольшие популяции сайгаков в Казахстане, Узбекистане, России (в Калмыкии и Астраханской области), а также Монголии. Сайгаки превратились в эндемичный вид. Теперь их можно встретить лишь в отдельных уголках евразийской степи – и больше нигде. Виной всему стало массовое браконьерство, процветающее в независимых республиках Средней Азии.

В последние годы численность сайгаков возросла. В 2010 году их насчитывалось уже, по разным оценкам, от 50 до 100 тысяч особей. Впрочем, в том же 2010 году на границе Волгоградской области и Казахстана от эпидемии погибло 12 тысяч сайгаков.Ни природная осторожность, ни быстрый бег (в минуты опасности сайгак мчится со скоростью 60—80 километров в час) не могут защитить эту антилопу от человека. Что ее ждет в ближайшие годы? Что ожидает степь, эту ускользающую натуру?

Тайны соленых озер

У этих озер, как бы они ни назывались, озеро Моно, Мертвое море или озеро Ассаль, есть одна общая черта. Всё это – внутренние водоемы, но показатель солености их воды таков, что даже морская вода покажется пресной по сравнению с ней. Как правило, соленые озера располагаются в пустынях или засушливых областях.

Как же возникают подобные озера? В самом ли деле они мертвы? Или жизнь может приспособиться даже к таким враждебным для нее условиям?

Ученые давно исследуют соленые озера, открывая в их глубинах самые необычные феномены. Известно, что Мертвое море обладает удивительными целебными свойствами. Купание в его водах помогает излечить даже такие кожные заболевания, как нейродермит или чешуйчатый лишай (псориаз). Химический анализ показывает, что эта вода содержит громадное количество растворенных в ней минералов и солей. Ее соленость достигает 28 % – это почти в 10 раз выше, чем в Мировом океане. Как же образовался такой солевой раствор? Главную роль сыграли геологические условия и климат.

Воды Иордана постоянно приносят в Мертвое море пресную воду, но ни одна река не вытекает из него. Это озеро заполняет громадную впадину, лежащую на границе между Израилем и Иорданией. Климат здесь очень жаркий и засушливый, а потому большая часть свежей воды, попавшей в озеро, вскоре испаряется. Зато минеральные вещества и соли, присутствовавшие в ней, остаются. Ученые полагают, что содержание соли в Мертвом море со временем будет лишь нарастать. К тому же из-за хозяйственной деятельности человека Иордан очень заметно обмелел. Количество пресной воды, притекающей в Мертвое море, теперь заметно ниже количества испаряющейся здесь воды. Уровень Мертвого моря падает, а это лишь повышает его соленость.

И все же Мертвому морю пока далеко до рекорда. Содержание соли в озере Ассаль (оно расположено во впадине Афар, близ побережья Красного моря) составляет 35 %. Из-за чудовищной жары, царящей здесь (порой столбик термометра показывает свыше 50 °С), вода в озере испаряется особенно быстро. Пополняется же она за счет многочисленных подземных источников, которые изобилуют минеральными веществами.

Мертвое море обладает удивительными целебными свойствами

Но и это озеро нельзя назвать самым соленым в мире. Перенесемся в Антарктиду, в долину Райта. Даже в летние месяцы столбик термометра лишь изредка поднимается выше нулевой отметки. В 1961 году в этой сухой долине было открыто небольшое озеро площадью всего 0,03 квадратного километра, заполненное жидкой водой, несмотря на то что температура опустилась до —25 °С. Химический анализ показал, почему озеро Дон-Жуан не замерзает. Содержание соли в его воде составляет 44 %. Такая вода может замерзнуть лишь при —53 °C. Питается это озеро грунтовыми водами, соленость которых очень высока.

В 2010 году удивительное открытие было сделано в Калифорнии, в расположенном здесь соленом озере Моно, чья площадь превышает 180 квадратных километров. Его вода содержит такое большое количество мышьяка, что здесь не могут выжить даже рыбы. В этом озере ученые из НАСА и обнаружили бактерию (она получила условное название GFAJ-1), которая вполне могла бы прижиться на некоторых других планетах Солнечной системы.

Анализ, проведенный с помощью масс-спектрометра, показал, что во фракциях, которые содержат ДНК и РНК этой бактерии, присутствует мышьяк. Исследовательница Фелиса Вольф-Саймон интерпретировала открытие так: в организме бактерии мышьяк встраивается в нуклеиновые кислоты и заменяет здесь фосфор. Иными словами, этот микроб – первый известный нам организм, который построен иначе, чем все остальные живые существа. Может быть, подобные организмы с ДНК, состоящей совсем из других, непривычных для нас химических элементов, населяют далекие миры? Уж не имеет ли бактерия GFAJ-1 внеземное происхождение?

Само по себе озеро Моно словно перенесено на Землю с другой планеты. Его вода не только очень соленая (7,9 %), но и напоминает, скорее, щелочь. Ее водородный показатель равен 10. Только в таком озере, наверное, и могут встретиться организмы, которых нет больше нигде на Земле. Или это не так?

Тайна этой бактерии открылась самым неожиданным образом, когда почти два года спустя были опубликованы результаты повторного анализа. Из них явствовало, что в препарированных образцах ее ДНК действительно присутствует арсенат (соль ортомышьяковой кислоты), но мышьяк никак не встроен в ДНК. Подобные микроорганизмы хорошо переносят мышьяк, но он вовсе не составляет основу их биохимии.

Но, может быть, верно другое предположение? Именно соленые озера едва не погубили жизнь на нашей планете? Около 250 миллионов лет назад произошла одна из крупнейших катастроф в истории Земли. В то время все части суши составляли один громадный континент – Пангею. На его просторах установился резко континентальный климат. Здесь почти не было экологических ниш, где могли бы укрыться отдельные виды животных. В центральных районах материка простиралась гигантская пустыня. Обширные области современной Европы занимало мелководное соленое озеро – Цехштейнское море. Его площадь составляла примерно 600 тысяч квадратных километров, то есть была больше площади современной Франции. Возможно, именно подобные озера (настоящие моря!) и стали причиной массового вымирания животных?

Ученым известно, что среди микробов, населяющих современные соленые озера, есть специфические виды, которые вырабатывают такие ядовитые газы, как хлороформ или трихлорэтан. Эти же газы синтезировали и древнейшие архебактерии, выделяя их потом в воды озер, где они обитали, а поскольку вода в таких озерах быстро испарялась, то ядовитые газы, в конце концов, попадали в окружающую среду.

По расчетам ученых, одно лишь Цехштейнское море каждый год выбрасывало в атмосферу не менее 1,3 миллиона тонн соответственно трихлорэтена и тетрахлорэтена, 1,1 миллиона тонн хлороформа и 0,05 миллиона тонн трихлорэтана. Это во много раз больше того количества, которое поступает в атмосферу сегодня в результате нашей промышленной деятельности.

Все эти газы губительны для растений, которые и без того подвергались сильнейшему стрессу, поскольку росли в очень засушливом климате. Растительность гибла, почва становилась легкой добычей эрозии, и пустыня все расширялась. Около 250 миллионов лет назад площадь, которую занимали соленые озера и моря, была особенно велика. Эти водоемы выделяли громадные количества ядовитых газов – галогенсодержащих углеводородов. Подобные соединения не только уничтожали растительность, но и разрушали озоновый слой в атмосфере, а также были причиной гибели множества животных.

Одновременно началось одно из крупнейших вулканических извержений в истории Земли. Обширные области суши покрылись почти полуметровым слоем лавы. Для животного мира нашей планеты наступили страшные времена. Жертвами «Пермской катастрофы» стало около 90 % всех видов растений и животных. Споры о причинах, породивших ее, продолжаются.

Жизнь же постепенно возвратилась на нашу планету только после того, как большинство соленых озер и морей высохло. Между прочим, эти древние микробы и сегодня живут в таких озерах, например в Мертвом море. Начавшиеся климатические изменения способствуют образованию все новых соленых озер, а значит, в очень отдаленной перспективе та давняя катастрофа могла бы повториться, пусть и не в таких масштабах.

Чудеса пустыни

Почти треть всей суши покрыта пустынями и полупустынями. Их мир враждебен человеку, но бесконечно грандиозен. Пустыня – это окаменевшее море, свободная, но грозная стихия. Пока еще она мало понята нами. Нужно приглядеться к этой бескрайней дали, занесенной песком, чтобы обнаружить там… чудеса.

Среди земных ландшафтов пустынный – один из самых зыбких. Очертания пустынь на географических картах ширятся от столетия к столетию. Их безмолвная даль – это посмертное молчание степи. И потому ученые строят мрачноватые прогнозы.

Самая крупная из пустынь – Сахара – сравнится по площади с США. Каждый год она ведет себя все неспокойнее. Она стирает с географической карты всё новые оазисы, деревни и города. На смену человеческой культуре приходит желтое безмолвие.

Пустыня беспощадна. Там не найти надежду. Взгляд тонет в череде сыпучих волн. Жара, жажда, сушь, безысходность, бессилие, пустота, запустение – вот ключевые слова, вспоминаемые при одном приближении к пустыне. Однако в душах людей, побывавших здесь, рождаются и другие определения; они расплывчаты, неясны, как и сама пустыня: «уникальная», «непостижимая», «величественная». Молчание и покой, царящие всюду; краски и формы, разлитые вокруг, – всё это удивляет, побуждает задуматься.

«Земля же была безвидна и пуста» (Быт. 1: 2), – сказано в Библии. Сказано как о современной пустыне. Однако так было не всегда. Под слоем песка и коростой камня могут скрываться неизвестные миры, отнятые у людей стихией.

За свою историю та же Сахара не раз покрывалась травой, чтобы вновь превратиться в пустыню. Словно легендарный феникс, она умирала и затем воскресала. Так, 10 тысяч лет назад она представляла собой поистине цветущий рай. Однако несколько тысячелетий спустя произошла климатическая катастрофа, и райские сады канули в море песка. Немногие животные приспособились к этой перемене. Слонов в Сахаре не осталось. Зато ее просторы бороздят «корабли пустыни» – верблюды. Они научились запасаться водой, подолгу обходясь без питья.

Среди земных ландшафтов пустынный– один из самых зыбких

Иногда обитателям пустыни хватает смекалки, чтобы добывать влагу… прямо из воздуха. Так, в африканской пустыне Намиб за год выпадает всего 10 миллиметров осадков. Но именно здесь произрастает вельвичия удивительная – карликовое деревце, которое знаменито тем, что научилось «пить» пелену тумана, а он тут нередок. Он образуется, когда холодные воды Бенгельского течения, зародившегося в Антарктике, достигают берегов Африки. Клубы тумана разлетаются в глубь пустыни. Их и ловит вельвичия. На обеих сторонах ее листьев, достигающих в длину от 2 до 4 метров, имеется множество устьиц (до 22 тысяч на квадратный сантиметр). Во время тумана они раскрываются, и влага затекает в них.

В пустыне можно умереть не только от жажды, но и от ожогов. Песок под ногами прямо «горит». Выручают разные хитрости. Так, чакская филломедуза, обитающая в пустынях Южной Америки и принадлежащая к семейству квакш, смазывает себя выделениями, напоминающими воск, – и этим защищается от ожогов. Многие животные в дневные часы попросту зарываются в норы, сохраняя себе жизнь.

А жизнь существует даже в самых непригодных для нее пустынях. Так, в 2012 году испанские ученые обнаружили в пустыне Атакама, в 2—3 метрах от поверхности земли, популяцию архебактерий. Они никак не рассчитывали отыскать их колонию здесь, среди залежей каменной соли, куда не проникают ни кислород, ни свет. Однако особая форма обмена веществ позволяет микроорганизмам обходиться без кислорода. Они поселились на тончайших водяных пленках, которые покрывают кристаллики минералов. Подобные колонии микроорганизмов могли бы прижиться и на Марсе.

Даже песок в пустыне кажется живым. Временами здесь раздается странная музыка: ревут трубы, бьют барабаны, гудит орган. Иногда в этот оркестр вмешиваются посторонние звуки: кажется, будто грохочут пушки или вздрагивает гром. Что это? Обман чувств? Мираж слуха? Нет. Море песка, раскинувшееся вокруг, творит музыку, как искусный композитор.

Итальянский путешественник Марко Поло, пересекший всю Азию, среди чудес, встреченных им, упоминает «таинственные голоса злых духов и демонов», доносившиеся до него из пустыни. Исследователи из США и Италии попытались понять, почему над этим уединенным краем порой разносится симфония невидимого оркестра. Оказалось, когда в пустыне начинается буря и песчинки приходят в движение, они постоянно сталкиваются, цепляются, трутся. Их соударения отзываются неслышным эхом. Но счет ударов идет на миллионы, и они разрывают тишь, складываются в какофонию, в которой мы угадываем трубы, барабаны, а то и пушки.

В старину многие считали волшебством и появление миража – кознями злых демонов, завладевших безлюдной далью пустыни. По одной из гипотез, знаменитая библейская сцена – исход евреев из Египта по водам Красного моря – тоже объясняется не чем иным, как миражом. Когда толпы евреев двинулись вдаль, египтяне увидели, что у горизонта расстилается серебристая полоса воды. Вот уже первые ряды уходивших поравнялись с берегом, вошли в воду, двинулись дальше, но море не погубило их. Свершилось чудо Господне! Прошли «сыны Израилевы среди моря по суше» (Исх. 14: 16).

Наука объясняет феномен миража аномальным преломлением световых лучей. Близ поверхности земли воздух очень сильно прогревается. Это и порождает необычный эффект. Если вдали, например, видны пальмы, то нам кажется, что они растут на берегу озера, и в его водной глади отражаются эти деревья. Так, жарким летним днем, мчась в автомобиле по раскаленному шоссе, видишь, что там, у горизонта, автострада залита водой.

Но иногда в пустыню и впрямь приходит вода, преображая ее. В той же Атакаме после внезапного дождя обнаруживали даже растения, которые считались вымершими, например альстремерию, «лилию инков». В американской Долине смерти после ливня, которого ждут годами, вся пустыня за одну ночь покрывается травами и цветами. Здесь можно встретить более тысячи видов растений, в том числе лилии, орхидеи или калифорнийский мак с его оранжевыми бутонами. В эту краткую пору цветения обнаруживается, как же богат мир животных, населяющих пустыню, чуждую, казалось бы, всему живому.

На самом деле пустыня убивает чужаков. Она – огромная западня, расстеленная для пришлых. Свои же привыкают к ее гневу и милости, как подданные грозного царя. Они научились выживать, потому что даже нрав стихии предсказуем, а опасность ожидаема.

Тысячелетиями кочевники населяют пустыню, и им ее гиблая даль в радость. Они находят здесь кров и пищу. В мелькании барханов они ориентируются так же легко, как мы в символах географической карты. Цвет и форма песчаных холмов – их дорожные знаки, повинуясь которым они уверенно гонят караван от одного оазиса к другому. Кажется, что здесь они не заблудились бы даже на ощупь.

В горниле пустынь были выкованы удивительные племенные культуры. Люди приспособились к хитрому норову песков. Едва они научились различать этих «ползучих демонов» по одной лишь расцветке или прикосновению, как те потеряли власть над людьми, стали неопасны.

Однако в наши дни эти культуры гибнут. В течение последних полутора веков жизнь диких народов Азии и Африки решительно переменилась. Колонизация и цивилизация стали Сциллой и Харибдой, притаившимися у рубежа Нового времени. Минуя их, народы теряли «пережитки прошлого» – традиции, которые копились тысячелетиями.

Загадочная власть гор

С глубокой древности люди селили своих божеств на горных вершинах. Можно вспомнить античный Олимп или гору Синай, где Моисей получил свои «скрижали откровения». Вспомнить японскую гору Фудзи, которую в национальной религии – синтоизме – почитают как святыню, или гору Арарат, приютившую Ноя после потопа.

Неизменно Бог нисходит туда, где небо встречается с землей. Горы – это престол, воздвигнутый Им для себя. Своим размахом и архитектурой горные вершины напоминают знаменитые соборы Средних веков. Только они мощнее и выразительнее, чем все, что способен построить человек. Они соединяют нас с небом, а церковные здания лишь символически намечают эту связь. Если рукотворный шпиль обещает встречу с Богом, то природная круча стремится к Нему.

Вблизи гор все пространство наполнено особой энергией. Сотни тысяч людей до сих пор в дни празднеств бредут в горы ради молитвы своим богам и святым, как делали это на протяжении многих веков. Горы платили и платят им дань благодатью.

Вблизи гор все пространство наполнено особой энергией

Почему же горные пейзажи буквально сводят с ума человека, впервые увидевшего их? И почему люди все так же идут в горы, зная, что здесь, может быть, ждет смерть? Их увлечение кажется бессмысленным и страшным. В горах страсть и смерть сливаются почти воедино, словно разные склоны одной и той же вершины, словно узкая тропа и пропасть по краю ее.

С каким удивительным чувством британский романтик и альпинист Джордж Мэллори смотрел в июне 1922 года на заснеженный склон Эвереста (Джомолунгмы). Припав к биноклю, он видел невыразимое чудо – самую красивую в мире гору: «Слева, прямо в небе, парила черная, зубчатая линия. Постепенно, лишь постепенно мы замечали среди случайно разлетевшихся облаков горные склоны, и ледники, и хребты. Поначалу один фрагмент, потом другой, пока, наконец, где-то высоко, – так высоко, что даже фантазия не отваживалась забраться туда, – завиднелась белая вершина Эвереста».

Им овладела страсть, подобная карточной. Он вновь отправился в Гималаи. Он трижды пытался покорить манившую его гору, но лишь о неудачах писал домой – туда, где его напрасно ждали жена и трое детей. Наконец, в 1924 году он почти дошел до вершины, но встретил не победу, а смерть. Лишь в 1999 году альпинисты наткнулись на тело Мэллори, лежавшее под снегом на высоте 8150 метров. До заветной цели оставалось всего около 700 метров, которые он, очевидно, так и не прошел (хотя есть предположение, что он погиб, уже спускаясь с вершины).

В древности такую устремленность посчитали бы, пожалуй, безумием. Пускаться по нехоженым тропам в горы ради того, чтобы встретить опасность и испытать судьбу? Испытаний и бед хватало везде. Смерть в ту пору не ютилась на узких горных дорожках; она смотрела из соседнего перелеска, на конях кочевника перелетала по степи, все убивая и выжигая на своем пути. Смерти было много для сильных и молодых, а стариков и так оставалось наперечет. Зачем было спешить в горы?

Их зов слышат поныне лишь люди цивилизованных стран, где берега рек давно одеты в гранит, поля и степи вымощены асфальтом городов и шоссе, а смерть почти умерщвлена горстями таблеток, остриями скальпелей и флакончиками микстур. Она забыта и потеряна; ей не до нас, и мигом что-то исчезло в жизни; без страха смерти все стало пресным и скучным – дерзкие и самонадеянные люди сами принимаются искать ее. Они спешат в горы. Все, что изгнано из наших городов – тяготы и лишения, ярость и страдания, – притаилось там.

В горах наше тело ощущает опасность каждой клеточкой. Всем своим существом мы противимся бедам – холоду и голоду, усталости и боли. В городе тело дремлет, окруженное комфортом; об опасностях и бедах думает лишь рассудок, да болит душа. В горах мы реагируем, побеждаем природу, радуемся. В городе мы нервничаем и, даже победив врагов, страдаем. В горах мы уверены; в городе разбиты. Горы – страна, которую мы пришли покорить. Город – сеть, в которой обречены увязнуть.

Горы полны правоты и правды. Город полон интриг и инсинуаций. Даже мертвая и косная природа в городе спешит обмануть. Нити проводов норовят ударить током. Радиация, не выдавая себя ни звуком, ни запахом, исподволь убивает. Притупленные мельканием и шумом чувства уже не реагируют на мчащийся навстречу автомобиль. Сражаться с этими бедами бесполезно, ибо организм не готов дать им отпор. Тело поникло в безволии, оцепенело, ослабло.

В горах кровь кипит в жилах. Горы открыто бросают нам вызов; мы готовы к нему. Здесь ничего не дается без борьбы и жертвы. Здесь надо уметь защищаться руками и ногами. Надо бороться за жизнь всеми нашими чувствами, умным мозгом и пылкой душой.

Здесь, в горах, смерть мерит человека и, признав его волю и силу, одаривает первозданным счастьем. Избегнув этой встречи в городе, мы лишаем себя необычного упоения жизнью. В городе мы отгородились от мира. Горы выковывают нам душу, готовую объять весь мир.

Уже на высоте 2500 метров горы становятся суровыми и недружелюбными. Они скорее напоминают пустыню, вставшую на дыбы, – пустыню, где любая песчинка превратилась в камень, где все они слились воедино. Любая гора – это окаменевшая Сахара, скрученная в конус и водруженная на краю равнины – словно для того, чтобы мы испытали свою волю и храбрость, устав бесцельно блуждать по простору.

В горах природа спешит вытряхнуть на нас все из своих запасников. Она встречает то ледяным холодом, то невыносимой жарой. Солнечные лучи жгут так, что обжигают кожу. Снег, отбрасывая блики, слепит глаза. Погода меняется в считаные минуты. Еще минуту назад светило солнце, и вдруг небо полосуют молнии; за ними наползает туман, а то, клубясь и кружась, грохоча и шипя, наваливается буря, спеша смести все на своем пути. Даже бывалые скалолазы не могут расслабиться и перевести дух. Всюду опасность: лавины и расселины, камнепад и лед.

Вдобавок организм слабеет. На высоте 6000 метров тело заметно истощено. Даже сон не помогает восстановить силы. Организм все хуже вырабатывает тепло, а вокруг становится все холоднее: подчас температура опускается до 35° ниже нуля. Малейшая неточность может обернуться гибелью. На вершине Джомолунгмы кислорода вчетверо меньше, чем на уровне моря. Даже у тренированного спортсмена кислорода в крови вдвое меньше обычного. В горах жизнь настолько тесно переплетена со смертью, что в любую минуту рискуешь задеть смертоносную нить.

На самом деле в горах мы ведем ту жизнь, к которой человеческое тело привыкло и приспособилось за многие тысячи лет. Мы напрягаем все силы; мы живем на пределе физических возможностей; мы стремимся во что бы то ни стало выжить. В нас воскресают давно загубленные нами таланты, принесшие нашим предкам победу над Природой.

В городе мы – вялые, анемичные Homo futurus , люди размышления, резона и рассуждения. В горах мы – дикие, резкие и стремительные Homo sapiens sapiens , люди ловкости, решительности и мгновенной реакции. Мы отвергаем будущее, в котором век от века слабеем и дряхлеем; мы возвращаемся в прошлое, где были молоды и сильны. Мы идем вспять ровному ходу времени; мы идем поперек равнины – в горы!

В конце пути, достигнув высочайшей вершины, покорители гор испытывают одно и то же чувство: просветление. Природа ли очистила их души или Бог, судить не нам. Нам лишь выбирать, стоит ли нам самим отправляться в горы, чтобы победить скуку и суету, исцелить свою душу?

Как растут горы?

Почти все крупнейшие горные системы планеты продолжают расти и сегодня. Некоторые прибавляют по сантиметру в год, другие поменьше. Долгое время ученые терялись в догадках, пытаясь понять, что за сила побуждает каменные вершины стремиться ввысь.

Сдвиг блоков земной коры (образование гор) в пределах молодой платформы

В последние полвека, с тех пор как в науке утвердилась теория глобальной тектоники плит, многое в этом феномене стало ясно. Именно столкновения литосферных плит порождают мощные горные хребты. Так, океаническая плита Наска, сталкиваясь с Южно-Американской плитой, погружается под нее со скоростью до десятка сантиметров в год и понемногу приподнимает ближнюю к себе часть континента. Там растут Анды.

Спутниковые наблюдения свидетельствуют, что примерно пятая часть всей поверхности планеты деформирована в результате столкновений литосферных плит. Однако детали этих событий, особенности химических и физических процессов, протекающих при субдукции, а значит, и горообразовании, еще предстоит выяснить. Немало загадок, связанных с горами, их «становлением и взрослением», все еще ждут своего ответа.

Например, ученые давно спорят о том, когда на планете появились первые горы. По нашим нынешним представлениям, рождение гор неразрывно связано с процессами тектоники плит. Очевидно, первые горы стали формироваться, когда началось движение литосферных плит. А когда это случилось? Насколько зависит скорость, с какой растут горы, от скорости движения соответствующих литосферных плит? И долго ли еще расти, например, Гималаям? Какой высоты могут достичь самые большие горы нашей планеты? Какая судьба, вообще, ждет современные горы?

Если бы горы могли говорить, им наверняка бы нашлось много чего поведать. О том, как на протяжении миллионов лет они росли, вздыбленные процессами складчатости. О том, как ветер и вода – две стихии природы, наделенные убийственной силой, – стачивали их каменный остов. О том, как у их подножия скапливались мощные слои осадочных отложений. Наконец, некоторые горы могли бы рассказать и о том, что все в этой жизни когда-нибудь возродится. Ведь так было и с ними. Разрушенные эрозионными процессами почти до основания, они «покоились во прахе» всего лишь несколько миллионов лет, но потом та же сила, что однажды вызвала их из небытия, вновь вернула их к жизни, заставив, как и прежде, стремиться ввысь.

Ученые же продолжают спорить об этих вопросах. Вот лишь один пример, показывающий, насколько сложны такие споры. В докладе, сделанном несколько лет назад на заседании Германского геофизического общества, говорилось, что лучшие годы Гималаев, крупнейшей горной системы мира, уже в прошлом. Медленно, но верно эти горы вновь будут погружаться в глубь Земли. Ученые из Аризонского университета, наоборот, считают, что центральная часть Гималаев, Тибетское нагорье, продолжает расти. Исследование, проведенное ими, показывает, что Тибет, стиснутый с двух сторон Индией и Северным Китаем, понемногу «выдавливается» вверх. До этого считалось, что Тибет надвигается на северный край Индо-Австралийской плиты.

Наконец, в 2011 году между Евразийской и Индо-Австралийской плитами была обнаружена небольшая литосферная плита, которая получила название Тибетской (протяженность ее северной границы составляет чуть более 500 километров). Со скоростью 5 сантиметров в год она перемещается в северо-восточном направлении. При столкновении с Евразийской плитой она, по словам одного из геологов, «словно бульдозер пододвигается под Гималаи». Это опять же заставляет переосмыслить картину столкновения Индии и Евразии.

Вот другая горная страна, давно привлекающая исследователей, но не спешащая открыть им свои тайны: Альпы. Они начали формироваться от 30 до 50 миллионов лет назад при столкновении Африканской и Евразийской плит (примерно тогда же зародились и Гималаи). Все это время, по оценкам ученых, Альпы росли со скоростью до 2 миллиметров в год. За прошедшие миллионы лет они взметнулись бы ввысь на 30 километров, если бы не процессы эрозии, мешающие их росту.

Будущее Альп не так ясно, как можно было бы ожидать. По прогнозу некоторых геологов, Альпы будут расти на протяжении ближайших 20—50 миллионов лет. Они, несомненно, вытянутся еще, если эрозия не опередит тектонические силы и не сгладит вершины гор. Впрочем, может случиться и так, что Африканская плита снова развернется, как было 90 миллионов лет назад, и начнет отдаляться от Европы. В таком случае дни Альп сочтены. Они перестанут расти и постепенно разрушатся.

Ученые могут пока говорить о трех больших периодах горообразования в истории нашей планеты: о каледонской, герцинской и альпийской складчатости.

В период каледонской складчатости, пришедшейся на эпоху раннего палеозоя, 500—400 миллионов лет назад, образовались древнейшие известные нам горы. Сегодня – в результате движения континентов – остатки этих горных систем разбросаны по всей планете. Речь идет о горах Шотландии и Ирландии, о Северных Аппалачах, о горах на юго-востоке Австралии, на Ньюфаундленде, в Восточной Гренландии и Скандинавии.

Период герцинской складчатости приходится на средний палеозой, 400—280 миллионов лет назад. Тогда образовались Уральские горы, Алтай, Южные Аппалачи и Тянь-Шань.

Альпы дали название последнему крупному периоду горообразования, начавшемуся около 100 миллионов лет назад. В этот период образовались Альпы, Пиренеи, Карпаты, Атлас, Кавказ, Гималаи, Скалистые горы, Новозеландские Альпы и Анды.

Принято считать, что Анды – не только одна из самых высоких, но еще и одна из наиболее быстро растущих горных систем нашей планеты. Но так ли это?

Возраст гор помогают определить геохимические факторы, например концентрация изотопов кислорода. Дождевые капли, содержащие тяжелый изотоп кислорода, весят больше обычных дождевых капель. Поэтому они быстрее проливаются на землю дождем. Когда тучи приближаются к горам, эти тяжелые капли падают еще у подножия гор или на их пологих склонах, а вот ближе к вершинам их почти не остается. Изучая химический состав минералов, лежащих на дне горных озер, ученые могут определить концентрацию в них изотопов тяжелого кислорода. Если она велика, то это озеро образовалось еще в те времена, когда горы были низкими. Если же очень мала, то озеро возникло, когда горы уже выросли.

Несколько лет назад, исследуя озера в Андах, геологи обнаружили, что в здешних минералах крайне низка концентрация изотопов тяжелого кислорода возрастом менее 10 миллионов лет. Можно предположить, что тогда высота Анд не превышала 2—3 километров и лишь за последние 10 миллионов лет они стремительно вытянулись вверх. Неужели горы могут расти так быстро? Многие ученые отказываются верить в полученные результаты или же их объяснение.

Например, геолог из Мичиганского университета Кристофер Поульсен предположил, что содержание тяжелых изотопов кислорода в горных минералах зависит не только от высоты, на которой они образовались, но еще и оттого, насколько сильными были тогда дожди. По его расчетам, когда Анды достигли высоты, составляющей примерно 70 % от нынешней, климат в горах резко изменился. Тогда на Анды стали обрушиваться поистине тропические ливни. Их приносили облака, формировавшиеся в бассейне Амазонки.

Споры о том, как образовались Анды, продолжаются. Споры о том, как родились и росли другие горные системы нашей планеты, – тоже.

Сохранятся ли тропические леса?

Примерно третью часть всех лесов на нашей планете составляют воспетые Киплингом джунгли – дождевые тропические леса. Они – подлинная сокровищница природы. Они появились на Земле более 200 миллионов лет назад и до недавнего времени причислялись не только к древнейшим, но и к самым стабильным ее экосистемам. Однако человек поколебал даже устои этого рая земного. Рая, который нами скорее будет уничтожен, нежели описан и исчислен. Тысячи видов растений, миллионы видов насекомых, населяющих эту нирвану тропической неги, нам пока неизвестны. Успеем ли мы их открыть, прежде чем от их родины не останется и цветущего клочка земли?

Под кронами тропического леса обитает, по разным оценкам, от 50 до 90 % всех видов животных, населяющих нашу планету. Удивительно и разнообразие растений. Их здесь – около 450 тысяч видов, в том числе примерно 3000 видов деревьев. В этом лесу длится вечная весна. Кажется, над ним простерт рог изобилия.

Но почему тогда даже муравьи здесь выродились в кочевников, перетекающих из одного конца леса в другой? Почему здесь проходит несколько лет, прежде чем личинки некоторых жуков превратятся во взрослых особей? Почему иные растения, не довольствуясь дарами «рога изобилия», поедают неосторожных насекомых? И почему вода в реках и озерах так бедна минеральными веществами, что лягушатам приходится подрастать не в этих естественных водоемах, а на деревьях – плавая в огромных воронковидных розетках листьев бромелий?

Тропические леса необычайно продуктивны. Каждый их гектар производит 32,5 тонны биомассы в год, в то время как субтропические леса – 24,5 тонны, лиственные леса Центральной Европы – 13 тонн, а бореальные хвойные леса – всего лишь 7 тонн. И самое удивительное, вся эта пышная круговерть растений и деревьев коренится в почве, которая содержит питательных веществ меньше, чем самая скудная пустынная почва. Весь этот блеск, вся роскошь родились на пустом месте – из ничего! Почему?

Можно сказать, что почва не питает здешние леса; она лишь предоставляет им место, чтобы расти. Как правило, корни деревьев уходят в глубь земли не более чем на 30 сантиметров. Дальше – нет смысла, там ничего не отыскать. Мощная корневая система деревьев выкачивает из почвы почти все питательные вещества, приносимые сюда дождем.

Тем не менее на одном гектаре тропического леса произрастает до 800 тонн растительной биомассы. При таком изобилии здесь должен образоваться слой гумуса метровой толщины. На самом деле высота этого слоя не превышает нескольких сантиметров. Под ним лежит песок, бедный питательными веществами, – типичная почва пустыни. Не забывайте, что по другую сторону океана, прямо напротив тропических лесов Южной Америки, простирается громадная пустыня – Сахара.

Зато в дождевом тропическом лесу ничего не пропадет. Любой упавший листок быстро разлагается, а накопленные в нем вещества достаются другим растениям или животным. Еще не успев оторваться от ветки, этот листок оказывается весь оплетен гифами грибов. Он успеет потерять 60 % фосфора, 17 % азота и 50 % калия, прежде чем долетит до земли. Как можно скорее использовать любые питательные вещества – вот стратегия выживания в тропическом лесу.

Приносит же эти вещества дождевая вода. Без дождей, а они здесь идут каждый день, ничего не было бы в тропическом лесу. Для выживания леса требуется, чтобы каждый год выпадало не менее 1500 миллиметров осадков. В некоторых районах это количество даже превышает 10 тысяч миллиметров в год. Соответственно, высока и влажность – от 70 до 100 %.

Дождевые тропические леса– ценнейший экологический резерв планеты

По оценке ученых, ежегодно любой гектар тропического леса в Центральной и Южной Америке получает вместе с дождевой водой 300 граммов фосфора, 3,6 килограмма кальция и 12,6 килограмма калия. По большей части, все эти вещества, вероятно, переносятся сюда ветром из Сахары.

А как быть с таким необходимым для растений азотом? Из него состоит большая часть воздушной оболочки, но в такой форме растения не могут его усвоить. Помогает гроза. При каждом ударе молнии азот окисляется, превращаясь в оксид азота, а тот растворяется в дождевой воде и поглощается растениями.

Если провести химический анализ воды, струящейся по земле после ливня, она изобилует органическими и минеральными веществами. А вот если взять пробу грунтовой воды всего в 20 сантиметрах от поверхности земли, то она мало чем отличается от дистиллированной воды. Корни деревьев и грибы очищают воду, просачивающуюся в глубь почвы, получше любого фильтра.

Дождь нужен тропическому лесу по многим причинам. В районе экватора Солнце всегда стоит высоко над горизонтом. Каждый квадратный метр леса получает за год не менее 5 миллионов килокалорий. Это жизненно важно для быстрого развития растений. Но если бы не частые дожди, то палящие лучи Солнца вскоре бы выжгли листву деревьев. Влага, испаряющаяся после обильного дождя, охлаждает растения, помогает им выжить. Влажный воздух нужен бактериям и грибам, без которых была бы немыслима своевременная переработка палой листвы и других остатков растений.

Большая часть осадков в тропическом лесу, впрочем, никогда не достигает земли. Капли растекаются по листьям деревьев и тотчас испаряются. Над лесом снова сгущаются облака, чтобы опять пролиться ливнем. Климат тропического леса необычайно устойчив, как редко где в других экосистемах. Впору сказать о нем: «Работает как часы». Массовая вырубка леса приведет к необратимым последствиям – сломает эту отлаженную за миллионы лет машину. Растительность леса перестанет пополняться. Кризис экосистемы будет стремительно нарастать.

Но в наши дни именно дождевые тропические леса гибнут быстрее любой другой экосистемы. Полтора века назад они покрывали 12 % всей суши. Но начиная с середины XIX века человек уничтожил уже около половины этих лесов. Каждый год лес вырубается или выжигается на территории площадью около 200 тысяч квадратных километров.

Если уничтожение тропических лесов продолжится теми же темпами, что и сейчас, то уже через 100 лет их не останется. По наиболее вероятному сценарию сохранятся лишь отдельные островки леса – национальные парки, разделенные обширными, малоплодородными пустошами.

В Юго-Восточной Азии большая часть джунглей Киплинга уже уничтожена. Их место заняли плантации монокультур. В бассейне Амазонии, где сохранился крупнейший в мире тропический лес, его стремительно теснят поля и пастбища. Незаконная вырубка нарастает, поскольку является коммерчески выгодным делом. На фоне сентиментальных тирад о красоте и величии амазонских лесов, куда привлекательнее для бизнеса выглядит идея-мечта: вырубить их подчистую и засадить эту бесконечную пустошь соей. Рано или поздно так и случится. Лес пойдет под топор. Что может этому помешать? Слова экологов о том, что с каждым квадратным метром тропического леса, который мы теряем, мы теряем еще один элемент кондиционера, охлаждающего нашу планету? Но ведь это беды дня завтрашнего. А все проблемы планеты Земля оттого, что человек живет только днем сегодняшним!

Массовое истребление лесов уже давно напоминает войну, объявленную человеком природе, безжалостный биоцид, расправу над деревьями, а заодно и животными, населившими с незапамятных времен эту удивительную экосистему. «Как только подойдешь к людям, – сказано в “Книге Джунглей”, – непременно проливается много крови», пусть даже крови деревьев и животных.

Удивительные приключения пыли

Пыль. От нее никуда не деться! Она встречается на каждом шагу. Ее можно найти на подоконнике, книжной полке или в шкафу. Мы замечаем ее везде, где по недосмотру не прогулялась тряпка или швабра. Стоит протянуть руку, и на наших пальцах может оказаться она, неизменная спутница человека – пыль.

Пыль буквально преследует нас, и потому кажется: «Уж что-что, а пыль мы знаем!» Увы, расхожее мнение! На взгляд ученых, эта неприметная, невзрачная субстанция, окутывающая все вокруг и проникающая всюду, таит в себе немало загадок.

В нашей жизни пыль на редкость двойственна. Она может отнять у человека здоровье. Так, астмой и аллергией люди болеют в первую очередь из-за пыли – точнее, из-за содержащихся в ней пылевых клещей – крохотных паукообразных длиной около 0,5 миллиметра. Но пыль может и вернуть здоровье. В начале 1990-х годов немецкие ученые доказали, что ребенку тем реже грозит аллергия, чем чаще его иммунная система сражается с микробами, таящимися в пыли. Юный организм сызмальства учится дозировать свою убойную силу. После такого обучения он уже не ответит «истерической» реакцией на безобидные вещества, вроде кошачьих шерстинок.

Пыль способна превратить цветущую местность в пустыню, а то и породить в пустынном месте лес. Частички пыли, подхваченные ветром, минуют высочайшие горы и обширные моря. Ветер непрестанно уносит пыль из африканских пустынь, усеивая ими земли, лежащие за тысячи километров от Африки.

Самым пыльным местом на Земле считается впадина Боделе, расположенная в Сахаре близ границы Судана и Чада и занимающая площадь около 24 тысяч квадратных километров. Мириады окаменелых остатков водорослей и минеральных крупиц, содержащих фосфор и железо, покрывают эту долину – дно высохшего озера, простиравшегося здесь. В древности его воды питали растения и животных Центральной Африки. Сегодня пыль со дна озера служит удобрением для дождевых лесов Южной Америки. Но этот эффект поразительным образом недооценивается.

В природе пыль существует в различных видах

Почти 100 дней в году над Сахарой бушуют песчаные бури. Давно известно, что их отголоски ощущаются даже в Европе. Так, в Средние века панический ужас на европейцев нагоняли «кровавые дожди». Их считали предвестием чумы, а повинна в них была пыль, поднятая в воздух в Сахаре. Она придавала атмосферным осадкам красноватый оттенок. Пыль эта разносилась далеко на север, попадая даже в Скандинавию. Там, оседая на ледниках, она ускоряла их таяние, ведь красный цвет активнее, чем белый, поглощает солнечные лучи.

Всего, по оценке геологов, Сахара ежегодно теряет свыше 500 миллионов тонн пыли, ну а все мировые пустыни – более 2 миллиардов тонн. Огромное количество пылинок, сметаемых ветром в Сахаре, оседает в водах Атлантики. Планктон – основа пищевой цепи в океане – начинает бурно разрастаться. Всюду, где пылевые облака «проливаются» на сушу или океан дождем, возникает богатая органическая жизнь. В 1832 году Чарлз Дарвин, находясь на борту корабля «Бигль», наблюдал за тем, как африканская пыль оседала близ островов Зеленого Мыса. «Пыль эта падает в таком количестве, что загрязняет все на борту корабля и причиняет вред глазам, – писал Дарвин, – бывало даже, что суда садились на мель из-за непроницаемого мрака».

Уже в наши дни ученые доказали, что эта пыль преодолевает куда большие расстояния, усеивая территорию Южной Америки. Около 50 миллионов тонн пыли ежегодно перелетает туда из Африки. Более половины всех необходимых минералов амазонские леса получают вместе с пылью, падающей на них с неба. Африканская пыль питает их, ведь она содержит некоторые химические вещества – калий, фосфор, кальций, что не встретишь в южноамериканской почве. Если бы не эти удобрения – тонны фосфатов, сульфатов и оксидов железа, эти леса захирели бы. Эпифиты – мох, лишайники, орхидеи, – густо усеявшие кроны деревьев, улавливают летящую на них пыль и насыщаются ею. Усваивая «небесное удобрение», растения стремительно растут.

Немецкий геолог Йозеф Райххольф предположил даже, что периодическое расширение и сжатие Сахары, длящееся миллионы лет, может влиять на площадь, занимаемую амазонскими лесами: она то сужается, то увеличивается.

Так прошлое переплетается с настоящим. Так далекая пустыня превращает Южную Америку в цветущий континент.

Кстати, роза ветров у западного побережья Африки такова, что большую часть пыли относит далеко в сторону от амазонских лесов. Например, в летние месяцы почти вся она оседает в водах Карибского моря. Верхние слои почвы на здешних островах в основном сложены из той самой пыли, что порывом ветра когда-то была сметена в Африке.

По предположению исследовательницы Анны Горбушиной из Ольденбургского университета – ее статья опубликована на страницах журнала Environmental Microbiology , – пыль, перелетевшая на землю Америки с Африканского континента, несет не только благо, но и зло. Вместе с ней это путешествие длиной в полторы недели совершают разные микроорганизмы. Выброшенный с неба десант этих «бойцов невидимого фронта», возможно, вызывает внезапные вспышки заболеваний в глухих уголках Южной Америки.

Но вернемся в наши широты. Пыль оседает на землю всюду с каждой каплей дождя, с каждой снежинкой. Если бы дождь не смывал, а ветер не сметал ее, на крышах домов за год скапливались бы тонны пыли. Однако пыль не лежит на месте. Она проникает в любую трещину. Даже в убранной дочиста комнате все пронизано ею: в каждом кубическом сантиметре воздуха снует более тысячи пылинок. Солнечным летним днем на свету хорошо видно, как кружится пыль.

«Естественная фоновая нагрузка» – так называют этот «столп пыли» специалисты – достигает 20 микрограммов на один кубический метр. Именно благодаря пыли – сказываются ее преломляющие свойства – солнечный свет окрашен в столь яркие тона. Мириады пылинок, рассеянных в воздухе, меняют расцветку закатов и рассветов, окрашивая их в пылающе-красные тона.

Пыль меняет и климат. По разным причинам пылинки могут «склеиваться», образуя аэрозоли – твердые частицы, взвешенные в воздухе. Их химический состав, их форма, способ их возникновения очень разнятся. Обычно все начинается с выхлопных газов, выброшенных в воздух автомобилями и самолетами. Встречаются и естественные аэрозоли. Так, при извержении вулканов в атмосферу попадает огромное количество пылинок. Еще один вид аэрозолей образуется над океанами и морями: ветер подхватывает капельки воды и развеивает их; вода испаряется; в воздухе остаются крупицы соли.

Все аэрозоли отличаются одним свойством: вокруг них конденсируются водяные пары. Возникают капли дождя, кристаллики льда или снежинки. Чем больше в воздухе аэрозолей, тем крупнее капли и льдинки – тем плотнее облачная завеса. Облака сильнее отражают солнечный свет; становится прохладнее. Впрочем, аэрозоли могут вызывать и обратный эффект. Недавние исследования показали, что, попав в средние слои атмосферы, аэрозоли не отражают солнечный свет, а, наоборот, поглощают его, то есть способствуют потеплению.

Итак, несмотря на свою микроскопическую величину, пылинки играют очень важную и пока еще неясную роль в формировании климата на планете.Как признают ученые, влияние пыли на атмосферные процессы гораздо сложнее, чем воздействие парниковых газов. Однако зачастую это не принимается во внимание. Как же учесть влияние пыли в наших прогнозах климата?

Есть ли на земле «марсианские микробы»?

Земля живет! Верхние слои ее коры пронизаны жизнью. Мы думаем, что толща земли под нашими ногами числится лишь по ведомству геологии. На самом деле это еще одна обширная экосистема, обитатели которой невидимы, как пустота. Мириады микроорганизмов населяют отложения на дне океанов, застывшую вулканическую лаву, твердь гранита, из которого состоит материковая кора.Они обитают всюду, где есть вода и где жара еще не стала невыносимой даже для микробов.

Очевидно, лишь температурный барьер ограничивает область их обитания. Даже самые жаростойкие микроорганизмы не могут выжить при температуре свыше 113 °С. Эта граница пролегает в 3—10 километрах от поверхности Земли (точное ее положение зависит от теплопроводности тех или иных пород, составляющих кору). Ее не смеет пересечь ни один микроб.

Однако, как ни разнообразно это сообщество подземных организмов, как ни широко оно распространено, оно по-прежнему очень плохо изучено. Весь этот огромный мир жизни, получивший название «глубинная биосфера», во многом остается белым пятном на карте современной науки. Долгое время было укоренено мнение о том, что жизнь может существовать лишь там, где есть солнечный свет и кислород. С этой точки зрения сама идея о том, что живые организмы могут поселиться глубоко под землей, казалась абсурдной.

Вот только факты как будто начали опровергать догму. В образцах грунта, извлеченных при бурении глубоких скважин, неизменно находили сообщества микробов. Долгое время специалисты игнорировали эти находки, ведь их «не должно быть по определению». Как правило, биологи, привлеченные для экспертизы, лишь покачивали головой и говорили, что «микробы занесены с поверхности земли».

Лишь в последние десятилетия старая догма все-таки пала. В 1985 году исследователи из министерства энергетики США во главе с Фрэнком Уоббером проводили бурение в штате Южная Каролина в поисках подходящего места складирования радиоактивных материалов. Благодаря специальным уплотнениям эти образцы грунта невозможно было загрязнить никакими микробами.

Самые примитивные бактерии и архебактерии оказываются поразительно стойкими

И вот при изучении проб, взятых с глубины в полкилометра, выяснилось, что они кишат живыми бактериями. Так родилась сенсация. Наконец, научный мир прислушался к новости, донесшейся из недр планеты. Начались поиски поселившихся там бактериальных сообществ.

Их обнаруживали буквально всюду. Бактерии, вирусы и грибы преспокойно проживали даже на глубине 3,5 километра. Самые крохотные трещины и поры земной коры были заполнены огромным количеством микробов. В одном-единственном грамме грунта или миллилитре грунтовых вод их встречалось до сотни миллионов. Как отмечалось на страницах журнала Science , «самая большая загадка глубинной биосферы – это высокая плотность микроорганизмов, ее населяющих».

По оценке Томаса Голда из Корнеллского университета, масса всех подземных форм жизни на нашей планете, пожалуй, превосходит массу всех наземных организмов. Другие исследователи не столь радикальны, но и они считают, что общая масса глубинной биосферы составляет до трети наземной биосферы. Специалисты полагают, например, что большая часть прокариотов – одноклеточных организмов, у которых нет ограниченного мембраной ядра, – обитает у нас под ногами. Недавно в рудниках Южной Африки найдены и первые многоклеточные представители глубинной биосферы – черви-нематоды.

Эти открытия не могли не повлечь за собой ряд вопросов. Как выживают все эти организмы? Откуда они черпают энергию? Откуда они вообще там взялись? И как выдерживают громадную жару, царящую глубоко под землей? Какие ферменты и протеины помогают им это сделать?

Ошибочно полагать, что глубинная биосфера – это рай для микроорганизмов.Результаты исследований говорят, скорее, об обратном. Каким бы разнообразным и населенным ни был подземный мир, жизнь микробов легкой не назовешь. Там нет ничего, кроме горных пород, воды и некоторой дозы радиации, исходящей от ближайших залежей радиоактивных веществ. Глубинная биосфера – это унылая обочина, на которую в ходе эволюции были оттеснены самые примитивные, самые древние формы жизни. Это – их бункер, где вот уже сотни миллионов лет они скрываются от победителей – светолюбивых организмов, населивших поверхность планеты.

Жизнь готова выдюжить и в таких условиях, но платит за свою неприхотливость особую цену – «цену смирения». Микробы, найденные на большой глубине, долгое время проводят практически в спячке. Эти мнимо омертвевшие – живые! – клетки даже не размножаются. Недостаток питательных веществ, испытываемый ими, вынуждает их вести самый жесткий режим экономии. Другие микроорганизмы размножаются в среднем раз в несколько сотен, а то и тысяч лет. По сравнению с этими «мертвяками»-медляками микробы, населяющие поверхность планеты, живут буквально «со скоростью света».

Глубинная биосфера, как установили ученые, существовала еще во времена динозавров. Некоторые колонии микробов населяют свои подземные «оазисы» от 80 до 160 миллионов лет. Порой они буквально замурованы в крохотных расселинах и порах горных пород, все эти миллионы лет не имея надежды выбраться оттуда. Но как они проникли в свои узилища?

Возможно, одни из них населяли когда-то поверхность планеты, но в результате сейсмических катастроф или вулканических извержений были засыпаны землей и приспособились к новым условиям жизни. Другие семейства микроорганизмов были смыты потоками воды и вместе с ними просочились в глубь почвы, где и обосновались отныне. В пользу этих гипотез говорит то, что большинство микробов, обнаруженных под землей, имеет определенное сходство с организмами, населяющими ее поверхность, и, может быть, даже состоит с ними в родстве.

Но некоторые биологи отстаивают другую – радикальную – гипотезу: жизнь могла зародиться… под землей. Еще несколько десятилетий назад, когда были открыты горячие глубоководные источники, так называемые черные курильщики – уникальный биотоп, расположенный на дне океана, привычная гипотеза возникновения жизни на нашей планете была поколеблена. Согласно ей жизнь появилась на свету. Однако черные курильщики, изобилующие питательными веществами, с полным на то основанием тоже могут считаться «колыбелью жизни». Тем более около 4 миллиардов лет назад наша планета была для жизни «мало оборудована». Смертоносное ультрафиолетовое излучение проникало тогда почти к поверхности Земли – как теперь на Марсе, – уничтожая все живое. Мощные извержения вулканов поливали все вокруг огнем. Метеориты, падавшие бомбами на планету, оставляли громадные кратеры.

Зарождение жизни на фоне «космической бомбежки» было далеко не гладким. Вполне вероятно, что колонии микробов, поселившиеся в «подвале планеты», вовсе не были случайно засыпаны лавой и вулканическим пеплом. Жизнь могла зародиться там, в земных недрах, и лишь впоследствии микроорганизмы выбрались на поверхность, как еще позднее обитатели морей начали завоевывать сушу.

Впрочем, пока мы слишком мало знаем о подземных микробах, чтобы с уверенностью судить о том, не их ли далекие предки положили начало жизни на Земле. Будущие исследования наверняка внесут ясность и в этот вопрос. Если идея зарождения жизни в недрах планеты подтвердится, то почему бы микробы не могли появиться и в марсианском грунте? Может быть, их колонии и теперь процветают там – «глубинная биосфера Марса»?

Вода, снег и лед

С чего начинается дождь?

Моделирование атмосферы Земли и процессов, протекающих в ней, – одна из сложнейших задач, стоящих перед учеными. Как описать поведение 5 квадрилионов тонн воздуха, составляющих оболочку Земли?

Вот простой вопрос: «С чего начинается дождь?» Точного ответа до сих пор нет. Конечно, не будет тучки на небе, и дождиком не покаплет, это известно каждому. Но что происходит за пеленой облаков? Как клубы водяного пара свертываются в капельки? Как заглянуть внутрь дождевой тучи?

Исследовать ее с самолета рискованно. В лаборатории же удается воссоздать лишь пелену тумана объемом в несколько кубических метров. Подобный клочок имеет мало общего с обычными облаками. В нашей средней полосе столп воздуха над каждым квадратным метром почвы содержит от 10 до 50 килограммов водяных паров. Правда, в основном мы не видим их. Лишь оседая на аэрозолях – песчинках и пылинках над сушей или частицах соли над океанами, – водяные пары сгущаются, образуя капли. Если бы не аэрозоли, небо всегда было бы ослепительно-голубым.

Однако, когда содержание аэрозолей в воздухе особенно высоко, это, как выяснили недавно ученые из Гетеборгского университета, ведет к уменьшению количества осадков. Ведь чем больше центров конденсации возникает в облаках, тем меньше размер дождевых капель, образующихся здесь. Порой они вдвое меньше обычного. Между тем дождь начинается, только когда капли достигают определенной величины. Маленькие же капли, хоть их и очень много, попросту не долетают до земли. Как хорошо! Значит, не пойдет дождь?

Не будет тучки на небе, и дождик не покаплет

Никто не любит дождь. Довольно тучки на небе, чтобы настроение стало портиться. Кому охота брести по лужам в холодной, мокрой одежде, прилипающей к телу? Но так ли заслуженна эта скверная репутация дождя? Скажем хотя бы несколько слов в его защиту.

Дождь чистит небо. Струи воды, сбегающие на землю, смывают мельчайшие частички пыли, витающие в воздухе. В жаркие дни завеса дождя приятно освежает, в засушливую пору спасает растения от гибели. Для ученых же дождь по-прежнему таит немало загадок.

Знаете ли вы, что лишь каждое десятое облако проливается на землю дождем? Или что дождевая капля напоминает по форме скорее гамбургер, чем знакомую нам каплю воды? Или что в обычном кучевом облаке скрывается более 150 тысяч тонн водяных паров и льдинок? Попробуем же совершить путешествие в мир дождя, этот серый мир, полный белых пятен!

Нам навстречу спешат капли, и каждая из них преодолевает немалый путь, прежде чем достигнет земли. В среднем после того, как вода испарится над океаном, ее молекулы проводят в воздухе 9,5 дня до того, как водяные пары снова сконденсируются и вернутся на землю дождем. Какие же приключения происходят с ними в небесах?

Итак, любой дождь начинается задолго до дождя. Начинается с того, что в теплую, солнечную погоду в реках, морях, океанах испаряется вода. Обычно ее молекулы движутся хаотически. Однако, получив дополнительную энергию вместе с солнечными лучами, отдельные молекулы преодолевают силу поверхностного натяжения и буквально врываются в атмосферу. Верхний слой воды понемногу растворяется в воздухе, словно… сахар в воде.

Воздушные массы, насыщенные водяными парами, поднимаются, словно в лифте, на небо, поскольку теплый воздух легче холодного. Но чем выше они оказываются, тем заметнее понижаются температура и атмосферное давление. Воздушные массы остывают на один градус через каждые 100 метров. Можно сказать так: испарившись над океаном, вода, разогретая до 20°C, поднимается на высоту 2000 метров и, условно говоря, остывает до 0°. «Условно» потому, что это зависит от влажности воздуха. Чем она ниже, тем быстрее охлаждается воздух.

Когда относительная влажность воздуха достигает 100 %, водяные пары начинают конденсироваться. Их молекулы оседают на крохотных твердых частичках, снующих в воздухе, например пылинках. Так возникают капельки воды. Из них формируется облако.

Процессы, протекающие внутри облака, заметно сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Не так давно группа израильских и российских ученых попыталась выяснить механизм образования дождевых капель. По их расчетам, изложенным на страницах журнала Nature , важную роль играют воздушные вихревые потоки. Они увеличивают частоту столкновений капель, а значит, приближают дождь. Они действуют как центрифуга. Крупные, тяжелые капли вытесняются ими наружу и летят сквозь облако, сталкиваясь с другими каплями и сливаясь с ними. Поначалу капли еще удерживаются внутри облака, но когда их диаметр достигнет 200 микрометров, сила тяжести берет верх. Капли падают на землю – поначалу тонким моросящим дождем со скоростью до полуметра в секунду, а потом, достигнув миллиметровой величины (и миллионы раз столкнувшись с соседками), летят хлесткими струями со скоростью до 9 метров в секунду.

Чаще дожди бывают не теплыми, а холодными. Когда температура в воздушном слое ниже —20 °С, вокруг пылинок скапливаются ледяные кристаллы. На них быстро намерзают капельки воды. Лед буквально впитывает влагу, скопившуюся в воздухе. Зимой так образуются снежные хлопья, а летом – мелкие ледышки града. Под тяжестью собственного веса они, в конце концов, падают на землю. Их форма, размеры, траектория полета резко разнятся; их движение трудно моделировать. В теплую погоду эти крупицы льда по пути к земле тают, окатывая нас холодным дождем.

Кстати, большинство людей считает, что капли дождя имеют округлую форму, как классические капли воды, вытекающей из-под крана. Но они ошибаются. Падая на землю с большой скоростью, дождевые капли встречают такое сильное сопротивление воздуха, что утрачивают свою прежнюю форму – становятся приплюснутыми и теперь напоминают скорее гамбургер, чем маленькую сферу.

Процессы, происходящие на родине этих капель – внутри туч, мы не можем пока детально описать. Поэтому если температуру на ближайший день метеорологи научились прогнозировать, то с осадками часто попадают пальцем в небо. Лишь научившись понимать эти сложные процессы, мы сумеем точнее предсказывать, пойдет ли дождь.

А это становится все важнее! Глобальное потепление значительно усиливает циркуляцию воды на нашей планете. С повышением средней температуры на один градус циркуляция возрастает примерно на 8 %. Меняется количество осадков, выпадающих в различных регионах планеты. Усиливается неравенство в снабжении их водой. В засушливых регионах дожди будут выпадать еще реже, а те области, где осадков выпадало и так много, будут страдать от сильных ливней и наводнений.

В последние годы все чаще регистрируются необычные погодные явления, в том числе и продолжительные, очень сильные дожди. Так, в 2011 году рекордные дожди обрушились на Японию, в 2010 году рекордное количество осадков зафиксировано в Пакистане и Австралии, в 2002 году в Германии, в Рудных горах, всего за одни сутки выпало столько осадков, сколько не отмечалось в этой стране еще никогда до этого. После ливня началось «наводнение столетия» на Эльбе. Компьютерные модели и статистика подтверждают связь между потеплением и аномальным количеством осадков.

Предсказывать же погоду – значит по-прежнему решать задачу со многими неизвестными. Бабочка, взмахнувшая крылышками в далеком Китае, все так же исправно вызывает ураган на Багамах. Две бесконечности сходятся в одной и той же точке – в той, где графа прогноза по-прежнему туманна и неясна.

Время летних гамма-гроз

В день летней грозы многих и теперь, как в древние времена, охватывает оторопь, ощущение угрозы. Сколько раз за лето каждый из нас видит вспышку молнии на небесах, и всякий раз ее огонь кажется таинственным – этот затертый эпитет словно свежеет от жара молнии, наливается кровью. Да и ученый мир подтвердит, что, как ни сильна наука, познавшая все от атомов до созвездий, перед феноменом молнии – электрического разряда, возникающего между грозовой тучей и поверхностью Земли, – долго пасовала и она.

Всякий раз огонь молнии кажется таинственным

Так, неясно было даже, почему небо вдруг рассекают эти ослепительные вспышки, что вызывает их. Зарождение молнии начинается с того, что в грозовом облаке происходит разделение электрических зарядов: отрицательно заряженные частицы отделяются от положительно заряженных. Так в грозовом облаке создается электрическое поле. Когда его напряженность достигает критической величины – 2 миллионов вольт на метр, в облаке возникает пробой. Лавина электронов мчится в сторону земли, оставляя после себя полосу (канал) ионизованного воздуха. По этому каналу к земле устремляется молния. Сила тока в канале достигает 100 тысяч ампер, а температура – 30 тысяч градусов. Стремительно расширяющийся поток воздуха и порождает мощную звуковую волну, которая воспринимается нами как гром. Таково популярное объяснение этого феномена.

Как ни стройна эта теория, она не подтверждается фактами. Судя по результатам измерений, напряженность электрического поля в грозовом облаке примерно в 10 раз ниже той критической величины, которая нужна для того, чтобы вспыхнула молния.

В начале 1990-х годов российский физик Александр Гуревич, подыскивая объяснение этому факту, предложил новую гипотезу. В атмосферу нашей планеты постоянно проникают высокоэнергетичные частицы, прилетающие из космоса. При их столкновении с молекулами азота и кислорода образуются, в частности, электроны, движущиеся очень быстро. Электрическое поле, возникшее в грозовом облаке, по расчетам Гуревича, разгоняет их почти до световой скорости. Для этого достаточно, чтобы напряженность поля составляла порядка 200 тысяч вольт на метр, что хорошо совпадает с результатами наблюдения. При столкновении этих электронов с молекулами воздуха возникают все новые высокоэнергетичные электроны. Настоящей лавиной они мчатся к земле, вызывая пробой в атмосфере. При этом испускается рентгеновское и гамма-излучение, которое фиксируют спутники.

Итак, все больше фактов доказывает, что молнии порождаются частицами, прилетевшими из космоса. Однако многое в происходящем процессе по-прежнему неясно ученым. Так, энергия и интенсивность рентгеновского излучения, возникающего во время грозы, не совпадает с моделью, предложенной Гуревичем. Стоит добавить, что мы по-прежнему очень далеки от того, чтобы использовать энергию молнии для своих целей.

Изучение молний – достаточно сложный и дорогостоящий процесс. Как полемически заявил один из исследователей, «мы находимся в совершенно неизведанной области». Вопросов накопилось немало. Правда ли, что бывают супермолнии, когда сила тока превышает 300 тысяч ампер (обычно она гораздо ниже)? Зависит ли активность молний от загрязнения окружающей среды или, говоря иными словами, вспыхивают ли молнии над крупными городами чаще, чем над сельской глубинкой? Верно ли, что во время грозы наблюдаются всплески гамма-излучения и выбросы антивещества?

Стоило, к примеру, дождаться космической эпохи, чтобы узреть, что пылающая стрела метит не только в одинокие дубы или башни, но и летит ввысь. Лишь в 1989 году были впервые сфотографированы слабо светящиеся молнии, вспыхивающие на доли секунды в верхних слоях атмосферы, примерно в 40—80 километрах от Земли, и окрашенные в яркие цвета. На снимках, сделанных из космоса, видны невероятной величины огненные столпы. Одни напоминают гриб, выросший в небе; другие – частокол, словно огородивший небесный град. Они достигают порой в поперечнике 90 километров, но сила их свечения невелика, а потому с поверхности Земли их не увидать.

Эти молнии, красные «спрайты» и голубые «джеты», нередко сравнивают со сполохами полярного сияния. Но если последние возникают при проникновении из космоса высокоэнергетичных протонов и электронов, то для подобных молний источником энергии становятся грозовые разряды. Природа этих атмосферных явлений, наблюдаемых во время грозы, все еще остается неясна. Возможно, они – лишь часть, «недостающая часть» громадного поля электричества, которое разлито повсюду – от поверхности Земли до ионосферы.

Кстати, лишь недавно подтвердилось, что удары молний сопровождаются всплесками гамма-излучения (впервые подобная гипотеза была высказана несколько десятилетий назад).

В 2008 году на орбиту был выведен космический телескоп «Ферми». В его задачу входило наблюдение за гамма-вспышками – самыми мощными источниками электромагнитного излучения, известными науке. Эти вспышки происходят в отдаленных областях космоса.

Однако уже за первые пару лет работы этот телескоп зарегистрировал еще и 130 всплесков гамма-излучения, возникавших где-то в окрестностях Земли. Когда ученые проанализировали эти события, то убедились, что всякий раз всплеск излучения наблюдался там, где бушевала гроза. Впрочем, для физиков это не стало новостью. Им уже было известно, что близ верхнего края облака могут наблюдаться подобные всплески. Ведь мощное напряжение возникает не только между грозовой тучей и землей, но и между тучей и лежащими выше слоями атмосферы. На высоте от 20 до 80 километров может генерироваться напряжение до 20 миллионов вольт. Оно разгоняет электроны, и те лавиной устремляются ввысь. Мчась со скоростью, близкой к световой, они сталкиваются с молекулами воздуха, и тогда испускается гамма-излучение.

Зато, как выяснилось, это излучение зачастую – а возможно, всегда – трансформируется в поток частиц и античастиц, электронов и позитронов. Этот поток, прорезав верхние слои атмосферы, уносится в космическую даль. Телескоп «Ферми», изучающий события вселенских масштабов, порой замечает и эти лучи позитронов, покидающих Землю под покровом грозовых бурь. Когда, достигая телескопа, позитроны проникают в детекторы и сталкиваются здесь с электронами, то те и другие уничтожаются, вновь превращаясь в гамма-излучение, которое и фиксирует детектор.

Обнаруженные сигналы – первое четкое доказательство того, что на Земле во время грозы образуются потоки античастиц. Часто ли это происходит? Первая «заявленная цифра» – 130 раз за два с половиной года работы – не означает ровным счетом ничего. Или значит только одно: этот феномен есть. Он наблюдается на нашей планете. Специалисты, работающие с телескопом «Ферми», предполагают, что ежедневно в разных уголках Земли во время гроз происходит около 500 всплесков гамма-излучения, устремляющегося прочь от Земли. Однако в большинстве своем они остаются незамеченными, поскольку их не регистрирует, разумеется, ни один наземный детектор.

А, кстати, если вернуться к гипотезе Гуревича, может, именно всплески гамма-излучения становятся тем «спусковым механизмом», после срабатывания которого небосвод освещает молния, размышляют исследователи на страницах журнала Geophysical Research Letters. В любом случае полученные результаты приближают нас к пониманию того, что происходит во время грозы.

Загадки шаровой молнии

Молнии, рассекающие небо, словно орудийные залпы, канонада грома, свист ветра, как пуль, и затем, один за другим, удары града. Как никакое другое явление природы, гроза похожа на войну. Здесь Небо вступает в сражение с Землей, и все вокруг содрогается, напуганное этой борьбой. С глубокой древности многие народы почитали бога грозы верховным божеством небесного пантеона. Поистине у этого властителя небес неистощимый запас сил! Каждый час во всем мире 3000 раз бушует гроза. Каждый час более 100 тысяч молний вонзаются в притихшее тело Земли, и этим страстям не видно конца.

Лучше всего в грозу сидеть дома, посматривая в окно на то, как потемневшее – массивное, словно торт, – небо режут вкривь и вкось золоченые лезвия молний. Но и тут – с кем-то это бывает! – прямо к вам, проникая сквозь стекло, может вплыть огненный шар.

Тысячи людей наблюдали шаровую молнию, и все-таки никто не знает, что скрывается за этим странным феноменом.Природа шаровой молнии таит немало загадок. При ее описании ученые вынуждены полагаться лишь на отдельные свидетельства очевидцев, из которых явствует, что она представляет собой матовый шар оранжевого, желтого или красного цвета, светящийся как лампочка в 60 ватт, что величиной она бывает то с апельсин, то с футбольный мяч, что она парит, перемещаясь со скоростью пешехода или бегуна, движется плавно, бесшумно и что ее наблюдают от десятка секунд до нескольких минут. Эти скупые рассказы да горстка фотографий – вот все, чем располагает наука.

Австрийский метеоролог Александр Койл провел статистический анализ 400 сообщений, оставленных теми, кому доводилось видеть шаровую молнию. Чаще всего – в 90 % случаев – ее видели перед грозой, во время грозы или сразу после того, как непогода стихала. В 87 % случаев шаровая молния появлялась в летние месяцы. Почти всегда она имела идеально круглую форму, ее диаметр составлял примерно 30 сантиметров. По прошествии 5 секунд она, как правило, исчезала, хотя некоторым доводилось видеть ее в течение 15 минут. Примерно в каждом четвертом случае она проникала в закрытое помещение. В половине случаев взрывалась с громким хлопком.

Природа шаровой молнии таит немало загадок

Как полемично заявил один из ученых, мы знаем о шаровой молнии не больше, чем древние египтяне ведали о природе звезд. Но все же мы хотя бы представляем себе ее свойства – а потому можем признать ложными самые сенсационные сообщения, например, о мощных взрывах шаровых молний, разрушавших целые здания. В среднем из тысячи описаний подобных молний можно по пальцам одной руки пересчитать число встреч с ними, закончившихся трагически, да и то из этих рассказов неясно, пострадали ли люди именно от шаровой молнии, или причина была в чем-то другом, отмечал российский исследователь Игорь Стаханов.

Что же касается ее природы, то на сегодняшний день имеется более 100 гипотез, претендующих на объяснение физической сути шаровой молнии. Однако ни одна из них не нашла убедительного подтверждения. Кто-то говорит, что шаровая молния – это сгусток плазмы. Но какая сила удерживает его, не дает этому шару распасться? Кто-то видит в ней миниатюрную черную дыру, а кто-то – стянутое в узел энергетическое поле. А может быть, шаровая молния – это всего лишь оптический обман? Что, если сверкнувшая вблизи стрела молнии так сильно раздражает сетчатку человеческого глаза, что тот какое-то время видит перед собой медленно плывущий огненный шар?

Исследования шаровой молнии ведутся уже несколько веков. В свое время получить ее искусственным путем пытались и Никола Тесла, и Петр Капица. И все равно ученые пока не располагают теорией, которая бы объясняла и само появление этой молнии, и описывала феномены, ее сопровождающие. Есть только отдельные гипотезы.

А может быть, в случае с шаровой молнией речь вообще идет о нескольких феноменах разного происхождения, которые мы пытаемся описать «одной формулой»? На эту же мысль наводят и некоторые новые эксперименты, проведенные в последние годы и вызвавшие интерес у специалистов.

В 2000 году журнал Nature представил работу новозеландских химиков Джона Абрахамсона и Джеймса Динниса. Они показали, что при ударе молнии в почву, содержащую диоксид кремния (в природе, например, это кварц, из зерен которого в основном и состоит обычный песок), тот разлагается на составляющие его вещества – в частности, выделяются крохотные, размером в нанометры, частицы кремния. Они сливаются в пылинки, образующие в воздухе небольшое облачко в виде шара. Другие вещества испаряются, и их восходящие пары поднимают этот шар, наружные слои которого окисляются – сгорают – при соприкосновении с атмосферным кислородом. Количество излучаемой им световой энергии примерно соответствует силе свечения шаровой молнии, как об этом рассказывают очевидцы. Когда оболочка шара, состоящая теперь из оксида кремния, разогревается и плавится, весь содержащийся внутри кремний мгновенно окисляется. Происходит взрыв шаровой молнии.

Эта гипотеза дает ответ на вопрос, почему шаровые молнии проникают сквозь оконное стекло. Возможно, кремниевые пылинки настолько малы, что способны просачиваться сквозь мельчайшие трещинки в оконном стекле и раме. Оказавшись в комнате, они снова скручиваются в шар. Впрочем, пока подобная «телепортация» вещества осуществима только на бумаге – в теоретических расчетах. Воспроизвести ее в лабораторных условиях не удавалось. К тому же эта гипотеза не может объяснить все случаи наблюдения шаровых молний.

В 2004 году российские физики Антон Егоров, Сергей Степанов и Геннадий Шабанов описали схему установки, на которой им удавалось получать шаровые разряды, названные ими плазмоидами и напоминавшие шаровую молнию. С помощью разряда в 5000 вольт они испаряли две капли воды, которые находились на электроде непосредственно над поверхностью воды. Частицы плазмы, образовавшиеся при электрическом разряде, окутывались облачком из молекул воды и охлаждались. Температура плазмоида составляла всего 60 °С. Исследователи накрывали этот светящийся шар листом бумаги, но тот не воспламенялся. Если же шар насыщался водородом, то он взрывался, как это и случается порой с шаровой молнией. Впрочем, плазмоиды исчезали уже через секунду. Шаровая молния живет дольше. Кроме того, она возникает не только во время дождя и не только рядом с водой. Значит, есть и какой-то другой механизм зарождения подобных молний.

В 2006 году физики Владимир Дихтярь и Эли Йерби из Тель-Авивского университета наблюдали в лаборатории светящиеся газовые шары. Генерируя их, они разогревали в микроволновом поле кремниевый субстрат, пока тот не испарялся. В воздухе появлялся желтовато-красный шар диаметром около 3 сантиметров, состоявший из ионизованного газа (как видите, он был заметно меньше шаровой молнии). Он медленно плыл в воздухе, ничуть не меняясь. Температура его поверхности достигала 1700 °С. Подобно обычной молнии, он притягивался к металлическим предметам и скользил вдоль них, а вот проникнуть сквозь оконное стекло не мог. В этих экспериментах стекло лопалось, соприкоснувшись с ним. Однако искусственная молния существовала лишь до тех пор, пока не отключался источник излучения. Очевидно, в природе шаровые молнии порождены не микроволновыми полями, а электрическими разрядами. В любом случае исследование подобных молний допустимо в лабораторных условиях.

Запишите на ваши водофоны!

Вода не похожа на другие жидкости. Она полна тайн; она не перестает изумлять нас своими свойствами. Порой она ведет себя так, словно законы физики и химии писаны вовсе не для нее. Так, по теории вода должна быть твердым телом. Однако она пребывает в жидком состоянии. Почему?

Многие аномалии воды, очевидно, обусловлены ее особой молекулярной структурой. Химическая формула воды известна всем. Ее молекула (H2 О) представляет собой соединение молекул двух газообразных веществ – водорода (H2 ) и кислорода (O2 ). Значит, «газ» плюс «газ» дает в сумме «жидкость»? Это все равно что заявить «четное число» плюс «четное число» дает в сумме «нечетное число».

Почему же сумма двух газовых молекул стала молекулой жидкости? Вместо того чтобы гадать на кофейной гуще, в коей нет ни капли воды, рассмотрим лучше молекулу H2 О. Она напоминает массивную «голову» с двумя отростками-щупальцами. «Голова» – это отрицательно заряженный атом кислорода; «щупальца» – положительно заряженные атомы водорода.

Вода – одна из самых загадочных субстанций

В жидкой воде эти молекулы пребывают в постоянном движении. Стоит им сблизиться, как между ними образуется так называемый водородный мостик. Вода должна быть твердым телом именно благодаря подобным мостикам. Однако напоминают они питерские, а не московские мосты: они разводные; они периодически поднимаются и опускаются. Поэтому молекулы регулярно меняют место расположения. Новые водородные связи возникают и через мгновения распадаются. Так же быстро образуются новые союзы – кластеры, в которые входят другие молекулы воды. Всё это повторяется снова и снова. Подобный процесс во многом определяет свойства этой удивительной жидкости.

Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы воды. При очень высокой температуре у них достаточно энергии, чтобы разорвать связи, скреплявшие их. Молекулы водяного пара летают по комнате, словно теннисные мячи. Зато, когда температура опускается ниже точки замерзания, хаотическое движение молекул воды прекращается. Они замирают, образуя неподвижную сеть.

Есть у этой загадочной жидкости и другие секреты. Тридцать лет назад исследования воды вызвали целую бурю в медицине. Вполне возможно, заявляли некоторые ученые, вода обладает памятью.

Подобные слова льют воду на мельницу гомеопатов. Значит, если молекула лекарства хоть немного побудет рядом с молекулой воды, то последняя запомнит свою соседку: на ней «отпечатается» облик лекарства. В таком случае даже дистиллированная вода будет обладать целебными свойствами, если «запомнит» добавленную в нее капельку медикамента.

«Бессмыслица! Чушь!» – возмутилось большинство ученых. Это все равно что сказать: зеркало запоминает отражения людей, промелькнувших перед ним. Стоит поскрести любое зеркало в доме, как за пышным цветом нынешнего дня проступят очертания генеалогического древа. «Бессмыслица! Чушь!»

Французский иммунолог Жак Бенвенист, особенно рьяно доказывавший «память воды», подвергся остракизму. Его критиков не волновало, что эта гипотеза давно зарекомендовала себя в гомеопатии. Однако новые эксперименты показали, что чистая вода, возможно, и впрямь запоминает действие других веществ и транслирует его.

Профессор биохимии Мадлен Эннис из Королевского университета в Белфасте, убедившись в этом странном поведении воды на собственном опыте, признала: «Я занимаюсь естественными науками и вообще не могу объяснить результаты испытаний». Вместе с коллегами она экспериментировала с пробами воды, в которые добавляли мизерное количество постороннего вещества: его было так мало, что методами химического анализа обнаружить примесь было нельзя. Однако с биологической точки зрения эта – почти дистиллированная – вода действовала так же, как само подмешанное к ней вещество.

Необъяснимый эффект! Скептически настроенная к гомеопатии, где в ходу как раз такие растворы и препараты, Эннис взялась за проведение опыта, чтобы навсегда отмести эту «лженауку». Теперь же она отказывалась верить результатам, полученным ею самой. Результаты же пока непонятны. Волны критики обрушиваются на исследователей, но не могут смыть «это позорное пятно с лица науки». Как вспоминала Эннис, «мы пытались найти возможную ошибку, но все напрасно».

В эксперименте участвовали четыре лаборатории из Франции, Италии и Бельгии. Координировал их работу профессор Робефруа из Лёвенского университета (Бельгия). Во время опытов их участники не знали, в каких пробах воды действительно содержатся примеси, а в каких – лишь их гомеопатические дозы. Ведь растворы разводились сотрудниками других учреждений.

Каков же результат? Во всех четырех лабораториях пришли к одному и тому же результату: «заряженная» вода – а как еще прикажете назвать воду, в которой не было химически ощутимых примесей других веществ? – все же действовала. Вопреки тому, что считают химики, биологи и фармакологи! Мадлен Эннис уверена в одном: «В ближайшее время все больше медиков займутся серьезными исследованиями в этой области».

Когда волны, вызванные спорами вокруг опытов, улеглись, стало ясно, что зашиканный и зачумленный Жак Бенвенист вполне может быть причислен когда-нибудь к «революционерам в науке». Впрочем, сам он себя таковым как раз и считал. Незадолго до своей смерти он настаивал, что грядут новые, крупные открытия. Ведь, по его мнению, вода может не только запоминать и накапливать информацию, но и с помощью усилителя транслировать ее в виде электромагнитных сигналов. «Вода напоминает чистую аудиокассету, на которой можно сделать любую запись», – отмечал Бенвенист.

По его теории возможно следующее: если растворить в воде таблетку аспирина, то молекулы воды воспримут информацию, содержавшуюся в лекарстве, а потом транслируют ее. Эти сигналы можно усилить; для этого нужен лишь подходящий усилитель. Если подвергнуть пациента действию подобных сигналов, то для него это все равно что принять аспирин. С помощью Интернета и телефона можно передавать эти сигналы на большие расстояния. Фантастика? Выдумка? Согласится ли когда-нибудь строгая наука с его выводами?

Интересно, что сказала бы строгая наука лет двести назад, если бы один из физиков, задумчиво разглядывая магнит, неожиданно молвил: «Знаете ли, сударь, если с помощью вот этого куска металла намагнитить тонкую металлическую ленту, то любые слова, произнесенные вами, мной или другими вашими гостями, прилипнут к этой ленте. Стоит когда-нибудь, пусть и через много лет после нашей беседы, поднести ту же ленту к магниту, как в опустевшей комнате вновь послышатся слова – мои и ваши. Будто заговорили два привидения! Сударь, этот металл запомнит все – даже ваше удивленное присвистывание. Вы по-прежнему полагаете, что в моих словах есть выдумка?»

Так неужели и толща воды, словно ферромагнитный слой аудиокассеты, способна хранить, например, сказанное? И может быть, мы научимся считывать с ленты воды новости ушедших времен? Что, если все наши чувства, весь опыт накапливаются в воде?

В 2010 году в интервью журналу Nature нобелевский лауреат Люк Монтанье сказал, что Бенвенист «думал в основном правильно», но «был отвергнут всеми, потому что смотрел далеко вперед». Очевидно, в скором времени мы узнаем еще немало сенсационного об этой, казалось бы, заурядной жидкости – воде. Эта безжизненная стихия, объемлющая земной шар, на поверку оказывается умна, памятлива, прихотлива и наделена еще неведомыми нам талантами.

Самое загадочное вещество во вселенной: лед

Кислород плюс водород плюс холод порождают лед. Вот он, под тонкой снежной крупой, – так явственно ощутим. А знаем ли мы, что такое лед? На первый взгляд это прозрачное вещество кажется очень простым. В действительности лед таит в себе множество загадок. Некоторые его свойства ученые так и не сумели пока объяснить. Другие тайны разгаданы лишь недавно.

Вот, например, бег на коньках. Почему коньки скользят по льду? На других твердых веществах, таких как дерево или бетон, они вовсе не скользят. Еще пару десятилетий назад ученые давали следующий ответ: под узкими полозьями коньков создается высокое давление, и лед плавится. Конькобежец катится не по льду, а по скользкой, залитой водой колее. В это верили поколения физиков и химиков, но такое объяснение было ошибочным.

Ошибка выявилась в середине 1990-х годов, когда американские ученые использовали для наблюдения за происходящим новейшую электронику. Поверхность ледовой дорожки и впрямь была залита водой, но, удивительное дело, она выступала даже при нормальном давлении! Молекулы, составляющие верхний слой льда, слабо связаны друг с другом, поэтому почти беспрепятственно переходят из одного фазового состояния в другое. Лишь при температуре порядка —60 °С поверхность льда становится вязкой. Тогда и скользить на коньках будет проблематично. Итак, дело не в высоком давлении, а в поверхностных свойствах самого льда.

Еще одна любопытная его особенность откроется нам, когда мы прижмем друг к другу две ледышки: они склеиваются! Молекулы их поверхностных слоев крепко соединяются, связывая ледышки надежнее, чем клей «Момент». Это свойство снега и льда мы используем, когда лепим снежки. Эскимосы же, например, строят целые снежные дома – иглу. Если бы снег был сухим, то крыши этих жилищ непрестанно осыпались бы на головы эскимосов, словно песок.

Некоторые свойства льда ученые так и не сумели пока объяснить

Кстати, лед льду – рознь. При низких температурах и высоких давлениях мы будем иметь дело с другими модификациями льда. Сколько их, не знает никто. Всего, по данным на 2011 год, известно 16 кристаллических и 5 аморфных форм льда. Последние не имеют кристаллической структуры. В частности, ледяные облака в межзвездном пространстве (их температура составляет —260 °C) состоят из аморфного льда.

Одной из самых экзотичных форм является, наверное, лед Х. Он образуется при давлении, которое в миллионы раз превосходит атмосферное давление. Такое давление возникнет, например, под острием иглы, ежели на игольное ушко взгромоздить автомобиль. Эта модификация льда с симметрично расположенными водородными мостиками была открыта в 1999 году сразу тремя группами исследователей из Франции, Японии и США. Еще до этого было известно, что подобная форма льда должна хорошо проводить электрический ток, разительно отличаясь от знакомого нам льда.

Некоторые модификации льда образуются даже при плюсовых температурах. Предпосылкой к тому – сверхвысокие давления, которые встречаются только в космосе.

В мощном электрическом поле вода может превращаться в лед даже при комнатной температуре. Это показали опыты физика Хён Кана из Сеульского университета, о которых сообщал в 2005 году журнал Physical Review Letters . В его лаборатории вода, точнее водяная пленка, отвердевала в поле напряженностью около миллиона вольт на метр. В естественных условиях столь мощные поля можно наблюдать в грозовых облаках; возникают они и в некоторых нанотехнологических конструкциях.

Удивительно, но лишь одна из этих модификаций не тонет в воде, а плавает по ее поверхности – разумеется, та самая, с которой мы все хорошо знакомы. Причина кроется в особенности ее строения: в ее кристаллах молекулы располагаются очень свободно; между ними имеются огромные зазоры. Если все другие вещества, замерзая, сжимаются, то вода, превращаясь в такой знакомый – и загадочный – лед, или, как называют его ученые, лед Ih, расширяется. Ее объем растет, масса остается неизменной. Так возникает «рыхлая», легкая структура. Она представляет собой сеть из шестиугольников с огромными полостями посредине. В такой кристаллической решетке расстояния между молекулами льда заметно больше, чем между хаотично движущимися молекулами жидкой воды. Наличие многочисленных полостей обусловливает малую плотность этой модификации льда. Насколько это важно, показывает простой умозрительный эксперимент. Представим себе, что вода перестанет расширяться при замерзании. Как изменится наш мир?

Для начала хорошие новости: зимой перестали бы лопаться водопроводные трубы; мы без малейших колебаний ставили бы в морозильник банки с минеральной водой. Наконец, плавать в полярных морях можно было бы без всякой опаски, и знаменитый «Титаник» никогда бы не потонул, ибо во всем Атлантическом океане невозможно было бы сыскать ни единого айсберга – эти горы льда шли бы ко дну как свинцовые грузила.

Теперь новости похуже. Их возвещают крики зверей и молчание рыб. Легко догадаться, что полярных медведей перемена льда ничуть не обрадовала бы. Их жизненное пространство сузилось бы до толики небольших островов, затерянных в Северном Ледовитом океане, ведь лед, сковывающий его, неминуемо пошел бы ко дну. Погибли бы и рыбы, населяющие реки и озера в северных широтах Евразии и Америки, ведь эти водоемы в зимнюю пору промерзали бы до дна.

Продолжим наше путешествие по Земле изменившегося льда. Здесь стало несравненно теплее. Сейчас льды, покрывающие полярные области, содержат многочисленные пузырьки воздуха, проникшие в них при застывании воды. Подобный лед почти идеально отражает солнечные лучи. Когда огромные массы льда потонут в водах северных морей, поверхность Земли станет темнее. Она будет лучше поглощать солнечный свет, и, как следствие, земная атмосфера разогреется. Постепенно растает ледяной щит, покрывающий сейчас Антарктиду. Уровень моря возрастет. Портовые города скроются под толщей воды.

Пока же из этих городов мы запросто можем отправиться туда, где само море бывает сковано льдом. Морской лед напоминает скорее пористую губку, чем знакомый нам речной лед. Зато он изобилует живыми организмами. По большей части, это – одноклеточные водоросли. По предположению ученых, эти организмы служат центрами кристаллизации льда. Вокруг них формируются кристаллики льда. Потом они всплывают на поверхность моря и скапливаются здесь. Волны нагоняют в эту ледяную кашицу все новые растения, все новые микроорганизмы. Можно сказать, что морской лед насыщен планктоном так же, как и морская вода. Большая часть этих организмов может не только жить в толще льда, но и размножаться здесь. Впрочем, некоторые планктонные организмы в летние месяцы, когда тает лед, высвобождаются из ледяного плена, размножаются в открытой воде, а с наступлением холодов снова укрываются среди льда, какой бы неуютной – низкая температура, высокая соленость, отсутствие света – ни казалась эта среда обитания для всего живого. Эти организмы – от одноклеточных и диатомовых (кремнистых) водорослей до червей и рачков – населяют, прежде всего, многочисленные каналы и полости, усеивающие толщу морского льда и достигающие в поперечнике нескольких миллиметров.

Только в антарктическом паковом льде обитает от 200 до 300 видов диатомовых водорослей, в арктическом льде – еще около 300 видов. В одном литре растаявшего льда можно встретить до нескольких сотен миллионов живых клеток.

В горах льду не место?

Ледники покрывают высокогорные районы нашей планеты. Ими скованы полярные острова и даже целый континент – Антарктида. Они – главные хранители пресной воды. Три четверти всех ее запасов сосредоточены в этих громадных шапках льда, которые нависают над простертыми долинами, подминают под себя обширные области суши, питают многочисленные реки и ручьи. Справедливости ради следует отметить, что 99 % всей этой воды содержится вдали от цивилизации – в Антарктиде и Гренландии.

Эти ледяные колоссы кажутся неколебимыми, но они очень чувствительны к любым изменениям климата. По мере того как средняя температура на планете растет, они все заметнее сдают прежние позиции. Какая судьба ждет ледники в ближайшие десятилетия? Сохранятся ли они? И что страшного в том, что они могут исчезнуть? Может быть, мы понапрасну тревожимся?

Движение ледника

Ежегодно ледники во всем мире (не считая ледяных щитов Антарктиды и Гренландии) теряют около 150 миллиардов тонн льда. Если же добавить и исключенные нами области, то общие потери составят 230 миллиардов тонн в год. Это определили с помощью спутниковых наблюдений, сообщил в 2012 году журнал Nature . Если бы можно было собрать лед, растаявший на планете с 2003 по 2010 год, то всю территорию США удалось бы покрыть слоем воды высотой почти полметра.

Большинство ледников тают уже на протяжении последних полутора веков, но с конца 1980-х годов этот процесс заметно ускорился. Этому способствовало и глобальное потепление и, например, даже то, что поверхность многих ледников в результате нашей промышленной деятельности постепенно покрылась копотью, приносимой ветром. Потемневший лед сильнее поглощает солнечный свет и разогревается.

По прогнозу ученых, к 2100 году исчезнут до 50 % горных ледников. Последствия их таяния драматичны. Привычные для нас пейзажи исчезают. Белое безмолвие гор сменяется серой скукой камня, помноженного на камень. Серебро снега и льда, блиставшее в переливах солнца, теперь тускло темнеет, превращенное даже не в узорчатые черепки – в безликую гальку и пыль. А еще неутомимая работа природных сил перемежается катастрофами. То с грохотом распадется скала, усеивая своими обломками дно разверзшейся перед ней пропасти. То, не остановленный ледником, промчится грязевой поток. То озеро, образовавшееся после таяния льда, прорвет естественную преграду, вставшую у него на пути, и выплеснется в обжитую людьми долину, сметая все подряд. Эти миллионы литров воды, промчавшиеся с огромной скоростью, будут ломать деревья, как спички, скидывать здания, как картонки.

За редкими исключениями ледники тают повсюду. Так, всего за полтора века от ледовых альпийских полей времен Бальзака и Гейне осталось не больше половины. В Австрии освободились ото льда склоны гор, которые были покрыты им на протяжении последних 13 столетий. Но самые важные события впереди. По прогнозу ученых, уже через 15 лет начнется массовое таяние здешних ледников. Их толщина в Альпах составляет в среднем 30 метров. Сейчас каждый год растаивает метровый слой льда, то есть ледники теряют за год примерно 3 % своей массы. Нетрудно подсчитать, что если нынешнее потепление продолжится, то небольшие ледники, как и ледники средних размеров, исчезнут уже к 2050 году.

При этом скорость таяния альпийских ледников, похоже, лишь нарастает. Чем меньше площадь, занимаемая ими, тем меньше солнечного света отражается от их поверхности и рассеивается в околоземном пространстве. Там же, где ледников нет, темный каменистый грунт только сильнее прогревается солнцем. Поэтому соседние ледники тают все быстрее.

Остановить происходящие сейчас изменения уже нельзя, считают многие экологи. Можно разве что их замедлить. А ведь ледники не только украшают Альпы и привлекают сюда многочисленных туристов и любителей горных лыж. Талая вода ледников питает такие крупные реки, как Рона и Рейн. После 2025 года уровень воды в них начнет понижаться.

Таяние ледников в Альпах приведет к появлению здесь новых горных озер. Со временем Швейцария превратится в озерный край. Здесь возникнет еще от 500 до 600 озер. Глубина некоторых достигнет 100 метров. Их вполне можно сравнить с водохранилищем средних размеров.

В то же время эти озера таят немалую опасность. Они могут размыть горный склон и вызвать оползень. Если они прорвут преграду (будь то каменная стена или ледяная гряда), отделяющую их от лежащей внизу долины, это грозит катастрофическим наводнением. Поэтому возле подобных озер надо возводить плотину, но с ее появлением пропадет былое очарование пейзажа.

Опасность же грязевых лавин и оползней возрастает еще и потому, что с исчезновением ледников в горных районах тает и мерзлота, которая порой на пару сотен метров вглубь сковывала и скрепляла здесь грунт. И вот земля, казавшаяся неколебимой опорой, станет вдруг рыхлой и зыбкой. Покосятся и поползут к уступам скал построенные близ вершин домики для отдыхающих; опрокинутся опоры подъемников, служивших любителям горных лыж. Что там эти постройки? Даже каменные глыбы, прежде словно приклеенные друг к другу мерзлотой, теперь расшатаются, станут срываться в пропасть.

Глобальное потепление ускоряет эрозионные процессы в горах. Мощные гряды льда прежде подпирали горные склоны; теперь, оставшись без этой опоры, те начинают обваливаться. Так, в 1997 году рухнула часть одного из склонов Монблана. Осыпалось около 7 миллионов кубических метров снега и льда. В 2004 году обрушилась вершина одной из скал в Южном Тироле – 2 миллиона кубометров камней устремилось в долину.

Несколько лет назад швейцарские ученые, исследовавшие ледники в Альпах, обратили внимание еще на одну опасность, исходящую от них. Они обнаружили в горных альпийских озерах давно не используемые яды – диоксины и ДДТ. Как выяснилось, те попадают сюда вместе с талой ледниковой водой, питающей озера. Почти полвека они пролежали в толще ледника, словно в надежном хранилище, но вот теперь их склад обветшал, прохудился.

Схожие сообщения приходят и из других районов планеты. Ледники отступают повсеместно. Сильнее всего они тают сейчас в арктических областях Канады, на Аляске и в Патагонии – на юге Аргентины и Чили. Так, за последние 40 лет площадь, занимаемая Южным Патагонским ледовым полем, третьим по величине ледником мира (после Антарктиды и Гренландии), сократилась более чем на 500 квадратных километров. Горные системы Центральной Азии пока еще покрыты обширными ледниками, но те тоже постепенно уменьшаются в размерах.

Для сотен миллионов людей в Индии, Китае, Непале и других государствах Центральной и Южной Азии важнейшим источником пресной воды являются Гималаи, поскольку здешние ледники питают многочисленные реки. В последние годы многие опасались очень быстрого таяния этих ледников. Однако из доклада международной группы исследователей, опубликованного на страницах Science в 2012 году, явствует, что льды, покрывающие склоны этих величайших гор, тают медленнее, чем ожидалось. Прежние предсказания о том, что большая часть гималайских ледников исчезнет уже к 2035 году, ничем не обоснованы. Можно предположить, что в ближайшие десятилетия их таяние заметно не повлияет на уровень воды в таких крупных реках, как Инд, Ганг и Брахмапутра.

Но это, похоже, лишь временная отсрочка. Ледники словно бегут от нас, оставляя один на один с проблемами, которые нам придется решать десятилетиями, столетиями. На наш век хватит.

Ледники Гренландии: ключ к прошлому и будущему

Невыносимый холод, бескрайние ледники и вольготно разгуливающие белые медведи – такая картина предстает перед нашими глазами, стоит только подумать о Гренландии. Однако этот уникальный ландшафт, хранящий многие тайны прошлого, может исчезнуть. Чем это грозит нашей планете?

На первый взгляд кажется, что с отступлением ледников, которые «держат под спудом» десятую часть суши, территория, пригодная для расселения людей, увеличится. На самом деле со временем она заметно уменьшится. Таяние ледников лишь способствует тому, что уровень Мирового океана растет. Отступая на одном – маловажном – фронте, проигрывая горную войну, вода (лед ведь замерзшая вода) берет реванш у суши на другом – главном – театре военных действий. Вековая борьба двух стихий, воды и земли, вновь закончится ожидаемым разгромом последней. Когда-нибудь океан затопит многие низменности и острова. Мы потеряем лучшее, обжитое. Обретем неприступный камень горных склонов.

В наши дни Земля каждый год теряет неимоверное количество льда. В конце концов, талая вода стекает в море. Однако оценить ее объем до недавних пор не представлялось возможным. Во всем приходилось полагаться на догадки. Ведь на планете насчитывается более 200 тысяч ледников, но регулярные наблюдения ученые вели лишь за несколькими сотнями из них – в основном за ледниками, расположенными в Альпах.

Между тем за последние полтора века уровень воды в Мировом океане ежегодно повышался на пару миллиметров. По большей части этот прирост был вызван тепловым расширением воды, ведь средняя температура на планете за это время увеличилась почти на градус. Однако и таяние ледников внесло свою лепту.

Теперь судьба морей всей нашей планеты решается в Арктике. Дальнейшее повышение уровня Мирового океана во многом зависит от скорости таяния ледников Гренландии. Почти 80 % территории крупнейшего острова Земли покрыто льдами. Их высота достигает трех с половиной километров. Но так ли незыблем их покой?

Страна эскимосов, страна вечного льда, меняется на глазах. Ледники тают, соскальзывают в море. Неужели Гренландия скоро останется безо льда? Самые крупные ее ледники удерживают, словно скобой, ледяной щит, покрывающий остров. И если они растают, то тогда и щит стронется с места, медленно покатится в сторону моря. В таком случае его уровень повысится заметно сильнее, чем принято ожидать.

Но что мы доподлинно знаем об этих ледниках? С какой скоростью они тают? Эти вопросы давно вызывают споры среди ученых. Пока ими исследована лишь часть Гренландии. Соответственно, разнятся и перспективы многих прибрежных областей и городов.

Впрочем, в 2012 году на страницах журнала Science была опубликована статья, авторы которой отвергли самые мрачные прогнозы. По всей видимости, скорость таяния ледников Гренландии заметно разнится – так же как и скорость, с которой они сползают в море. Основываясь на результатах спутниковых наблюдений, Твила Мун из университета штата Вашингтон и ее коллеги впервые составили карту, на которой указаны скорость движения почти 200 ледников Гренландии, начиная с 2000 года.

Это позволило отбросить некоторые предвзятые гипотезы. Оказалось, что ледники Гренландии тают медленнее, чем предполагалось. Расчеты показывали, что за последние 10 лет скорость их движения на северо-западе и юго-востоке острова, в том числе ледника Кангерлуссуак, крупнейшего в Гренландии, должна была удвоиться. Вместо этого она возросла лишь на 30 %. Кроме того, некоторые ледники за это же время замедлили свое движение или же, в лучшем случае, сохранили свою прежнюю скорость.

Как отмечают исследователи, поведение ледников Гренландии год от года меняется, они пульсируют. Поэтому невозможно предсказать, что произойдет с ними в ближайшие годы, даже зная, как они менялись за последние десятилетия. Мы не знаем, таков приговор, будут ли они и дальше таять или же начнут расти.

Ледники Гренландии представляют особый интерес для климатологов

Так что успокаиваться рано. Известно одно: эти ледники очень чувствительны к глобальному потеплению. Сейчас, например, самые крупные ледники на севере Гренландии почти не тают. Но вполне может быть, что в ближайшие десятилетия произойдут резкие изменения климата, которые как раз и вызовут их бурное таяние.

Между тем в 2012 году на страницах журнала Nature Climate Change была обнародована компьютерная модель. Она показывает, что уже при повышении средней температуры на планете всего на 0,8 °С начнется необратимый процесс таяния ледников Гренландии.«Его не остановить, даже если через много тысячелетий климат снова станет таким же, каким был до начала индустриализации», – отмечает руководитель проекта Андрей Ганопольский из потсдамского Института исследования климата.

Дело в том, что между таянием ледников Гренландии (как и ледников вообще) и климатом есть устойчивая обратная связь. Чем больше сокращается площадь, занятая льдами, тем меньше солнечного света, падающего на них, они отражают. Наоборот, участки земной поверхности, освободившиеся ото льда, интенсивно поглощают солнечный свет, а потому все заметнее прогреваются. Кроме того, верхние слои ледников Гренландии лежат на высоте более 3000 метров над уровнем моря. Чем сильнее будут таять ледники, тем очевиднее будет уменьшаться их высота, а чем ближе мы находимся к поверхности Земли, тем теплее становится воздух, тем сильнее будут таять ледники, тем очевиднее будет уменьшаться их высота, а чем ближе… Маховик потепления раскручивается.

Разумеется, сказанное не означает, что ледяной щит Гренландии растает, как апрельские сугробы за окном, – прямо на наших глазах. Его таяние продлится… 50 тысяч лет (для сравнения: именно столько времени прошло с тех пор, как человек современного типа расселился в Европе).

Но чем выше будет средняя температура, тем быстрее будут таять льды. Например, если мы не сократим выбросы парниковых газов, то температура в Гренландии к концу нынешнего века возрастет в летние месяцы на 8 °С. В таком случае льды Гренландии практически полностью растают «всего» за 2000 лет, причем уже к 2500 году исчезнет 20 % здешних льдов. За последние 2000 лет на нашей планете не происходило ничего подобного этому. Как быстро будет расти уровень океана? Как изменится в этой связи географическая карта мира? Чего ожидать и бояться сотням миллионов людей, проживающих близ побережья? Всё это – важнейшие вопросы, которые интересуют исследователей климата.

Таяние ледяного щита, сковывающего Гренландию, можно рассматривать как одно из самых драматичных последствий глобального потепления. Если он когда-нибудь полностью растает, уровень Мирового океана повысится на 7 метров. «И это уже очень серьезно, – отмечает на страницах журнала “Знание – сила” академик В.М. Котляков. – Тут уже в опасности оказываются и Нью-Йорк, и Петербург, и Голландия, и даже наша Западная Сибирь, которая находится почти на уровне океана».

Другая опасность. Таяние гренландских ледников приведет к тому, что содержание соли в северной части Атлантического океана понизится. Уменьшится плотность морской воды. Она перестанет погружаться в глубь океана близ берегов Исландии. В конце концов, это изменит характер морских течений у берегов Европы. Гольфстрим остановится и не будет больше обогревать побережье Старого Света. Впрочем, пока еще неясно, окажется ли эффект от остановки Гольфстрима сильнее, чем глобальное потепление.

Реки, вулканы, горы – и это всё Антарктида!

У Антарктиды – два лица. Одно, явленное всем, бледное как смерть. На деле же это маска, надетая миллионы лет назад и донельзя примерзшая. Под ней – настоящее лицо. Только теперь мы начинаем понимать, что потеряли, когда снежная маска отрезала от внешнего мира подлинный лик Антарктиды. Если бы можно было стряхнуть эту массу снега и льда, придавившую далекую отшельницу, то открылась бы неожиданная картина.

Перед нами лежала бы горная страна, этакая оконечность Анд, изрезанная множеством долин, по которым бежали бы потоки, и котловин, затянутых ледяной синевой горных озер. Самое большое из них – озеро Восток. Здесь же протянулись, словно звенья одной цепи, еще несколько крупных озер. Но подавляющее большинство их, рассыпанных по каменистой тверди континента, совсем невелико. Их длина не превышает 20 километров, а глубина – сотни метров. Лишь в последние годы этот водный мир предстал перед нами, пусть только на картах, в подлинном своем величии. Общее число озер – 180 – внушает уважение. К тому же, по догадкам ученых, подо льдами Антарктиды скрывается гораздо больше озер: триста, четыреста, может быть, даже пятьсот.

Вид Антарктиды из космоса и ее рельеф

А ведь еще пару десятилетий назад ученые представляли себе ледяной панцирь Антарктиды чем-то вроде бетонной плиты, припечатавшей континент. Но плита оказалась с секретом. Ее нижняя часть не придавила эту полярную землю, а бережно укрыла ее, словно платком. Под ней продолжали бежать реки, мирно светились зеркала озер. Теперь их число растет с калейдоскопической быстротой.

Что же до здешних рек, то своим норовом некоторые напоминают горные потоки. Вплоть до недавнего времени ученые полагали, что реки, находящиеся под ледяным щитом Антарктиды, почти недвижимы. Однако, по данным спутниковых наблюдений, это не так. Вода из одного озера может внезапно перелиться в соседний бассейн. Озера то наполняются водой, и тогда лед над ними слегка приподнимается, то пересыхают (маска, закрывшая их, немного вваливается). Ледяная сила так и не перемогла оживление, царившее здесь. Все реки всё так же текут подо льдом, все озера так же питают своей водой реки, пополняя ее запас за счет того, что постепенно подтаивает дно ледника.

Чем пристальнее мы вглядываемся в здешние озера, тем чаще замечаем, что они проявляют постоянную активность, хотя ледяной щит Антарктиды выглядит очень статичным. Порой реки связывают озера, расположенные в нескольких сотнях километров друг от друга. Это, кстати, осложняет исследование подледного мира Антарктиды. Если мы по недосмотру загрязним одно из озер, то могут пострадать и другие.

Но вот вопрос: как сказывается эта бурная жизнь антарктических вод, все куда-то спешащих, переливающихся, на стабильности ледяного покрова Антарктиды? Не ускоряется ли таяние здешних льдов?

Когда-то любили говорить про «ледяной панцирь, буквально вросший в Антарктиду». Ан нет! Под ним обнаружилась водянистая масса, и лед на ней подрагивает, медленно скользит. В центральной части континента ледяная громада смещается за год на несколько метров, а ближе к берегу ускоряется, перекатываясь за год на 20—50 метров, а случается, что и на несколько сотен метров.

Скользит. Обрушивается в воду.

Если на пути ледника попадаются озера, он ползет еще быстрее. Впервые это доказали в 2007 году американские геологи Робин Белл и Майкл Стьюдингер. Они изучали спутниковые фотографии атлантического побережья Антарктиды и обнаружили сразу четыре неизвестных прежде озера. По ним ледник скользит «как по маслу». Анализ снимков показал, что вблизи озер ледяная громада сдвигается на 5 метров в год, над ними же – на 30 метров.

За перемещениями антарктического льда с тревогой следит весь научный мир. Ведь он сковывает не море, а сушу. Поэтому чем больше льда сваливается в море, превращается в плавучие горы, тем выше становится уровень моря. Между тем в климатических моделях, составленных специалистами из Международного совета ООН по изменению климата, никак не учитывается эта водица, разлитая под толщей антарктического льда. Водица, по которой лед, как на ленте конвейера, устремляется к морю.

Другой вопрос, который беспокоит ученых, таков. Что будет, если огромные количества пресной воды, накопленные в потаенных озерах Антарктиды, перетекут в океан? Вообще-то ответ очевиден. Соленость воды в окрестностях шестого континента несколько изменится, и это может вывести из равновесия всю систему морских течений, которая отлаживалась на протяжении миллионов лет. В далеком прошлом, как убеждаются ученые, не раз случалось так, что антарктические озера прорывали преграду, отделявшую их от океана, и изливались в него.

Итак, под ледяным щитом Антарктиды притаился удивительный мир, путь в который пока заказан человеку. Глядя на экран радара, мы видим не только голубые ленты рек, акварельные мазки озер, но и горные хребты. Около 34 миллионов лет назад Антарктида напоминала современные Анды или, скорее, Альпы. Тогда ее климат был гораздо мягче нынешнего. В летние месяцы средняя температура в ее центральной части достигала 3 °С, а на побережье росли деревья.

Прообразы австрийских или швейцарских пейзажей давно скрылись под километровой маской льда. Но древний рельеф континента сохранился, как убеждаются ученые. В последние годы их внимание привлекает горная система в центре Антарктиды – горы Гамбурцева, названные в честь известного советского геофизика и открытые отечественными исследователями еще в 1958 году.

Как оказалось, именно этот массив, протянувшийся на тысячу с лишним километров, «навел порчу» на Антарктиду. Отсюда 34 миллиона лет назад началось оледенение огромной страны. До этого лишь несколько ледников покрывали высочайшие вершины шестого континента. Но теперь он, говоря словами чеховского героя, «попал в заколдованный круг, из которого нет выхода».

Что же случилось тогда? Естественные колебания орбиты нашей планеты, пишут на страницах журнала Nature британские географы Пол Уилсон и Тоби Тиррелл и их немецкий коллега Агостино Мерико, привели к тому, что лето в Антарктиде на протяжении нескольких тысячелетий было очень прохладным. В высокогорных районах снег не успевал полностью растаять за лето. Каждый год толщина снежного покрова увеличивалась. Он отражал солнечные лучи, рассеивая их в космическом пространстве. По мере того как рос этот покров, Антарктида получала все меньше тепла и все сильнее остывала. Возникла, как говорят исследователи, «положительная обратная связь», и это привело к тому, что со временем весь континент оказался подо льдом. Своей кульминации оледенение достигло около 14 миллионов лет назад,

Под ледяным щитом Антарктиды есть и вулканы, которые могут когда-нибудь проснуться. По-видимому, в последний раз мощное извержение одного из них произошло около 300 года до нашей эры. Тогда раскаленная струя прожгла лед, лежавший над кратером. В небо над Антарктидой взметнулись потоки пепла и каменные бомбы. Высота огненного фонтана достигала почти 12 километров. С тех пор вулкан мирно дремлет под толщей льда.

Долгое время вся Антарктида была чем-то вроде сонного царства. Но в последние два десятилетия здесь делается одно открытие за другим. Белое пятно Антарктиды поистине напоминает пустое полотно, на котором географы, как художники, рисуют новый образ континента. Под снежной маской действительно таится свое неповторимое лицо.

Что нас ждет в глубине озера Восток?

Напрасно ледяные просторы Антарктиды называют пустыней. Жизнь не только приспособилась к невыносимому здешнему климату, но и готова терпеть его тысячелетиями. Жизнь приютилась даже под толщей льда, на глубине свыше трех с половиной километров. Там, близ российской станции «Восток», скрывается огромное озеро под тем же названием. Оно полностью отрезано от внешнего мира.

Еще в начале 1960-х годов советские исследователи предположили, что подо льдами Антарктиды может находиться… море пресной воды. В 1963 году советский географ И.А. Зотиков составил карту донного таяния антарктических льдов. На ней хорошо было видно, что в районе станций «Восток», «Амундсен—Скотт», «Берд» идет непрерывное донное таяние, а значит, здесь, под ледяным щитом, должны образоваться озера. Поначалу эта идея была встречена скептически.

В те же годы советские летчики, совершавшие полеты со станции «Мирный» в район станции «Восток», вспоминал И.А. Зотиков, также «видели довольно большие участки поверхности, резко отличавшиеся от остальных. Летчики называли их “озерами”. Они встречались всегда в одних и тех же местах, поэтому их даже использовали для навигации. Озера обладали одной особенностью: были видны с летящих низко над поверхностью ледника самолетов, в стороне от них, то есть когда угол зрения наблюдателя по отношению к поверхности был очень мал. Когда же самолет пролетал над самим озером, его поверхность и границы ничем не отличались от других мест».

В начале 1990-х годов за этим гипотетическим озером закрепляется то же название, что и за станцией, а в 1996 году, после публикации в журнале Nature , известие об озере Восток – «гигантском озере под антарктическим льдом» – стало мировой сенсацией.

Озеро Восток обещает новые открытия

В Антарктиде обнаружились и другие озера, но это – самое крупное. Его длина – около 250 километров; а общая площадь, занимаемая им, составляет примерно 15 700 квадратных километров. По словам В.М. Котлякова, «оно настолько велико, что его контуры просматриваются в планетарном масштабе, со спутников». По своей площади оно ненамного уступает озеру Балхаш, а по глубине – озеру Байкал; в отдельных местах его глубина достигает 1200 метров. Как и Байкал, это озеро, отмечает В.М. Котляков, «заполняет рифтовый участок литосферы – узкую глубокую впадину, образовавшуюся на месте растяжения земной коры – зародыш будущего океана».

Озеро Восток содержит не менее 5400 кубических километров воды (примерно в четыре раза меньше, чем Байкал). Вода здесь пресная или слегка соленая (по сравнению с обычной морской водой). Ее средняя температура: – 3 °С. Однако озеро не промерзло, поскольку вода находится под давлением в 30—40 мегапаскалей, а при высоком давлении точка замерзания воды лежит ниже 0°.

Посредине озера расположен «остров», где земля непосредственно соприкасается со льдом. Этот «остров», напоминающий горную цепь, делит озеро на две почти не связанные друг с другом части, препятствуя водообмену между ними. Поэтому химический и биологический состав в обеих частях озера – северной и южной – может разниться. «Южный водоем» занимает примерно две трети всей площади озера. Он заметно глубже «Северного водоема», чья глубина, пожалуй, не превышает 400 метров.

Нижний край ледяного панциря, сковавшего озеро, лежит прямо на воде, но поверхность его вовсе не горизонтальна. На севере озера лед на несколько сотен метров толще, чем на юге.

Никто пока не видел воочию это озеро. Это – последний крупный водоем, не затронутый деятельностью человека. Здесь безраздельно властвует Природа.

В 1990 году стартовал совместный российско-французско-американский проект. Намереваясь изучить, как менялся климат Антарктиды, исследователи начали бурить лед близ станции Восток. По чистой случайности они выбрали для бурения место именно над озером. К январю 1996 года они достигли уже глубины 3623 метра, и лишь тогда работы были прекращены примерно в 120 метрах от воды, чтобы не загрязнить ее микроорганизмами. К этому времени было доказано, что подо льдом простирается огромное озеро. Анализ льда, извлеченного из скважины, показал, что последние 60 метров ученые бурили уже не ледяной щит, а слой льда, образовавшийся, когда вода у поверхности озера замерзла.

Вот уже 15 миллионов лет озеро Восток скрывается подо льдом. Вероятно, сотни тысяч, а может быть, и миллионы лет оно отрезано от внешнего мира. Озеро Восток, по словам ученых, «это окошко в тот мир природы, в тот климат, который существовал на Земле в далеком прошлом». Большинство его обитателей умерло голодной смертью, но, видимо, некоторые микроорганизмы выжили. Компьютерные расчеты показывают, что озеро Восток в сотни раз беднее питательными веществами, чем Ладожское или Онежское. Однако для бактерий этого достаточно. Вода в озере циркулирует, происходит ее горизонтальное и вертикальное перемешивание. Благодаря этому толща озера насыщается кислородом.

Условия обитания в этом озере нельзя не назвать экстремальными: очень низкая температура, громадное давление, содержание кислорода примерно в 50 раз выше, чем в обычной пресной воде. Тем не менее, по оптимистичной оценке швейцарского географа Альфреда Вюста, в каждом миллиметре воды озера Восток может находиться до миллиона бактерий. Биологи рассчитывают найти здесь не только привычных для нас тихоходок или туфелек, но и уникальные популяции микробов, развившиеся в необычных условиях. Их эволюция протекала независимо от внешнего мира.

Кстати, во время бурения, в слое замерзшей воды, извлеченном из скважины, действительно были обнаружены микробы, но ученые не могут пока точно сказать, идет ли речь об организмах, обитавших в воде озера, или микробы были занесены сюда самими исследователями.

Палеонтологов же очень интересует слой отложений глубиной в несколько сотен метров, образовавшийся на дне озера. Очевидно, здесь можно найти многочисленные останки животных, обитавших в далеком прошлом в самом озере и по его берегам. Ведь когда озеро оказалось отрезано от внешнего мира и здесь стало не хватать пищи, началось массовое вымирание животных, обитавших в его водах. Из-за отсутствия света прекратились процессы фотосинтеза. Это привело к гибели водорослей и других водных растений. Остатки погибших организмов, прежде всего скелеты и раковины, усеяли дно озера и должны были сохраниться по сей день. Их открытие позволит ученым достаточно полно реконструировать мир озера Восток, каким он был, прежде чем оказался погребен подо льдом.

В январе 2011 года руководители Арктического и антарктического научно-исследовательского института в Санкт-Петербурге объявили о планах завершить бурение скважины и взять пробы воды из озера. Последние два-три десятка метров было намечено использовать вместо обычного механического бура термический бур, который расплавит слой льда, скрывающий озеро. Когда поверхность озера будет достигнута, вода устремится в скважину и замерзнет. Пробы свежего льда и будут извлечены исследователями.

8 февраля 2012 года было объявлено, что из скважины, с глубины 3768 метров, удалось извлечь пробу только что замерзшей воды. Предполагается, что в дальнейшем озеро обследует робот. Он возьмет образцы воды и отложения со дна озера. Генетический анализ материала проб даст, наконец, ответ на вопрос: есть ли в озере Восток жизнь?

Жизнь зародилась в толще льда?

Вопрос происхождения жизни на нашей планете – одна из главных проблем современной науки. Пока ученым остается лишь гадать и строить гипотезы в попытках понять, каким образом мертвая органическая материя превратилась в первые примитивные формы жизни. Так где же это произошло? Где 4 миллиарда лет назад включился механизм дарвиновской эволюции?

Новые эксперименты ученых свидетельствуют о том, что первые живые организмы могли возникнуть в толще льда, а вовсе не в теплом «первородном бульоне». Эту неожиданную гипотезу выдвинул в 1999 году немецкий физик, норвежец по национальности, Хауке Тринкс.

Поначалу идея казалась абсурдной. Ведь все прежние догадки о происхождении жизни – в каких бы декорациях ни заставляли ученые свершаться это знаменательное событие, будь то на поверхности океана, возле глубоководного источника или же в космосе, далеко от нашей планеты, – объединяло общее начальное условие: жизнь зарождалась в тепле.

Еще памятный эксперимент американского биохимика Стэнли Миллера, проведенный в 1953 году, подтвердил, что в доисторические времена в атмосфере нашей планеты (в данном случае воздушной оболочкой служила смесь аммиака, водорода, метана и водяных паров) при температуре в несколько десятков градусов выше точки замерзания в самом деле могут возникать аминокислоты – составные части белков.

Однако этот эксперимент, вполне пригодный для посрамления верующих с их вечным рефреном «в начале сотворил», вскоре перестал устраивать самих ученых. В дальнейших опытах Миллеру и его последователям так и не удалось получить сложные биомолекулы. Кроме того, состав атмосферы Земли в тот памятный миг «Генезиса», как выяснилось теперь, был иным. Она состояла не из аммиака и метана, которые быстро разлагаются под действием солнечных лучей, а из углекислого газа, азота и водяных паров, а этого недостаточно, чтобы образовались части «молекул жизни».

Одноклеточные водоросли, которые развиваются в нижнем слое морского льда, часто образуют цепочки и нити

К тому же среди химиков пошли разговоры о том, что тепло не помогает, а лишь мешает зарождению жизни. Представьте себе, вы собираете пазл, а чья-то невидимая рука, выбрасываясь на миг из-за вашей спины, одну за другой похищает детальки будущей картины. Вот так и солнечные лучи, едва соберутся молекулы, без которых не сложится «первоэлемент жизни», начинают бесцеремонно их «красть» – точнее, разрушать. Чтобы сохранить биомолекулы до того момента, когда они начнут размножаться, следует на какое-то время законсервировать их. Необходима, по словам исследователей, «энергетическая впадина», например низкотемпературная фаза, когда процессы разложения молекул почти приостановятся.

В конце концов, сам Миллер в 1998 году перечеркнул прежние надежды, проведя еще один знаменательный опыт – исследовав влияние температуры на компоненты одной из важнейших биомолекул, РНК. В этом эксперименте аденин, гуанин, цитозин и урацил – элементы, содержащиеся во всех живых клетках в составе рибонуклеиновой кислоты, – оказывались то на жаре, то на холоде. При 100 °С эти части РНК быстро гибли. В то же время при 0° большинство их, по словам Миллера, были, в принципе, «достаточно стабильны», чтобы образовать рибонуклеиновые кислоты. Этот опыт окончательно убедил его в том, что молекулы жизни вряд ли могли сформироваться, например, в геотермальных источниках.

Что ж, неужели мы обязаны теперь отправиться на Крайний Север, чтобы там, среди торосов, под завывание пурги, задуматься о том, как пробуждались к жизни частицы органического вещества. И новый завет биологов, ратующих за смену парадигмы, должен звучать так: «В начале были мрак и мраз; потом же ожила твердь, что была мертвее любого камня»?

«Нужно помнить следующее, – пишет Тринкс в книге “Шпицбергенский эксперимент”. – При температуре от 10 до 20 °С определенные биомолекулы разлагаются в считаные недели, в то время как при 5° ниже нуля – в течение десятков тысяч лет». Так что жизнь может зародиться в любой среде, но лишь в оцепенении и покое – при очень низких температурах – она способна сохраниться. Лед можно рассматривать как идеальный инкубатор «молекул жизни». Он консервирует их; в его толще они могут пусть очень медленно, но зато стабильно развиваться.

Способствует этому и особая структура морского льда. Это – не монолитный блок, где на всех уровнях, во всех слоях господствуют одни и те же условия. Наоборот, при замерзании морская вода, в отличие от пресной, ввиду высокого содержания соли расслаивается. Между кристалликами льда самые крохотные из них достигают в поперечнике 10—100-тысячных долей микрометра и состоят из чистой замерзшей воды – неизменно сохраняются крохотные пузырьки и канальцы, где циркулирует солевой раствор, содержащий определенные кислоты, простые сахара, минеральные вещества и углекислый газ. По меткому сравнению Тринкса, этот раствор – словно кровь, пульсирующая в наших жилах. Жидкость и лед разделены тончайшими пленками, которые напоминают клеточные мембраны. Все вместе это впрямь выглядит каким-то подобием живых клеток. Благодаря такой структуре лед подолгу удерживает сложные молекулярные комплексы, однажды образовавшиеся в нем; они скапливаются между отдельными его «клетками».

Стоит отметить, что ультрафиолетовые лучи, опасные для всего живого, почти не проникают в толщу льда. Их поглощают близ его поверхности попавшие сюда аминокислоты. Сами они при этом частично разрушаются, а их фрагменты погружаются в глубь льда, где могут быть использованы для синтеза других сложных биологических молекул. Там же, в ледяных глыбах, отмечено поразительно высокое содержание углекислого газа, а его молекулы играют важную роль в подобном синтезе.

Подкрепляет гипотезу «холодного» зарождения жизни и мнение ряда геологов, полагающих, что около 4 миллиардов лет назад значительная часть морей на нашей планете была скована льдом – тем более что в то время, когда Солнечная система только сформировалась, количество энергии, излучаемой Солнцем, было примерно на четверть меньше, чем теперь.

Эта гипотеза нашла поддержку и у редакции авторитетного журнала Science. Одна из статей, появившихся на его страницах, была озаглавлена так: «Некоторые любят погорячее – но не первые биомолекулы». Разумеется, в ней говорилось о возможности зарождения жизни при низких температурах.

Итак, отдельные исследователи готовы назвать лед «холодным первородным бульоном». В полярных льдах, кстати, обнаружены разнообразные формы жизни, а это лишний раз свидетельствует о том, что биота может существовать в такой среде. Почему бы ей не зародиться там?

Вопрос отнюдь не академический. Если эта гипотеза найдет подтверждение, то, очевидно, жизнь гораздо шире распространена в космосе, чем считалось прежде. «Везде, на любой планете, где образовался лед, в его толще, возможно, зародилась и существует жизнь», – заявляет Тринкс. В таком случае следы живых организмов следует искать даже в нашей Солнечной системе: во льдах Марса, на спутниках Юпитера и, конечно, на кометах – этих припорошенных пылью льдинах, снующих среди планет и, может быть, всюду – успешно или нет – сеющих жизнь. Если же вспомнить, что кометы порой вылетают за пределы Солнечной системы, то они могут уносить семена жизни и к другим планетным мирам, распространяя их на просторах Галактики, как предполагают сторонники гипотезы панспермии – «жизни, прилетевшей из космоса».

Море

Что нас ждет в глубине темных вод?

Несколько лет назад бестселлером в Европе стал роман немецкого писателя Франка Шетцинга «Стая». К череде ужасов, подстерегающих нашу цивилизацию, добавился новый. Что, если против своеволия человека восстанет океан? И мириады животных, обитающих в его глубинах, сплотятся и попробуют отомстить нам за непрошеное вторжение? Фантастика? Бред? Или призрак подлинной беды, подстерегающей нас? Ведь глубины океана, например, – это еще и область обитания неведомых микробов, защититься от которых наш организм не готов. Мы только начинаем проникать в этот чуждый нам мир. И наши первые опыты вызывают тревогу. Так что нам ждать в этих темных водах, так пугающих нас, так зовущих нас?

Иногда статистика бывает сухой и скучной, как серый асфальт под ногами. Иногда разверзается пропастью. По ее цифрам скатываешься, как по склону громадной горы, не имея более возможности остановиться.

Около 70 % поверхности нашей планеты покрыто морями и океанами. Около 80 % этой территории приходится на области, глубина которых превышает 1000 метров. Это составляет примерно 318 миллионов квадратных километров. Общая площадь всех глубоководных участков морского дна, исследованных с помощью батискафов, до недавнего времени едва превышала 5 квадратных километров, то бишь 0,0000015 % от тех самых 318 миллионов.

Итак, поверхность Земли на две трети покрыта водой, но мы мало знаем, что творится в глубине океана. Конечно, человек не был бы самим собой, если бы не бросил вызов этому неведомому миру. Подводные лодки и роботы, батискафы и водолазы спешат изучать бескрайнее белое пятно на географических картах, стыдливо расцвеченное аквамарином. С присущей нам систематичностью мы исследуем флору и фауну океана – вплоть до мельчайших водорослей и бактерий – на территориях площадью почти в несколько сотен… квадратных метров. Счет открытий идет на тысячи! Чем не повод для гордости, если только не вспоминать, что общая площадь океана составляет 361 миллион квадратных километров? Что еще мы не знаем о нем, если долгое время даже не верили, что гигантские кальмары (кракены) существуют? Если лишь сравнительно недавно узнали, что кистеперые рыбы и впрямь плавают в глубине темных вод, будто для них время остановилось. А для кого еще остановилось время, словно придавленное столпом соленой воды?

В глубине океана обитает до десяти миллионов видов неизвестных животных

По оценке участников международного проекта «Перепись морской жизни», в глубине океана обитает до 10 миллионов видов неизвестных животных. «В глубоководной области океана, – говорится в отчете, подготовленном экспертами, – обитает больше видов животных, чем в любой другой части Океана». В среднем около 80 % видов животных, обнаруживаемых здесь, прежде были неизвестны науке. Но сколько еще их предстоит открыть! Пока мы едва разобрались с поверхностью океана. Человечество исследовало менее 5 % территории всех мировых морей, да и там, где исследовало, многие микроорганизмы, вероятно, остались незамеченными.

Еще одна цифра позволит почувствовать, насколько сложны задачи, которые стоят перед учеными. По оценке биологов, нам известно лишь 10—20 % всех видов живых организмов, населяющих планету. Вся остальная фауна до сих пор остается неведомой. Этих животных никто не описывал, их – в подавляющем большинстве – никто из людей даже не видел.

Скептики, конечно, поспешат задаться вопросом: как вообще ученые пришли к выводу о том, что чуть ли не на девять десятых биосферы нашей планеты остается для нас «тайной за семью печатями, за семью морями»? Как правило, проводя подобные расчеты, специалисты оценивают количество биомассы, которое необходимо для выработки кислорода, содержащегося в атмосфере. Получается, что пока биологи, подводя баланс жизни на нашей планете, неизменно «терпят колоссальные убытки». Дефицит известных нам живых организмов очень велик. Лучше любых рассуждений он убеждает в том, как плохо мы знаем жизнь океана.

Океан полон загадок. Пока что путешествия в его глубины труднее и непрестижнее полетов на околоземную орбиту. Мир океана, этот загадочный космос темных вод, все еще ждет своих исследователей. Открытие его станет, очевидно, одним из важнейших научных событий XXI века. Наступивший век так же изменит наши представления об океане, как XIX век – об Африке, белом пятне с цветастой каемочкой на географических картах екатерининских времен.

Так, лишь в 1995 году американские исследователи впервые опубликовали подробную карту дна всех морей мира, основываясь на сведениях, полученных от военных. Годами те измеряли со спутников силу гравитации Земли, чтобы повысить точность наведения межконтинентальных ракет. Результатом их работы стал атлас, в котором вычерчены детали подводного рельефа с точностью до 6 километров. Морское дно ведь меньше всего похоже на однообразную, унылую равнину. Оно изобилует ложбинами, ущельями, горными хребтами и вершинами, вздымающимися ввысь. Впрочем, даже после этой публикации поверхность Венеры и Марса оставалась гораздо лучше изученной нами, чем дно Мирового океана.

Итак, мы живем на планете, биосфера которой состоит в основном из воды, и почти ничего не знаем о ней. Мы тратим миллиарды на космические экспедиции и лишь изредка снаряжаем экспедиции в бездну, что плещется у наших ног. Мы заглядываем за тысячи световых лет от Земли, пытаясь понять происходящее там, но не видим ничего в нескольких километрах от себя – не хотим видеть ничего в глубине темных вод. Бездна космоса кажется нам все более понятной, бездна океана – как будто более бездонной. Там, куда не упадет ни луча света, царит адский мрак. Мы имеем о нем так же мало представления, как и об аде, знакомом нам лишь по «классическому бедекеру» Данте.

А ведь если представить себе жизнь в виде эволюционного древа, выросшего на дне океана, то над поверхностью воды будет виден лишь краешек кроны этого древа. На протяжении почти всей истории нашей планеты океан оставался обителью Жизни. Лишь в последние несколько сот миллионов лет Жизнь выбралась на сушу. Но и поныне большинство видов животных – это морские обитатели.

До недавнего времени считалось, что дно океана – пустыня, где не может быть жизни. Однако исследования 1990-х годов показали, что глубоководные области изобилуют жизнью. Миллионы червей буравят каждый квадратный километр илистых отложений. По подводным грядам ползают слепые рачки. Рядом рыбы-гадюки с длиннющими зубами подстерегают добычу. И прямо над ними, будто затонувшие корабли, покачиваются гигантские медузы, состоящие на 90 с лишним процентов из воды – это помогает им выдержать непомерное давление.

Каждая экспедиция приносит открытия. Да, на дне океана нет растительности – тем удивительнее здешняя фауна. Этих животных отличают необычные формы тела и исполинские размеры. Конечно, у них нет «разума» в нашем понимании этого слова, но, вынужденные жить в самых суровых условиях, они приспособились так хорошо ладить друг с другом, что кажутся порой частями одного огромного Тела. Из их фигурок, усеивающих дно океана, слагается, как мозаичная картина из сколков смальты, грандиозная фигура Духа Океана. Все эти мириады бактерий, медуз, червей и рачков общими усилиями преобразуют мертвенную пустыню, где поселились, в некое подобие цветущего сада. Может быть, и не так далек от истины современный фантаст, заявляя, что это сообщество животных, похоже, наделено «коллективным разумом»?

Секреты глубоководных желобов

Глубоководные желоба представляют собой одну из самых необычных и малоизученных экосистем нашей планеты. А ведь именно здесь геофизики могут наблюдать за тем, как участки океанического дна – старой земной коры – неторопливо исчезают в земных недрах. Именно здесь можно хоть краем глаза заглянуть в процессы, протекающие в мантии Земли, – увидеть, как та взаимодействует с океанической корой.

Для биологов эти желоба – естественная лаборатория эволюции. Неужели живые организмы могут населить подводные пропасти, чья глубина порой достигает 11 километров? Как удается рыбам, моллюскам, червям или бактериям выживать в условиях, выдержать которые могут, казалось бы, только громоздкие аппараты, созданные человеком? А ведь некоторые ученые полагают, что именно в этих безднах, противящихся всему живому, некогда зародилась жизнь! Неужели такое возможно?

Прошло более полувека с тех пор, как 23 января 1960 года на дно самой глубокой впадины Мирового океана, на глубину 10 910 метров, опустился батискаф «Триест», на борту которого находились швейцарский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дональд Уолш. Они пробыли на дне Марианского желоба 20 минут, не имея возможности даже взять пробы грунта. Им оставалось лишь наблюдать за тем, что происходит вокруг. Эта первая экспедиция была лишь мимолетным знакомством человека с этими таинственными уголками Земли. Их изучение только начинается.

Уже то, первое, погружение на дно Марианского желоба задало ученым загадку, не разрешенную и по сей день. Тогда, незадолго до того, как батискаф, увлекаемый свинцовым балластом, опустился на дно, Пикар разглядел в иллюминаторе рыбу. Странную, плоскую рыбу. У него не было с собой даже фотокамеры, а потому сенсационное открытие ничем не удалось подтвердить.

Известно около двух десятков глубоководных желобов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах

Дерзкое начинание Пикара и Уолша не нашло продолжателей. Интерес к исследованию глубоководных впадин быстро угас. Советские и американские ученые предпочли штурмовать космическую даль, нежели блуждать в непроглядных безднах океана.

Всего известно около двух десятков глубоководных желобов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Их глубина превышает 6000 метров. Шесть самых глубоких желобов – Марианский (11 034 метра), Японский (10 554 метра), Курило-Камчатский (10 542 метра) и Филиппинский (10 540 метров) желоба, а также желоба Тонга (10 882 метра) и Кермадек (10 047 метров) – располагаются в Тихом океане.

Эти желоба – словно шрамы от сабельных ударов, рассекших тело живой Земли. Их ширина составляет лишь несколько десятков километров, зато они тянутся порой на тысячи километров. Если мысленно пройтись по дну подобного желоба, это похоже на прогулку по Большому каньону, внезапно затопленному водой. По обе стороны тянутся почти отвесные стены, уходящие далеко ввысь. Как правило, самые глубокие области желоба лежат на 3—4 километра ниже прилегающих к нему участков дна.

Пустынное, мрачное ущелье, выстланное мощным слоем осадочных отложений. Мертвенная, холодная даль. Здесь, на дне самых глубоких впадин, температура воды обычно не превышает 3,6 °С. Последний штрих в этом описании – невыносимая тяжесть воды, готовой смять любое существо, оказавшееся в этом ледяном аду.

Как же возникли эти шрамы? И почему они находятся там, где находятся? Ответы на эти вопросы дает глобальная тектоника плит.

На дне океанов располагаются зоны субдукции – области, где старая океаническая кора, буквально встав на попа – развернувшись под углом, близким к 90°, погружается в глубь Земли, пододвигаясь под континентальную или океаническую плиту. В окрестности этих зон образуются не только громадные горные системы, например Анды, или многочисленные вулканы, но и разверзаются пропасти. Так, Марианский желоб возник в результате столкновения Филиппинской и Тихоокеанской плит.

По-прежнему многое из того, что мы знаем об этих загадочных безднах, открыто еще пионерами глубоководных исследований в 1950—1960-х годах. Мир морских глубин все еще остается неизученным. Сколько удивительных открытий нас еще может здесь ждать!

Вдоль восточного побережья Японии пролегает Японский желоб, протянувшийся на 1600 километров от Курильских островов на севере до островов Бонин на юге. Он является частью очень активного в геологическом отношении Тихоокеанского огненного кольца. Извержения вулканов и землетрясения – здесь «будничная катастрофа», иначе не скажешь. Этот желоб кажется многим геологам брошенной в пучину шкатулкой, в которой хранится ключ к событиям, извечно перетряхивающим жизнь людей, поселившихся на островах в этой части Тихого океана, в том числе в Японии.

Недавно американским и японским геологам удалось сделать сенсационное открытие, даже не добравшись ни до ключа, ни до самой шкатулки. Они обнаружили на глубине 5000 метров цепочку небольших – высотой до полусотни метров – вулканов (их и назвали Petit Spots , «маленькие точки»), которые располагались на гребне изогнувшегося участка океанической коры, уже уходящего в глубь Земли. Почему они здесь возникли?

Принято считать, что вулканы образуются по краям литосферных плит, но никак не там, где эти края плит погружаются в глубь Земли. Здесь нет и «горячих точек» – они располагаются посреди литосферных плит. Очевидно, речь здесь идет о совершенно особой форме вулканизма, не известной ранее ученым?

В конце концов, ученые нашли объяснение этому феномену. Источники лавы, питающие эти необычные вулканы, располагаются на небольшой глубине – в астеносфере. В этом слое, простирающемся на глубину до 350 километров, часть горных пород, как предполагается, уже расплавлена. (Для сравнения: лава, изливающаяся в «горячих точках», поднимается почти от границы, разделяющей мантию и земное ядро.)

Когда старая океаническая кора погружается в глубь Земли, она растрескивается, и расплавленные породы, содержащиеся в астеносфере, могут подняться сквозь эти трещины и излиться на дно океана. Так образуются «маленькие точки». Извержения длятся недолго, а потому высота этих вулканов невелика. У геологов сразу же возник вопрос: «А может быть, вулканы, называемые нами “горячими точками”, рождались именно как Petit Spots

Некоторые ученые полагают даже, что первые одноклеточные организмы возникли не в окрестностях гидротермальных источников – черных курильщиков, а в зонах субдукции. Ведь во время процессов, протекающих там, высвобождается водород, а это – прямо-таки лакомство для подобных микроорганизмов. Так что жизнь на Земле могла зародиться именно там, где литосферные плиты сталкиваются друг с другом.

Пока это лишь смелые догадки. Но может статься, что скоро они найдут подтверждение или будут опровергнуты. В последние годы вновь пробуждается интерес к глубоководным желобам – этим таинственным безднам, скрывающимся под безмятежной морской гладью. Одна из главных предпосылок к тому – технический прогресс. С появлением роботов стало возможным многое, что было недоступно для человека.

По оценке ученых, примерно 80 % всего морского дна находится в зоне досягаемости человека. Остальная же его часть может быть исследована и освоена нами лишь с помощью глубоководных роботов. Со временем подобные аппараты примутся изучать океаны и за пределами Земли – на спутниках планет-гигантов, Энцеладе и Европе, где под ледяным панцирем простираются обширные массы воды.

Станет ли дно мирового океана новым Клондайком?

В глубинах Мирового океана таятся удивительные сокровища. Океан сказочно богат полезными ископаемыми. Сейчас он поставляет нам нефть, газ, алмазы, а также строительные материалы, например песок и гравий. Впрочем, большая часть месторождений до сих пор не используется.

Перенесемся мысленно на дно океана. Иногда оно напоминает вязкое месиво, но чаще – ухабистое бездорожье, обветшавшую, вросшую в землю булыжную мостовую. Подобная «мостовая» без конца и без края тянется, например, на 4000 километров между Гавайскими островами и западным побережьем Мексики. Во все стороны, куда ни глянь, словно рассыпана и разровнена бессчетная груда камней, погрузившихся в мягкую грязь осадочных отложений. Эти камни, или, скорее, плотные лепешки размером с картофелину, состоят из гидроксидов железа и марганца с примесями таких металлов, как кобальт, медь, никель. Это и есть железомарганцевые конкреции, одно из тех несметных богатств, которыми «полны подводные эти хоромы»(А.К. Толстой).

Их залежи расположены преимущественно на глубине от 4 до 6 километров. Содержание марганца в конкрециях оценивается примерно в 25 %, железа – в 15 %, других металлов – от 0,2 до 1 %. Особенно много конкреций в центральной и восточной частях Тихого океана, а также близ побережья Аргентины и ЮАР, в Мексиканском заливе и южной части Индийского океана. Здесь на каждом квадратном метре содержится до 60 килограммов конкреций.

Природа трудилась над этим пейзажем многие миллионы лет. Ведь слои конкреций нарастают чрезвычайно медленно – по 3—5 миллиметров за миллион лет! – неизменно оставаясь при этом на поверхности морского дна. Все это время на них просыпаются дождем отмершие водоросли и рачки, опустевшие раковины и панцири. Этот биологический мусор содержит микроскопические количества ценных металлов. Пылинками они прилипают к комьям конкреций. Океан лелеет «лепешки большой руды», словно жемчужины. Где-то посредине каждого кома прячется то ли каменная крошка, то ли акулий зуб, на которых и кристаллизовались конкреции, эти кладези металлов, которые только нагнуться – метров так на пять тысяч! – и поднять, и пустить в промышленный оборот!

Первые попытки начать разработку этих месторождений относятся к 1970-м годам. Ведь нефтяной кризис 1973 года с необычайной остротой показал, насколько же зависимы страны Западной Европы, а также США, Япония и Канада от диктата нескольких государств – поставщиков сырья.

В феврале—мае 1978 года международный консорциум OMI (Ocean Management Inc.), объединивший ряд компаний из ФРГ, США, Канады и Японии, успешно провел испытания в центральной части Тихого океана. За эти месяцы с глубины в пять с лишним тысяч метров было поднято около 800 тонн конкреций. Однако развернуться во владениях «царя-государя водяного» в то время не удалось. Синусоида экономики миновала впадину кризиса и двинулась на подъем. Цены на металлы упали, и добывать их с морского дна стало нерентабельно.

Лишь когда цены снова начали ползти вверх – особенно в связи с растущими потребностями Индии, Китая и Бразилии, – стали вспоминаться давние прожекты. Грядет время новой экспансии в «царство Посейдона». Ведущие промышленные державы, как никогда прежде, настроены начать массовую добычу полезных ископаемых, оставленных – Природой, провидением, простой случайностью – на дне океана. Вот только как собрать «бросовый» урожай, брошенный в вечность?

Глубины морей и океанов таят несметные сокровища

У ученых немало вопросов. Где сосредоточены наибольшие запасы конкреций? Где содержание ценных металлов в них особенно высоко? Где было бы лучше всего начать промышленную добычу конкреций? И как вести разработку подводных месторождений, сводя к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде?

Еще в 1970-х годах много говорилось о том, что промышленная добыча подводного сырья нанесет непоправимый вред экосистеме морского дна. С тех пор технологии несколько изменились. Тридцать лет назад при сборе конкреций громадные насосы поднимали на поверхность моря все, что удалось соскрести, – ил вперемешку с кусками руды. Любые отходы просто сбрасывались в воду. Облако взбаламученного ила, огромное, как нефтяное пятно, загрязняло все вокруг. Большая часть обитателей морского дна, прежде всего червей и мелких рачков, гибла.

Эта безоглядная удаль теперь не допустима. Все-таки поразительно, как мало принято документов, регулирующих освоение глубоководной части океана и защищающих этот удивительный мир! Мы, люди, еще мало что знаем о жизни в морской пучине. Но, к сожалению, мы успеваем разграбить и разорить неизвестные нам области планеты, прежде чем исследуем их.

Впредь значение Мирового океана будет все более возрастать. Запасы материковых месторождений полезных ископаемых постепенно сокращаются. Так, по расчетам экспертов из Геологической службы США, при нынешних темпах добычи марганца – а он незаменим при производстве стали – уже через 30—40 лет наступит марганцевый кризис. Промышленность начнет испытывать явную нехватку этого металла.

Впрочем, интерес промышленных компаний вызывает даже не столько марганец, сколько другие металлы, содержащиеся в конкрециях, – кобальт, никель и медь. Их там – около 3 %, но их рыночная стоимость значительно выше, чем марганца. К тому же имеющихся у нас месторождений хватит лишь на несколько десятилетий. Что будет потом?

Вот почему все более важное экономическое значение приобретает освоение богатств, которыми изобилует дно Мирового океана.«Будущее добывающей промышленности лежит на дне океана», – уверены многие специалисты. Близится время новой «золотой лихорадки». На этот раз обетованный Клондайк будет обретен не на Диком Западе, а еще дальше – там, где не сыщется и пяди суши. Пока этот Клондайк по большей части не принадлежит никому. Но споры о праве собственности, о праве владеть той или иной территорией потихоньку разгораются. Не ждет ли нас эпоха колониальных захватов теперь уже не континентов, а океанического дна?

Передел подводного мира уже начался. Созданный в середине 1990-х годов при ООН Международный орган по морскому дну – International Seabed Authority (ISA), – объединяющий более 150 государств мира, регулирует освоение ресурсов дна Мирового океана, объявленного «общим достоянием человечества», и выдает лицензии на разработку подводных месторождений. Исподволь идет «распродажа и колонизация» подводных просторов.

Американский эксперт Скотт Боргерсон со страниц журнала Spiegel прогнозирует «безумную гонку за полезными ископаемыми», запасы которых имеются на дне Мирового океана. Эта гонка может сопровождаться вооруженными конфликтами. Особенно острое соперничество, по его мнению, развернется в Тихом океане между Китаем, Вьетнамом, Филиппинами и Японией.

До сих пор бури сотрясали лишь водную гладь. Но вскоре всколыхнется и сонное царство – придет в движение дно океана, захваченное людьми. Там, где ревело море, будет грохотать техника. Рабочая суета охватит подводные долины и холмы. Машины соскребут слой ила и «камней». Мощные насосы выбросят добычу на поверхность моря. Бурильные автоматы вонзятся в грунт. Все достанется человеку. И ничего – царю водяному? Еще пара веков прогресса, и разоренному Посейдону придется лишь стоически заметить:

Что пользы мне в том, что сокровищ полны Подводные эти хоромы?

Черные курильщики были инкубатором жизни?

Черные курильщики были открыты всего четверть века назад – в 1977 году, во время экспедиции батискафа «Элвин», изучавшего морское дно в окрестностях островов Галапагос. Это открытие разом перечеркивало прежние представления о том, как выглядит дно океана.

Глубина 2500 метров. Температура воды 2 °C. Над многочисленными коническими холмами, напоминающими фабричные трубы, поднимаются клубы темного дыма. Из расселин вырываются струи горячей воды. Всюду царит необычное оживление. Колонии странных животных усеивают эти холмы.

Черный курильщик

Как же возникли подобные геологические образования? Часто ли они встречаются? И что за таинственные печи работают в недрах Земли? Как они устроены?

Теперь мы знаем, что речь идет о своего рода подводных гейзерах. Их можно встретить главным образом в окрестностях срединно-океанических хребтов – там, где из недр Земли изливается горячая магма и возникают новые участки морского дна. Ведь этот процесс протекает неравномерно, рывками, поэтому кора растрескивается. Сквозь трещины в глубь Земли просачивается морская вода, проникая в недра почти на полтора километра и смешиваясь с раскаленными горными породами или даже жидкой магмой. Находясь под огромным давлением, эта вода не выкипает мгновенно, а по-прежнему пребывает в жидком состоянии. В ней растворяются минеральные вещества и металлы. Потом, сквозь другие трещины и расселины, эта перегретая вода вновь изливается на поверхность, будучи разогрета до температуры свыше 400 °C. Самыми горячими известными нам источниками являются Two Boats и Sister Peaks , расположенные в Атлантическом океане, в районе срединного хребта, на глубине 3000 метров. Температура воды, изливающейся здесь, достигает 464 °C. При встрече с обычной морской водой эта перегретая вода мгновенно остывает. Растворенные в ней вещества выпадают в осадок. Со временем вокруг подобных расселин образуются громадные наросты – холмы, «трубы». Черную окраску им придают сульфиды меди, цинка и железа, вымываемые водой из подземных кладовых. С недавних пор известны и белые курильщики: здесь горячие источники выносят на поверхность барий, кальций и силикаты.

Черные курильщики очень широко распространены. Обычно они расположены большими группами – как гейзеры в Йеллоустонском парке. Высота холмов, нарастающих над этими гейзерами, составляет в среднем от 20 до 25 метров, но известны и холмы высотой около 60 метров. В последние десятилетия ученые обнаружили в разных районах Мирового океана сотни полей, где высятся многочисленные черные курильщики. Но, как предполагается, 99 % их пока еще не открыты.

Чем пристальнее ученые исследуют мир черных курильщиков, тем больше удивительных находок они делают. Похоже, эти причудливые образования играют куда более важную роль в жизни океана и всей нашей планеты, нежели считалось поначалу.

По оценке исследователей, треть всего тепла, получаемого Мировым океаном, дают черные курильщики. Они – естественные обогреватели морских просторов. Во многом от них зависит и химическое равновесие в глубинах морей. Геохимики подсчитали, что за 6—8 миллионов лет вся вода Мирового океана рано или поздно будет подвергнута геотермальному обогреву и обогащению ценными минеральными веществами. До сих пор полагали, что морская вода пополняется ими только за счет рек.

Долгое время ученые думали, что в глубинах океана царят холод и мрак. Там могут выжить лишь отдельные, экзотические виды животных. С открытием черных курильщиков наши представления о глубоководном мире разительно изменились. Перед глазами исследователей предстал причудливый калейдоскоп странных существ. Красочные черви самых разных размеров обвивали эти подводные холмы, крохотные рачки ползали по беловатой пыли, которая на самом деле была месивом из миллиардов мельчайших бактерий.

Открытие этих «оазисов жизни», расположенных на дне океана, стало не только полной неожиданностью; оно противоречило всем нашим прежним представлениям. До этого считалось, что жизнь не может существовать в кромешном мраке. Так, на суше в основе всех пищевых цепей пребывают растения, которые путем фотосинтеза преобразуют свет в органические вещества. Очевидно, то же самое должно происходить и в морях. В глубоководной части океана могут обитать только отдельные, самые примитивные формы животных, которые питаются веществами, проникающими сюда из верхних, хорошо освещенных слоев воды. Как же выживают эти странные сообщества, поселившиеся в окрестностях черных курильщиков?

Как выяснилось, основу пищевых цепей здесь составляют многочисленные серобактерии. В отличие от растений им не нужен солнечный свет. Для них источниками энергии являются любые соединения серы или же молекулярная сера.

Большинство обитателей этих экосистем не довольствуется простым поглощением бактерий; они заставляют их работать на себя – практикуют симбиоз. Серобактерии поселяются на раковинах моллюсков и в организмах червей. Здесь они находятся в безопасности, а их хозяева взамен получают сахара и другие энергетические соединения.

Биологи отмечают, что условия, царящие в окрестностях подводных гейзеров, напоминают те условия, что сложились на нашей планете около 4 миллиардов лет назад, когда зародилась жизнь. Может быть, это знаменательное событие произошло именно в окрестностях подводных гейзеров? И древнейшие организмы, появившиеся на Земле, напоминали те самые бактерии и архебактерии, что и сегодня можно встретить в глубине океана – близ черных курильщиков?

В то время Земля казалась планетой, менее всего приспособленной для жизни. Под мрачным небосводом, затянутым пеленой испарений, простирался бескрайний океан. Его глубина достигала 10 километров. Лишь отдельные островки вулканов возвышались над водой, по которой перекатывались громадные волны. Луна тогда была гораздо ближе к Земле, чем теперь, а потому сила ее притяжения порождала особенно высокие приливные волны. На нашу планету с пугающей частотой обрушивались метеориты, а космическое излучение, проникавшее к ее поверхности, было губительно для любых живых организмов, которые могли здесь возникнуть. Единственным уголком на Земле, где сложились нормальные условия для развития жизни, было в то время дно океана.

Так что черные курильщики вполне могли стать инкубаторами жизни. Они хранят еще и много других, не разгаданных пока тайн. Например, геологов удивляет, почему в одних районах срединно-океанических хребтов эти гидротермальные источники есть, в других – их нет. Непонятно и почему химический состав воды, выбрасываемой тем или иным источником, может полностью поменяться в течение нескольких дней.

Свои вопросы накопились и у биологов. Обычно подводные гейзеры сохраняют активность на протяжении двух десятилетий. Потом расселины, из которых изливалась горячая вода, окончательно забиваются минеральными веществами, выпадающими в осадок, и источник стихает. Пока еще ученые не могут уверенно сказать, что происходит с животными, населявшими этот необычный биотоп, – все ли они гибнут, или же кому-то из них удается переселиться к одному из соседних источников, – и как в таком случае они отыскивают к нему путь. Может быть, течение переносит туда отложенные ими яйца? И как только те окажутся в теплой воде, из них проклевываются личинки? А может быть, они и сами перебираются туда?

Метановые льды сулят безбедные времена?

Запасы энергоресурсов на нашей планете велики, даже если не принимать во внимание нефть или каменный уголь. Обширные месторождения гидрата метана, или метанового льда, покрывают морское дно, покоятся среди многолетней мерзлоты. Если удастся их освоить, то человечество будет обеспечено энергией на многие десятилетия, может быть, даже на столетия вперед, считают экономисты.

Метановый лед станет топливом завтрашнего дня, когда традиционные ресурсы начнут иссякать. Пока же в его промышленной добыче заинтересованы лишь отдельные страны, практически не располагающие нефтью или газом, например Япония. Но так ли доступен этот новый источник энергии? Не лопнет ли мечта о нем, как мыльный пузырь, как те метановые пузырьки, что непрестанно всплывают с морского дна, чтобы вмиг раствориться в воде или рассеяться в воздухе?

Споры об энергетике будущего продолжаются, а потому тем более важноизучить метановый лед, понять, как он образуется и какие проблемы могут возникнуть при разработке его запасов. По всему видно, что воспользоваться ничейными богатствами будет отнюдь не так просто.

Гидрат метан выглядит как обычный лед, запорошенный снегом. Он представляет собой соединение воды и метана, которое образуется лишь при температуре от 2 до 4 °С и давлении не менее 20 атмосфер. Вот почему его месторождения находятся либо в полярных областях, либо в глубинах океана. Нередко его называют горючим льдом, ведь, если поднести спичку к этому беловатому комку, он вспыхнет. Загорится газ, заключенный в водяном льде.

Если поднести спичку к комку метанового льда, он вспыхнет

Кристаллическая структура этого гидрата своеобразна. Молекулы метана втиснуты в «клетки», составленные из молекул воды. В «клетках» царит невероятная теснота. Подсчитано, что в одном кубическом метре гидрата метана содержится 0,8 кубометра воды и… 164 кубометра метана. При таянии льда весь метан, накопленный в его кристаллах, улетучивается в атмосферу.

Заинтересовались метановым льдом лишь в 1930-х годах, когда выяснилось, что при транспортировке газа в полярных областях трубы замерзают изнутри, в них образуется лед. В 1960-х годах этот необычный лед обнаружили в Сибири и Северной Америке при бурении в зонах многолетней мерзлоты. В 1970-х годах советские ученые отыскали гидрат метана на дне Черного моря, доказав, что подводные месторождения этого вещества, очевидно, широко распространены.

В естественных условиях гидрат метана образуется, прежде всего, на материковых склонах. Здесь много планктона, и при отмирании мельчайших организмов, его составляющих, огромное количество органических материалов оседает на дно океана. Бактерии разлагают органику, и в результате выделяется метан. При определенных давлениях и температурах он «вмерзает в воду». Так разрастаются пласты метанового льда. Они залегают, как правило, на глубине от 400 до 1000 метров – там, где вода очень холодна, а давление высоко. А вот в глубоководной части океана нет залежей гидратов, ведь там мало органики.

Итак, дно материковых склонов затянуто мощными пластами метанового льда. Порой их толщина превышает тысячу метров. Льдины забиваются в пустоты внутри породы, заполняют все полости между камнями. Даже рыхлые толщи песка насквозь проморожены пронизавшей их льдистой крупой.

Помимо морского дна, крупные месторождения гидрата метана встречаются в ледяных щитах Гренландии и Антарктиды, а также в районах многолетней мерзлоты на севере России и Америки, Здесь они залегают на глубине около полукилометра и ниже. Их мощность достигает нескольких сотен метров. В США оба наиболее исследованных месторождения расположены на суше, на побережье моря Бофорта, в районе залива Прадо-Бей. В холодном климате Аляски эти залежи сохраняют стабильность. Так что Аляску справедливо называют важнейшей энергетической сокровищницей США. Ее запасов хватит, чтобы сделать страну на многие десятилетия независимой от импорта энергоресурсов.

Очевидно, многие месторождения метанового льда до сих пор не обнаружены. Между тем они имеются не только в открытом океане, но и в Черном, Азовском и Средиземном морях, а также в Каспийском море (а вот Балтийское море мелковато для появления своего пояса метановых льдов).

Запасы гидратов кажутся почти безграничными. По заявлению Геологической службы США, «в газовых гидратах содержится вдвое больше углерода, чем во всех известных нам месторождениях ископаемых энергоносителей». По данным Международного совета ООН по изменению климата, опубликованным в 2009 году, общая энергоемкость месторождений гидрата метана составляет от 15 до 200 тысяч триллионов киловатт-часов. Для сравнения: уровень ежегодного потребления энергии на нашей планете оценивается примерно в 150 триллионов киловатт-часов. Метановые льды сулят безбедные времена?

…Но снова и снова слышатся голоса специалистов, считающих, что добыча метанового льда в промышленных масштабах недопустима, поскольку связана с проблемами, которые с трудом поддаются решению. Ведь в этих «айсбергах», придавленных толщей воды к материковым склонам, заключено громадное количество парникового газа – метана.

Гидрат метана очень неустойчив. Извлеченный на поверхность, он быстро тает, превращаясь в лужицу воды и струйку метана над ней. Так что при бесконтрольной добыче гидрата, да еще при нынешнем уровне технологий, значительная часть метана просто улетучится, что лишь усилит глобальное потепление. Метан, как парниковый газ, гораздо эффективнее углекислого газа, с выбросами которого в атмосферу безуспешно борются всеми конвенциями и конференциями. Он будет согревать не только дома и квартиры наших детей и внуков, но и всю планету. По подсчетам американского геолога Уильяма Диллона, за последние 100 лет вклад метана в повышение температуры оказался в 23 раза ощутимее, нежели углекислого газа.

Опасность состоит еще и в том, что при разработке верхних слоев месторождения весь ледник начинает таять. Метан самопроизвольно выделяется из лежащих ниже пластов. А ведь те цементируют рыхлые осадочные отложения, защищая материковые склоны от оползня. Когда «цемент» испаряется, весь склон рушится, как замок, возведенный из песка. Протяженность подобных оползней может достигать десятков километров. Потрясения в глубине моря отзовутся и на его поверхности, породят мощную волну – цунами.

Но даже если оставить месторождения метанового льда в покое и не осваивать их, они могут стать источником опасности в будущем, поскольку большие количества метана будут выделяться в атмосферу и при повышении температуры Мирового океана, и при таянии вечной мерзлоты. Чем сильнее прогревается морская вода, тем заметнее сокращается зона стабильности гидрата метана.

Нечто подобное уже было в истории нашей планеты около 55 миллионов лет назад, на рубеже палеоцена и эоцена. Тогда средняя температура на Земле была на 4—5° выше, чем теперь. Ученые полагают, что причиной этого глобального потеплению стало массовое таяние метанового льда. Как следствие, в атмосферу выделилось огромное количество метана – произошла так называемая «метановая отрыжка». За несколько десятков тысячелетий вымерли многие виды растений и животных, прежде всего фораминиферы, простейшие обитатели древних морей.

Экологи все чаще вспоминают историю с «метановой отрыжкой». А не придет ли все к этому через «каких-нибудь» несколько тысячелетий?

Секреты асфальтовых вулканов

Асфальтовые вулканы, которым в научной описи мира всего 10 лет от роду, считаются одной из самых необычных экосистем. Высятся эти горы на морском дне, на глубине около 3000 метров. Лишь роботам пока удавалось проникать сюда, к таинственным Black box океана, как иногда называют их географы, шутливо обыгрывая их цвет и загадочность.

Как же возникли эти вулканы? Где их можно встретить? Что вообще мы знаем об этих «черных ящиках», затерянных под водой? Как они были открыты?

Мексиканский залив, 1 ноября 2003 года. Ранний утренний час. Немецкое научно-исследовательское судно Sonne («Солнце») занимается поиском залежей гидрата метана в бухте Кампече, к северо-западу от полуострова Юкатан. Руководят экспедицией Герхард Борман из Бременского университета и Ян Макдональд из Техасского университета. Эта бухта привлекла их внимание потому, что на фотографиях, сделанных из космоса, тут были замечены пятна нефти. Идет картографирование неизвестного участка дна площадью 7000 квадратных километров. Здесь и обнаруживается целая горная система. Двадцать два больших холма. Они достигают в высоту от 450 до 800 метров.

Асфальтовый вулкан в Мексиканском заливе

Но куда внушительнее они выглядели бы для того, кто мог бы их осмотреть, проникнув на дно бухты (забудем о мраке, царящем на этой глубине). Перед ним, заслоняя подводный окоем, высились бы широченные горы-богатыри, составлявшие в поперечнике от 5 до 10 километров. Полого вздымались их склоны, немалая тяжесть чувствовалась в округлых вершинах. Самим исследователям эта подводная система показалась просторным полем дюн, только дюн очень высоких, будто на них наведено увеличительное стекло.

Конечно, подобные открытия будут продолжаться еще долго. Дно Мирового океана зияет белыми пятнами и ждет подробного нанесения на карту. Но все эти частные достижения будут лишь «тысяча первой правкой давно известного в общих чертах плана». Сенсацией та находка стала, лишь когда в эту горную страну спустился робот и увидел то, чего не должно было быть. Чего никогда еще не было.

…Первые кадры репортажа, переданного машиной, были скучны и утомительны для самих ученых. Пустынный подводный уголок выглядел безынтересно. Но скоро все изменилось. Свет прожектора выхватил черные образования на морском дне, покрытые сетью трещин и разломов. Некоторые напоминали застывшие потоки базальтовой лавы на Гавайских островах. И, словно над цветущим лугом, над этой каменистой грядой все было полно жизнью. Кружили стаи рыб, мельтешили рачки, показывались моллюски, вились трехметровые черви. Это был настоящий подводный оазис, привлекавший к себе все живое. Но что за странная порода покрывала морское дно? И чем питались животные, поселившиеся в этой глубоководной области, куда не проникал солнечный свет? Что составляло здесь основу пищевой цепи? Химический анализ проб грунта выявил здесь и гидрат метана, и нефть, чьи запасы на дне Мексиканского залива достаточно велики, и материал, который вообще не ожидали тут увидеть – асфальт. Холмы были подводными вулканами, которые выбрасывали вместо раскаленной лавы жидкий асфальт.

Ранее исследователям случалось обнаруживать небольшие участки морского дна, покрытые этим материалом. Но в бухте Кампече толщина асфальтового покрова достигала 4 метров. Вероятно, он образовался в результате серии следовавших друг за другом извержений. «Судя по структуре асфальтовых отложений, которые напоминают лаву, изливавшийся материал вначале был разогрет до высоких температур, а потом, стекая несколько сотен метров по склону, постепенно остывал и затвердевал», – писал Ян Макдональд на страницах журнала Science.

Почему же подобные вулканы появились в Мексиканском заливе?

Потому что здесь, как, может быть, нигде еще, соединилось несколько важных условий.

В юрском периоде здесь, на месте пересохшего моря, образовались пласты отложений, содержавшие соли, растворенные прежде в воде. Позднее эти пласты мощностью до тысячи метров были укрыты новыми слоями осадочных отложений и постепенно оказались на глубине от 8 до 15 километров. Прямо над ними простирались теперь воды Атлантического океана.

Плотность соли была меньше, чем окружавших ее слоев породы. Поэтому при громадных давлениях, царящих на этой глубине, пласты соли постепенно, за многие миллионы лет, выдавливались наверх. Образовались так называемые диапировые складки, принявшие здесь вид соляных столпов. Они стали остовами будущих вулканов.

Необходимая для них асфальтовая смесь тоже образуется при определенных условиях – при наличии на глубине нескольких тысяч метров, в толще донных отложений, колоний микроорганизмов, которые питаются нефтью, перерабатывая и разлагая ее. Нефти же в Мексиканском заливе много. Итак, все условия для возникновения асфальтового вулканизма налицо.

Каким же образом поток жидкого асфальта, произведенного колониями микробов, поднимается из недр земли на ее поверхность, преодолевая путь в тысячи метров? Что служит лифтом для асфальта? Что выталкивает его наверх?

Объяснение, очень неожиданное, было дано в 2005 году в статье, опубликованной на страницах журнала Eos (одним из авторов ее являлся Герхард Борман). В ней говорилось об особой «субстанции», которая движет потоком асфальта, – о «суперкритической воде». Речь идет о воде, которая находится под огромным давлением, в три сотни атмосфер и более, а потому разогревается до 400 °С, не закипая при этом и не испаряясь. Таким образом, она принимает форму, промежуточную между жидкой и газообразной, и по своим характеристикам разительно отличается от обычной воды. Она, например, растворяет нефтепродукты и асфальт, но перестает растворять соль, не смешивается с ней. В Мексиканском заливе, и именно в бухте Кампече, сложились подходящие условия для перехода воды в это необычное состояние.

Изливаясь из кратера вулкана, эта вода моментально стынет, избавляясь от своего груза. Вязкие асфальтовые потоки преодолевают сотни метров, стекая по склонам вулканического конуса, прежде чем затвердеют на холоде (температура воды на дне бухты составляет около 4 °С).

Асфальт на улицах наших городов – это символ чего-то враждебного самой природе и жизни. Трудно поверить, что мертвенные, асфальтированные площадки могут где-нибудь стать настоящими оазисами, дать приют самым разным животным. Но это случилось.

С чего же начинается пищевая цепь в этой экзотической экосистеме? Может быть, в основе жизни всего сообщества, поселившегося здесь, лежат процессы разложения метана и синтеза из него питательных веществ? Если метан действительно выделяется во время извержений вулканов, то он становится пищей для многочисленных специализированных бактерий, которые питаются только им. Сами бактерии или продукты их выделения, в свою очередь, служат пищей другим животным, которых поедают опять же третьи животные.

А что, если и природа асфальтового вулканизма совсем иная? Возможно, тут не играет никакой роли «суперкритическая вода», и мы имеем дело с холодными источниками, изливающими из кратера асфальтовую массу вместе со струями метана?

Тем временем асфальтовых вулканов становится все больше. Так, в 2010 году были открыты семь подобных вулканов у берегов Калифорнии. Исследования показали, что их бурные извержения начались около 44 тысяч лет назад и завершились около 31 тысячи лет назад.

Неведомые большие каньоны

Эти загадочные образования грандиознее Большого каньона, недоступнее высочайших горных вершин планеты и почти не исследованы учеными. Вот, например, самое глубокое и протяженное ущелье Европы – Назаре. Громадные стены скал окаймляют его, нависая над пролегающей далеко внизу долиной. По ней стремительно проносятся потоки воды, увлекая за собой камни и песок. Почему же это чудо природы не пользуется популярностью у туристов? Потому что оно располагается не посреди Пиренеев или Альп, а… в Атлантическом океане. Оно начинается у берегов Португалии и тянется на 210 километров, опускаясь в глубь океана на 4300 метров. И ведь, как ни уникален этот подводный каньон, это – всего лишь одно из многочисленных ущелий, прорезавших морское дно в окрестности Европы. И не только!

Такие же каньоны рассекают подводные окраины материков и в других частях света. Как они возникли? Может быть, это – устья рек, затопленные по окончании ледниковой эпохи? Или их происхождение как-то связано с движением континентальных плит? И какую роль эти ущелья играют в подводных экосистемах?

Удивительно, но эти величественные ущелья долгое время оставались не то что неисследованными – незамеченными. Лишь подводные роботы позволили, наконец, заглянуть в эти таинственные уголки Земли, лежащие всего в нескольких сотнях метров от поверхности моря.

Форма и расположение подводных каньонов очень разнятся

Вообще-то где еще, как не близ побережья, морское дно должно быть изучено так же подробно, как и трезубец Посейдона или обертона сирен? Однако сквозь неглубокий морской разлив с каждой экспедицией проступают все новые притаившиеся теснины, вдавленные в высокие каменные коробки. Эти ущелья как морщинки! Всякий раз, всматриваясь в лицо моря, с удивлением замечаешь новую полоску, прорезавшую его и пока укрытую толстым, тягучим слоем все гримирующей воды.

Так, в 2003 году очередной подводный каньон был найден у берегов Мавритании. Даже на самых надежных лоциях капитанов на этом месте все было откровенно ясно, словно картографическая съемка выполнялась в залитой водицей степи. Однако гидролокатор немецкого научно-исследовательского судна «Метеор» глядел будто не в воду, а сквозь землю, рисуя какой-то невиданный громадный канал. Больше всего он напоминал меандр – извилистое русло реки. Начинаясь у мыса Тимирис, в районе северной части мавританского побережья, это ущелье, изворачиваясь с гибкостью змеи, вползает в открытое море, погружаясь на глубину более 3000 метров. Длина этой потерянной прежде детали рельефа составила ни много ни мало две сотни километров. По признанию ученых, открывших его, этот каньон напоминает Рейн. Поначалу он узок, как река в своем верховье, но понемногу набирает силу, растекается, раздвигая оградившие его берега, делается широким и, не будь он бесполезно наполнен морской водой, можно было бы сказать, становится величавым и полноводным, как батюшка Рейн, матушка Волга. У подножия материкового склона его ширина достигает 3 километров, а высота берегов – 300 метров.

Рельеф этих неведомых каньонов в самом деле будит в памяти хорошо знакомые образы рек, канувших теперь на дно моря, как в Лету. Эти каньоны ветвятся, вбирая в себя узкие притоки. Теряют старые участки русла, которые, отделившись, выгибаются старицей. Или, подбираясь к материковому склону, они раскидываются целым веером расходящихся долин – устьем, набежавшим на древнюю часть моря. Каньон мыса Тимирис напоминает Рейн еще и своей длиной. К сентябрю 2012 года на карту было нанесено две сотни километров этой подводной формации. Но, как полагают ученые, она тянется еще на 5—6 сотен километров в сторону глубоководной части океана. Древняя река, унесенная морем, как ветром?

По признанию самих авторов открытия, трудно поверить в то, что на планете еще можно найти такие огромные, неизвестные объекты. Сказано точно не о подводных каньонах! Ведь даже о тех, что уже нанесены на карту, ученые ровным счетом ничего не знают, кроме их формы и длины. Они для нас – лишь имя в недавно составленном перечне. Их вид, их внешность мы представляем себе с трудом. Как же образовался этот причудливый рельеф?

Происхождение некоторых подводных каньонов было уяснено еще в 1930-х годах. Уже тогда знали, что в ледниковую эпоху уровень моря был на 100 с лишним метров ниже, чем теперь. С таянием ледников многие прибрежные равнины и, конечно же, устья рек оказались под водой. Географическая карта была перекроена на многие километры.

Как теперь понятно, часть подводных теснин и раздолов и впрямь были руслами рек, на которые в далекие времена надвинулось море и, переполнив их через край, еще долго приливало к ним воду. Там, где береговая линия обрезает устья Амазонки, Ганга или Конго, по другую ее сторону, словно отраженные в зеркале моря, еще далеко продолжаются русла этих великих рек.

Однако объяснять этим происхождение любых подводных ущелий все равно что мерить всех пациентов аршином одной болезни. Одни ущелья лежат вдалеке от береговых рек, другие продолжаются и на глубине в несколько тысяч метров – там, где в любые ледниковые эпохи оставалось море. Их форма, расположение очень разнятся. Что могло породить их?

Похоже, мощные потоки воды и грязи. Они возникали, когда морское течение, взвихрившись, взрывало слои осадочных отложений и уносило их с собой. С неистовой силой они обрушивались с континентальных склонов. Именно грязевые потоки, наряду с оползнями, чаще всего и формировали этот рельеф.

Особого разговора заслуживают некоторые подводные ущелья Средиземного моря. Около 5,6 миллиона лет назад движения континентальных плит привели к тому, что это море оказалось отрезано от Атлантического океана. Свежая вода перестала поступать в море, ну а количества воды, приносимого реками, впадавшими в него, было недостаточно, чтобы компенсировать потери от испарения морской воды. Уровень Средиземного моря все заметнее понижался. За несколько тысячелетий оно почти полностью пересохло.

Теперь Африку и Европу разделяла громадная пустынная впадина – этакое Мертвое море, разросшееся до сказочной величины. Лишь небольшие соленые озера оживляли эту унылую пустыню, отдельные области которой лежали на 5000 метров ниже уровня моря. Правда, по геологическим меркам эта «Великая сушь» длилась недолго. Прошло 270 тысяч лет, и «морская блокада» Европы окончилась. В районе скал Гибралтара воды Атлантического океана пробили себе дорогу и затопили мертвую впадину.

Об этой катастрофе в истории Средиземного моря напоминают не только соляные отложения, но и бывшие речные каньоны, во многих местах рассекшие его окраины. Ведь по мере того, как море, все хуже питаемое водой, отступало от своих берегов, русла рек, все так же продолжавших свой бег, становились длиннее. Реки пробивали себе путь по мягкому, податливому дну, и вот уже, бурля и клокоча, сбегали по материковому склону. Своей мощью эти потоки напоминали скорее грандиозные водопады, чем юркие, неудержимые горные речушки. За многие тысячелетия их русла глубоко врезались в простертое перед ними дно моря.

Геолог Жюльен Гаргани из Парижского университета определил, например, что устье Нила оказалось, в конце концов, на глубине 2400 метров ниже нынешнего уровня моря. Когда Гибралтарская перемычка была прорвана и море вернулось в свои берега, значительная часть русла Нила была затоплена, превратившись еще в один подводный каньон.

Бермудский треугольник: мифы и явь

Бермудский треугольник – это район Атлантического океана площадью около миллиона квадратных километров. Располагается он между Бермудскими островами, островом Пуэрто-Рико и южной оконечностью полуострова Флорида. Если соединить линиями все эти географические пункты, то мы и впрямь получим на карте треугольник, причем все его стороны равны примерно 1600 километрам.

Бермудский треугольник

Эта геометрическая фигура, прочерченная нами в волнах, охватывает примечательную область. Именно здесь из Мексиканского залива в Атлантический океан вырывается теплое морское течение – Гольфстрим. Сами же Бермудские острова располагаются в Саргассовом море – скоплении длинных бурых водорослей, переплетенных между собой.

Район Бермудского треугольника издавна пользуется недоброй славой у моряков. Неожиданные водовороты, мощные ураганы, гигантские волны-убийцы – и мертвенное Саргассово море. С этой областью Атлантического океана связано много страшных легенд. Здесь творится какая-то чертовщина: исчезают корабли и самолеты. По различным сведениям, начиная с 1840 года здесь бесследно пропали от 50 до 70 кораблей и около 40 самолетов. Было обнаружено и несколько судов, на которых не оказалось никого – ни пассажиров, ни членов экипажа.

Одна из самых загадочных историй произошла 5 декабря 1945 года. В этот безоблачный день пять американских бомбардировщиков, совершавших тренировочный полет над океаном близ Флориды, не вернулись на базу. На следующий день в том же районе исчез гидросамолет, посланный для поиска пропавших экипажей. Вскоре сомнений не оставалось: все 27 человек погибли. Но никаких следов аварии не удалось найти. Не были обнаружены и обломки самолетов.

Что же случилось тогда? Насколько правдивы все эти истории? Какими природными явлениями можно объяснить загадочные катастрофы?

За последние десятилетия ученые и энтузиасты предложили множество объяснений этим таинственным событиям. Особой популярностью пользовались всевозможные мистические сценарии.

Так, в 1950-х годах американский исследователь Чарльз Берлиц заявил, что на дне Бермудского треугольника покоится громадный солнечный кристалл, оставленный жителями Атлантиды. Он посылает ложные сигналы экипажам кораблей и самолетов, а порой и затягивает их в морскую пучину.

В 1979 году Юрий Егоров предположил, что вогнутая поверхность моря в районе Бермудского треугольника – а эту его особенность удалось установить с помощью спутниковых наблюдений – образует своего рода огромное параболическое зеркало. Оно фокусирует солнечные лучи, а потому любой самолет, оказавшийся в фокусе этого зеркала, испаряется.

Авторы другой, более серьезной гипотезы полагали, что все дело в подводных землетрясениях. Они порождают инфразвуковую волну, которая вызывает у людей невыносимые ощущения. Не выдержав этой муки, моряки прыгают в воду, а летчики направляют самолеты прямо в море.

Но, пожалуй, особого внимания заслуживает гипотеза британского геолога Бена Кленнела, высказанная им в 1988 году. Он предположил, что причиной большинства катастроф в Бермудском треугольнике становятся… метановые пузыри. Они образуются, когда метановый лед, устилающий морское дно, внезапно начинает таять, распадаясь на воду и газообразный метан.

В этом районе имеются громадные скопления гидрата метана. Известно, что при изменении давления и температуры из подобных месторождений начинает выделяться метан. В случае подводных оползней или землетрясений (а они в этой части Атлантического океана возможны, свидетельством чему является катастрофа 2010 года, жертвами которой стали многие жители Гаити) может единовременно выделяться большое количество метана.

В последние годы ученые не раз обнаруживали в разных частях Мирового океана метановые пузыри. Так, в 1999 году немецкие гидрографы заметили близ побережья штата Орегон, где имеются большие скопления метанового льда, газовые пузыри, достигавшие в поперечнике 125 метров. Они покачивались над склоном подводного хребта.

В конце концов, громадный пузырь, образовавшийся на дне моря, поднимается к поверхности и переворачивает корабли или же взрывается в воздухе, уничтожая пролетающий рядом самолет. Метан ведь легко воспламеняется, и, если он попадет в двигатель самолета, тот вспыхнет. Впрочем, это всего лишь рассуждение на тему «Что было бы, если бы…». Пока документально не подтверждено ни одного случая пожара на борту самолета, вызванного такой экзотической причиной, как выброс метана с морского дна.

Вот и в тот декабрьский день 1945 года, когда исчезла эскадрилья американских бомбардировщиков, никаких воздушных взрывов отмечено не было. Известно только (из сообщения командира группы), что над морем поднялся белый туман и летчики стали утрачивать ориентировку.

А может быть, они постепенно отравились метаном? Природный метан не имеет ни цвета, ни запаха. Надышавшись им, летчики теряют сознание, и тогда воздушное судно, оставшись без управления, начинает падать. Поверхность моря буквально кипит от пузырьков метана, а потому самолет не разбивается об нее, а мягко погружается в глубь воды – камнем идет ко дну. Никаких следов разрушения машины на поверхности моря нет. Она исчезает бесследно.

Сразу две опасности подстерегают корабли, оказавшиеся в зоне выброса метана. Из-за того, что поверхность моря усеяна пузырьками этого газа, образуется газоводяная смесь. Средняя плотность такой смеси значительно ниже плотности воды. Если хотя бы часть судна окажется над этой «легкой водой», то, как показывают расчеты, оно не удержится на плаву, начнет, так сказать, «проваливаться в воду», словно в открывшийся под ним люк. Все произойдет буквально в считаные секунды. Если за это время судно успеет зачерпнуть достаточно воды, то, наверное, потонет. Особенно опасно, если в метановые пузыри угодит либо нос судна, либо его корма. Впрочем, специалисты из Геологической службы США считают эту гипотезу маловероятной.

Другая опасность в том, что концентрация метана прямо над поверхностью воды оказывается очень высока, а потому экипажи кораблей и их пассажиры подвергаются гораздо большей опасности, чем летчики. Может быть, по этой причине в Бермудском треугольнике обнаруживали корабли, на которых не было ни единого человека?

Так что, уверены сторонники этой гипотезы, основной причиной катастроф судов, как и самолетов, в Бермудском треугольнике вполне могут быть периодические выбросы в атмосферу метана и сопутствующих ему токсичных газовых примесей и водорода.

Известно, что в тропической Африке есть «озера-убийцы». Со дна этих озер периодически выбрасываются большие количества газа, ядовитого для человека. Почему подобные события не могут происходить в некоторых районах Мирового океана, например в Бермудском треугольнике? Может быть, мы уже, к сожалению, слишком близки к разгадке его секрета?

Ученые отмечают, что последняя необъяснимая катастрофа в этом районе Атлантики произошла в марте 1973 года. Тогда бесследно исчезло судно «Анита», шедшее с грузом угля из Норфолка в Гамбург. Никто не зафиксировал сигнал «SOS»; похоже, он так и не был подан экипажем.

В таком случае, если гипотеза о метановых пузырях верна, сейчас на дне Бермудского треугольника идет накопление гидрата метана, а значит, в любой момент вновь может начаться бурное выделение метана. Не приведет ли это к новой беде?

Почему в океане возникают «зоны смерти»?

Мы относимся к Мировому океану как к мусорной свалке. Мы, казалось бы, безнаказанно сбрасываем туда любые промышленные отходы; думаем, что все это растворится в его бескрайних просторах. Тем неприятнее открытие, сделанное в последние десятилетия: океан загрязнен до такой степени, что в нем появляется все больше подводных пустынь – зон, не пригодных почти для всего живого.

Как отмечают многие эксперты, «главной угрозой для Мирового океана в XXI веке становится крайне низкое содержание кислорода в морской воде».

Даже под водой кислород – это жизненно важный элемент. Растворенный в воде кислород обычно приносят вглубь морские течения. Благодаря этой циркуляции его запасы в толще воды постоянно пополняются, что очень кстати, ведь множество животных, в том числе микроорганизмов, обитающих на большой глубине, потребляют кислород. Однако сейчас во многих районах Мирового океана этот механизм нарушается.

На эту проблему обратили внимание лишь четверть века назад, в 1986 году, когда рыбаки, добывавшие норвежских омаров в проливе Каттегат, разделяющем Данию и Швецию, внезапно остались без улова. Вскоре выяснилось, что содержание кислорода в водах пролива стало рекордно низким. Животные задохнулись. Возникла «зона смерти». Новейшие исследования показывают, что количество подобных зон в различных морях мира стремительно нарастает.

В докладе исследователей из ЮНЕП (программа ООН по окружающей среде), обнародованном в 2006 году, говорилось о 200 с лишним «зонах смерти». Два года спустя американский океанограф Роберт Диас и его шведский коллега Рутгер Розенберг насчитали 405 подобных зон. Общая их площадь составляла 245 тысяч квадратных километров. Это примерно равняется площади Великобритании.

Проштудировав несколько десятков научных статей, написанных за последние полвека и посвященных гипоксии – нехватке кислорода в морской воде, – Диас и Розенберг убедились, что все это время количество подобных зон каждое десятилетие удваивалось. На страницах журнала Science они писали: «Ни один другой параметр, характеризующий состояние прибрежных вод, не менялся за столь короткое время так угрожающе быстро, как количество кислорода, растворенного в морской воде».

Океан загрязнен до такой степени, что в нем появляется все больше подводных пустынь

Возможно, «зон смерти» значительно больше, ведь надо сделать поправку на то, что глубины моря не очень хорошо исследованы учеными. Треть подобных зон расположена у берегов США (особенно неблагоприятно положение близ места впадения Миссисипи в Мексиканский залив). Много их в морях, омывающих Европу. Эти области встречаются также в окрестности Японии и Китая, Новой Зеландии и Чили. Их обнаруживают даже в тех районах Мирового океана, которые традиционно важны для рыбного промысла, например близ юго-западного побережья Африки.

«Зоны смерти» возникают, когда содержание кислорода в воде опускается ниже критической отметки – 2 миллиграмма на литр. Порой они образуются только в летние месяцы и исчезают осенью, когда начинается сезон штормов и толща воды перемешивается, а потому к морскому дну притекает вода, насыщенная кислородом. Жизнь возвращается в морские глубины. Но следующей весной или летом эти зоны возникают вновь. Другие же – примерно 8 % всех «зон смерти» – существуют почти круглый год. Эти омертвевшие участки морей уже не могут ожить без помощи человека.

Ученые называют подобные зоны «экологическими бомбами замедленного действия». С каждым годом занимаемая ими площадь расширяется. Они угрожают не только многочисленным организмам, населяющим моря, но и обрекают на нищету десятки миллионов людей, живущих лишь ловлей рыбы и сбором морепродуктов.

Причиной быстрого распространения «зон смерти» стала, прежде всего, деятельность человека. Интенсивное ведение сельского хозяйства, использование огромного количества минеральных удобрений – вот что губит моря, омывающие Европу, Азию, Америку. Реки, впадающие в моря, приносят туда многие тонны фосфатов и нитратов, а также пищевые отходы и остатки сгоревшего ископаемого топлива. Как показывают исследования, проведенные сотрудниками Всемирного фонда дикой природы, примерно 80 % всей акватории у берегов США и 70 % акватории у побережья Европы чрезмерно загрязнены питательными веществами. В этой благодатной среде водоросли разрастаются, как на дрожжах. Биологическое равновесие нарушается. Остатки отмерших водорослей оседают на дно, где их разлагают бактерии, поглощая при этом кислород, содержащийся в воде, и выделяя ядовитый сероводород. Экосистема становится нежизнеспособна.

Биологи говорят о «порочном круге». Из-за нехватки кислорода растения и животные, обитающие в глубине моря, гибнут. Их останки накапливаются, и это лишь ухудшает положение дел. Проблема будет обостряться, поскольку объем удобрений, используемых в сельском хозяйстве, неуклонно растет. Как отмечают экологи, человечество ставит по недомыслию глобальный эксперимент – меняет природу Мирового океана.

Расширение «мертвых зон» связано и с климатическими изменениями, которые наблюдаются в последние десятилетия. Теплая вода хуже растворяет кислород, чем холодная. Стоит только повыситься температуре на поверхности моря, как эти зоны начинают разрастаться ввысь. Так явствует из результатов исследования, опубликованного в 2011 году на страницах журнала Science . По признанию ученых, это может иметь самые драматичные последствия. С дальнейшим повышением средней температуры на планете все большие области Мирового океана окажутся непригодны для всего живого.

Есть подобные зоны и в морях, омывающих нашу страну. В особенно бедственном положении оказалось сейчас Балтийское море. По оценке экспертов из Всемирного фонда дикой природы, ежегодно туда попадает свыше 1 миллиона тонн азота и около 35 тысяч тонн фосфора. За последние 100 лет содержание фосфора в водах Балтийского моря возросло в 8 раз, а азота – в 4 раза.

Раньше Балтийское море было кристально чистым. Теперь полотнища водорослей, которые покрывают его каждым летом, – словно флаг, говорящий о капитуляции. Так, в 2010 году площадь такого полотнища достигла 377 тысяч квадратных километров (для сравнения: общая площадь Балтийского моря составляет 419 тысяч квадратных километров).

Водоросли – это знак грядущей катастрофы. Балтийское море превратилось в сточную канаву. В 2011 году Шведский институт гидрологии и метеорологии обнародовал цифры: почти 25 % дна Балтийского моря уже сейчас страдает от нехватки кислорода. Примерно 15 % морского дна – это «зоны смерти» (в летние месяцы, когда положение становится особенно тяжелым, их площадь достигает порой 90 тысяч квадратных километров). Там нет больше жизни. Как отмечают экологи, «большинство жителей стран, лежащих на побережье моря, как и туристы, приезжающие сюда, не догадываются, что смерть уже подкрадывается к Балтийскому морю».

Можно ли спасти пострадавшие области? Да, их можно оживить. Так произошло в том же проливе Каттегат после исчезновения омаров. Правительство Дании приняло специальную программу, ограничившую сброс в воду веществ, которые вызывают разрастание фитопланктона. У побережья американского штата Коннектикут удалось значительно сократить площадь «зоны смерти», раскинувшейся на сотни квадратных километров, улучшив систему очистки сточных вод. Вопрос только в том, является ли этот эффект необратимым? Станут ли моря такими, какими были столетия назад?

Почему возрастает кислотность океана?

Тревожные изменения происходят не только в отдельных областях океана. Глобальное потепление грозит решительно изменить его облик. Ведь его кислотность неуклонно нарастает. Это может иметь плачевные последствия. Многие ученые уверены в том, что это связано напрямую с содержанием углекислого газа в атмосфере. Этот показатель с начала индустриальной эпохи возрос в 1,38 раза (с 0,028 до 0,0387 %). За последние 25 миллионов лет в атмосфере нашей планеты не наблюдалось столь высокого содержания СO2 ! А к 2100 году, по некоторым прогнозам, этот показатель увеличится до 0,08 %.

Леса и океаны поглощают значительную часть углекислого газа, выделяемого в атмосферу. Примерно треть его позднее растворяется в морской воде (повсеместная вырубка лесов ведет к тому, что эта доля растет). Это, считают исследователи, сдерживает потепление на нашей планете, но в то же время в результате определенной химической реакции, протекающей в воде, «погребенный» в пучине океана парниковый газ превращается в угольную кислоту. Впрочем, она неустойчива; ее молекулы распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, в том числе ионы водорода. Как следствие, водородный показатель (рН) морской воды – именно он характеризует кислотность – постепенно меняется. Если в доиндустриальную эпоху он равнялся на глубине до 50 метров примерно 8,2, то теперь составляет в среднем 8,08 (чем меньше этот показатель, тем выше кислотность раствора). Конечно, какая-то «одна десятая доля» настраивает на спокойный лад. Но впечатление обманчиво.

Леса и океаны поглощают значительную часть углекислого газа, выделяемого в атмосферу

Многие морские животные, например моллюски, коралловые полипы, морские ежи, морские звезды, обладают панцирем или скелетом, состоящим из карбоната кальция, который образуется за счет соединения ионов кальция и карбоната. Однако чем выше кислотность морской воды, тем меньше там свободных ионов карбоната. Формирование панцирей и раковин замедляется, они становятся все тоньше; их обладатели – все мельче. Животные, прежде укрывавшиеся за известковой броней, как за каменной стеной, вынуждены будут прилагать огромные усилия для самозащиты, для поддержания нормальной работы организма. Это отнимает энергию – ту самую энергию, которой станет недоставать для их развития, роста и размножения. Со временем придется говорить о вырождении этих видов. Постепенно они начнут проигрывать конкурентную борьбу другим видам – тем, кто не пострадает от изменения кислотности Мирового океана.

Среди первых неминуемых жертв начавшихся изменений окажутся моллюски, чьи раковины содержат арагонит – легко растворимый минерал класса карбонатов. Эти моллюски распространены в высоких широтах – в полярных морях Арктики и Антарктики, а также в северной части Тихого океана. Но именно в холодных морях, при низкой температуре, углекислый газ растворяется в воде особенно интенсивно.

Если выбросы углекислого газа не будут сокращены, то уже к 2016 году кислотность воды в отдельных областях Северного Ледовитого океана достигнет такой степени, что вода начнет разъедать арагонит. Через 50—60 лет эта беда постигнет уже три четверти полярных морей. Но именно в этих морях важнейшим элементом пищевой цепи являются те самые моллюски. Ими питаются рыбы, тюлени, киты. Если численность моллюсков начнет стремительно сокращаться, вскоре это отразится и на популяциях других животных, лишившихся привычных источников пищи.

Мальки рыб особенно чувствительны к изменениям водородного показателя воды. Так, во время экспериментов у мальков трески, которых помещали в воду с повышенной кислотностью, выявились многочисленные повреждения внутренних органов. Очевидно, в таком возрасте их организм очень быстро реагирует на все, что происходит в окружающей среде. Массовая же гибель мальков неминуемо скажется на численности промысловых рыб.

Многие исследователи отмечают, что пока еще непонятно, в каких пределах изменения водородного показателя следует считать терпимыми (то есть животные могут приспособиться к ним), а в каких – нет. Чаще всего называется величина 0,2, но, по распространенным прогнозам, уже к 2040 году водородный показатель морской воды понизится именно на эту величину, а к 2100 году уменьшится до 7,8. Такая тенденция заслуживает лишь одного определения – «катастрофическая».

Большинство морских животных за всю историю своих видов не сталкивались с подобными условиями. Анализируя состав донных отложений, ученые определили, например, что 7,5 миллиона лет назад водородный показатель морской воды составлял 8,2 ± 0,2 и лишь 21 миллион лет назад был значительно ниже – 7,4 ± 0,2. Организмы многих современных животных не приспособлены к подобной «химии океана».

Плохи перспективы, например, у коралловых полипов, чьи известковые скелеты содержат все тот же легкорастворимый арагонит. В тропических морях уже сейчас наблюдается их массовая гибель. Впрочем, она обусловлена тем, что средняя температура океана повышается, а кораллы очень чувствительны к малейшему изменению температуры. Теперь к этому добавилась еще одна неприятность: меняется кислотность морской воды – а это отражается на состоянии известкового скелета, которым наделены полипы. Если выбросы углекислого газа в атмосферу так и не удастся сократить, то в 2050 году степень кислотности Мирового океана изменится настолько, что в таких условиях они не будут больше расти.

Тропические рифы оказались в ловушке. В той части океана, где сейчас распространены кораллы, средняя температура морской водыпродолжает понемногу повышаться, и это приводит к их массовой гибели. Переселиться же в умеренные широты они не могут; здешние воды чересчур бедны карбонатами, необходимыми им для строительства известковых скелетов.

Подытоживая исследования, проводившиеся в последнее десятилетие, можно сказать, что в угрожающем положении оказалась почти треть всех видов кораллов. В частности, из 704 видов каменных кораллов, обследованных учеными, 231 вид находится либо на грани вымирания, либо под угрозой вымирания. Для сравнения: в начале 1990-х годов менее 5 % видов кораллов испытывали подобные трудности.

Если когда-нибудь коралловые рифы исчезнут, это обернется катастрофой не только для туристической отрасли, но и для прибрежных экосистем, ведь рифы защищают берега материков и острова от морских волн, а еще являются местом обитания многочисленных рыб и других животных. Если вымрут кораллы, то такая же участь ждет растения и животных, населяющих сейчас рифы. Это пойдет на пользу лишь конкурирующим видам, менее специализированным, менее чувствительным к происходящим изменениям, – прежде всего медузам.

…В одном из самых мрачных прогнозов, опубликованном в 2003 году на страницах Nature, говорится, что через несколько столетий, к тому времени, когда будет израсходована большая часть известных на сегодня запасов ископаемого топлива, в атмосферу выделится такое количество углекислого газа, что водородный показатель Мирового океана достигнет самой низкой отметки за последние 300 миллионов лет (исключая отдельные катастрофы). Для человечества подобное развитие событий станет практически необратимым. По расчетам, пройдут многие десятки тысячелетий, прежде чем водородный показатель естественным путем вернется к тому уровню, который был отмечен в канун индустриальной эпохи. Неужели худший прогноз, как всегда, сбудется?

Может ли остановиться Гольфстрим?

Долгое время глубины океана считались сонным царством, чей покой не рассеивает даже коловращение солнечных лучей, не замечаемое там. Однако мнение это ошибочно. Там все исполнено бурления и клокотания; там струятся громадные водопады, там зарождаются мощные токи воды; оттуда, вырываясь наверх, они разносятся по всем уголкам Мирового океана, приводя его гладь в движение, которое не прекратится, пока не расстроен этот механизм.

От его нормальной работы зависит жизнь на Земле. Его перебои, его стопорение отзовутся смутой в другом океане – воздушном. Вслед за молчанием заглохшего движителя настанет череда самых драматических изменений климата. Погода на Земле будет напоминать корабль с поломавшимся мотором, который в час бури швыряет во все стороны по воле волн.

Пока же мы живем по инерции последних тысячелетий, и всё идет своим чередом. Наш океан можно уподобить бассейну: холодная, тяжелая вода опускается вниз; более теплая перетекает по поверхности. Так распространяются течения. Они – эти великие «уравнители» – смягчают перепады температуры на планете: они приносят тепло в северные широты и прохладу в тропики.

Океан можно уподобить бассейну: холодная, тяжелая вода опускается вниз, а более теплая перетекает по поверхности

Главный движитель этой вереницы морских потоков расположен в Северной Атлантике. Именно здесь находится самый крупный подводный водопад. Он больше всех наземных водопадов, вместе взятых. Итак, неподалеку от Гренландии, близ полярного круга, на площади около 10 тысяч квадратных километров, неимоверные массы воды срываются вниз, на двухкилометровую глубину. Каждую секунду этот водопад переносит миллионы кубометров воды. На фоне этой бескрайней водной стены, летящей, чтобы разбиться брызгами, даже Ниагарский водопад кажется ручейком, перелившимся через камушек.

Сюда, к этому уступу, вправленному в океан, словно шкив, несет свои воды Гольфстрим. Именно подводный водопад позволяет морскому течению бесперебойно кружить – оно напоминает ременную передачу в станке.

Гольфстрим и сам можно сравнить с огромной машиной, которая перевозит в сотни раз больше воды, чем несет ее Амазонка, самая большая река в мире. Его мощность превышает миллиард мегаватт – это мощность 200 тысяч атомных электростанций, вместе взятых.

Гольфстрим берет начало в Мексиканском заливе. Тропические ветры гонят воды на север; они текут вдоль берегов США, обогревая их. Постепенно часть теплой воды испаряется. Оставшаяся вода становится все соленее и холоднее. Плотность ее растет. Наконец, на широте Лабрадорской котловины, лежащей южнее Гренландии, вода в этой «морской реке» становится так тяжела, что Гольфстрим проваливается в глубь океана.

После этой перемены от Гольфстрима остается лишь название. Воды, которые он нес, затонули. Теперь они перекатываются по дну Атлантического океана, поворачивают на юг и струятся к экватору. Оттуда они попадают в Индийский океан и достигают Антарктиды. Здесь, в море Уэдделла, неподалеку от Южного полюса, скрыт еще один движитель, правящий бегом морских рек, – еще один шкив этой «планетарной передачи воды».

На поверхности моря Уэдделла часть воды замерзает, поэтому содержание соли, а значит, и плотность морской воды растет. Поток снова проваливается в глубь океана, где сталкивается с циркумполярным течением, огибающим Антарктиду. Оно увлекает поток за собой, а потом, как из пращи, разбрасывает в стороны: одну «горсть воды» в Атлантический океан, другую – в Индийский, третью – в Тихий. Бутылка, брошенная пять веков назад неудачливым плавателем где-то близ Игольного мыса, все так же стремится назад, отмеряя жизнь океана, как по огромным водяным часам.

Всё возвращается на круги своя, и всё начинается вновь. Так, сотни и тысячи лет воды кружат по Мировому океану, остывая, нагреваясь, всплывая, низвергаясь. Будто и в самом деле с неумолимым постоянством кружит ременная передача или – это сравнение более употребительно у ученых – работает огромный конвейер, который перевозит все те же массы воды из Северного полушария в Южное, из одного океана в другой.

Итак, Гольфстрим – это видимая часть машины, чьи детали и узлы изваяны из воды и рельефа и, надежнее гаек и болтов, скреплены ветром. Эта махина выдержит большие перегрузки, хотя может сломаться и она. В прошлом такое случалось не раз. Только перебоями в работе этой «машины» можно объяснить, почему в последнем ледниковом периоде наблюдались такие резкие перемены климата, когда в течение нескольких лет среднегодовая температура могла измениться почти на десяток градусов. Об этом свидетельствуют пробы льда, взятые в Гренландии.

Пока в моделях, представленных учеными, Гольфстрим исправно течет на север. Однако в XXI веке его мощь уменьшится, по разным прогнозам, на 10—50 %. Это вызвало бы похолодание в Европе, также заметно обогреваемой теплым морским течением, если бы… не началось глобальное потепление. Плюс сливается с минусом, а Гольфстрим все так же мчит свои воды на север, чтобы близ Гренландии каскадом обрушиться вниз. Всё так и будет, убеждено большинство географов. В ближайшие века Европу ждет лишь потепление.

Однако мировой климат – это очень хрупкая система. В былые эпохи его равновесие не раз нарушалось. Последний раз это случилось 12 тысяч лет назад. Тогда в Северную Атлантику вылилось целое «море» пресной воды, скопившейся после таяния ледников на территории Канады. Это событие так изменило плотность морской воды, что та перестала тонуть. Великий водопад остановился. Он исчез, как закон природы, писанный вилами по воде.

Гольфстрим остыл, «замерз», – и вслед за тем холод сковал все Северное полушарие. Великое оледенение на какое-то время вернулось. Что, если такая катастрофа вновь повторится? Какие причины могут заставить события развиваться по худшему сценарию?

Их несколько. Воды Атлантики становятся теплее с повышением средней температуры на планете. Их плотность снижается. Напор Гольфстрима слабеет. Водопад ленивее вращает «маховое колесо машины климата».

Повышенное испарение воды – а оно тоже наблюдается – лишь усиливает этот эффект. В США и Канаде, например, чаще идут дожди и снегопады. Выпадает больше осадков. По этой же причине во многих странах мира участились наводнения. Сток речных вод растет; все больше пресной воды попадает, в частности, в Атлантику. Плотность снижается… Слабеет… Водопад ленивее…

В море Лабрадор приплывает все больше айсбергов. За последние 30 лет их число возросло почти в три раза. Они дрейфуют по морю и постепенно тают, разбавляя морскую воду пресной. Навигацию титанических гор льда описывает тот же сценарий: снижается, слабеет, ленивее.

Однако приведенные факты вовсе не заставляют ученых говорить: «Всё так и будет. В ближайшие века Европу ждет лишь похолодание».

Причин неуверенного ответа – тоже несколько. Так, чем сильнее испаряются воды Мирового океана, тем больше образуется облаков. Они закрывают небо, не пропуская солнечные лучи. Вслед за повышением температуры наступает такое же ее понижение. Климат остается прежним.

Различные компьютерные модели, скорее, показывают, что похолодание и потепление лежат сейчас на двух чашах весов, пребывающих в равновесии, но каждый новый факт нарушает эту шаткую стабильность.

Нам остается лишь радоваться, что «скоро сказка сказывается, но дела в морях медленно делаются». Время резких перемен может настать лет через сто, не раньше, – но это не повод, чтобы пренебречь исследованиями и прогнозами.

Когда приходит Эль-Ниньо?

«Эль-Ниньо», «малыш» – вот так уже второе столетие ученые вслед за перуанскими рыбаками называют этот природный феномен, который повторяется раз в несколько лет.

Берега Южной Америки омывает холодное Перуанское течение. Обычно пассаты – ветры, дующие в западном направлении, – удерживают гигантские массы теплой воды в западной части Тихого океана. Температура воды там может быть на 10° выше, чем в его восточной части. Там скапливается так много воды, что уровень ее оказывается метра на полтора выше, чем на востоке. Но рано или поздно пассаты ослабевают, и тогда приходит Эль-Ниньо.

В течение примерно трех месяцев теплую воду нагоняет от берегов Азии к Южной Америке. Она не перемешивается с холодной, насыщенной питательными веществами водой в глубинных слоях океана. Поэтому начинается массовая гибель планктона. Тогда у побережья исчезает рыба, и на несколько недель – а случается это обычно перед Рождеством – рыбаки остаются без дел, сидят дома, чинят лодки и снасти. Ах, если бы действие Эль-Ниньо ограничивалось сумятицей в рыбных косяках! Нет, вслед за тем всё повсюду – от Южной Америки до Европы – идет вдруг наперекосяк.

В тот год, когда приходит «малыш», у берегов Америки прогревается не только вода, но и нижние слои атмосферы. Воздушные массы насыщаются водяными парами. Ливневые дожди выпадают там, где на протяжении многих месяцев не проливалось ни капли влаги. Страны, лежащие на западном побережье Южной Америки, страдают от наводнений и оползней. Зато в бассейне реки Амазонка устанавливается засушливая погода.

Капризам перуанского «малыша» вскоре весь мир по плечу. Три четверти земного шара оказываются во власти заигравшегося «дитяти». Жители Флориды и других юго-восточных штатов США, привыкшие к мягким зимам, в тот год страдают от холодов и снегопадов. Мексиканский залив штормит. В Индонезии и Австралии вслед за засухой начинаются лесные пожары.

Порой целые экосистемы преображаются с приходом Эль-Ниньо. Так, в 1982—1983 годах после сильных ливней прибрежные районы Эквадора и Перу превратились в цветущий сад. Однако через несколько месяцев Эль-Ниньо ушел, и сюда вернулась пустыня.

Вообще же «малыш» редко творит добро. Его забавы – урожай, сгнивший на корню, или поля, выжженные солнцем, сгоревшие леса или померзшие посевы. У западного побережья Америки наблюдается массовая гибель рыбы. Для многих людей в странах третьего мира наступают голодные времена. А еще – пора эпидемий. Именно в эти месяцы жители тропических стран особенно страдают от малярии и холеры.

Влияние течения Эль-Ниньо на климат

По мнению многих историков, именно последствия Эль-Ниньо – недород, голод, смуты – привели к гибели культуры мочика и некоторых других культур древнего Перу и Колумбии. Возможно, около 1200 лет назад этот несносный «малыш» погубил и самую развитую цивилизацию Древней Америки – культуру майя. Как показали исследования немецкого геолога Геральда Хауга, в VIII – IX веках в стране майя наступила длительная засуха.

Европа не часто страдает от причуд перуанского «баловника». Хотя знаменитый «генерал Мороз» был на самом деле «латиноамериканским полковником». Именно влиянием Эль-Ниньо ученые объясняют аномальные морозы, установившиеся в Европе и СССР зимой 1941—1942 годов. Продолжаются и споры о том, не стал ли Эль-Ниньо причиной очень холодной, снежной зимы, выдавшейся в Европе в 2009—2010 годах.

Но так когда же приходит Эль-Ниньо?

Этот природный феномен имеет долгую историю. Анализ годовых колец столетних деревьев, срубленных в бассейне Амазонки, исследование столбиков льда (кернов), извлеченных из гималайских ледников, или же осмотр колоний кораллов в различных районах Тихого океана многое может порассказать о проделках «малыша».

И все же этот феномен не перестает удивлять ученых. Это времена года повторяются с календарной точностью. А вот Эль-Ниньо то чересчур медлит, то неприлично спешит. Если и сравнивать его с механизмом, то с обезумевшими часами. Его приход трудно предсказать, а значит, причины его наступления окончательно неясны ученым, остаются загадкой для них.

Первую часть этой загадки еще в 1920-х годах решил британский метеоролог Гилберт Уокер. Он обратил внимание на то, что иногда индийские муссоны сопровождаются необычайно сильными засухами в Австралии и Индонезии и очень мягкими зимами на западе Канаде. Случайность? Или что-то скрывается за этим?

Вскоре он установил, что воздушные массы над Тихим океаном словно раскачиваются на одних громадных качелях. Если над его восточной частью располагается область высокого давления, то над западной частью – область низкого давления и наоборот. Однако раз в несколько лет что-то стопорит эти качели, и тогда нарушается размеренное чередование муссонов, а в ряде тихоокеанских стран наступает засуха. Он назвал это явление «южной осцилляцией». Однако выводы, сделанные Уокером, были скептически встречены его коллегами.

Лишь 40 лет спустя норвежский геофизик, профессор Калифорнийского университета Якоб Бьеркнес подтвердил связь между «южной осцилляцией» и феноменом Эль-Ниньо. Всякий раз, когда «качели давления» над Тихим океаном стопорятся, наступает Эль-Ниньо. Очевидно, то и другое явление – части какого-то глобального природного цикла.

С этого времени стало ясно, что имеется сложная взаимосвязь между движением воздушных масс над Тихим океаном, размещением здесь областей высокого и низкого давления, а также температурой воды в различных частях океана. Можно сказать, что Мировой океан и воздушный океан непрерывно взаимодействуют, то ослабляя, то усиливая любые процессы, происходящие в воздухе или воде. Шаткое равновесие, установившееся между ними, нарушается в канун прихода Эль-Ниньо, и тогда громадные массы разогретой воды, словно лавина, устремляются из западной части Тихого океана в восточную. Проходит несколько месяцев, прежде чем следы этого внезапного потрясения рассеиваются.

Но что же порождает эскападу бурных событий? Что выводит целый океан из его тихого равновесия? Все это из-за того, что ослабевают пассаты? Или они становятся слабее потому, что западная часть Тихого океана чересчур прогревается? Что было раньше, курица или яйцо? Океан воздушный или водяной?

Из результатов одних исследований явствует, что все начинается с обильных снегопадов над Азией или с изменения муссонных ветров. Другие ученые обращают внимание на характер морских течений в тропической части Тихого океана, полагая, что они-то и задают всему тон. А может быть, механизм Эль-Ниньо настолько сложен, что у него сразу несколько спусковых крючков? Или же причина всего является такой маловажной, что подтверждает хлесткую формулу теории хаоса: «Взмах бабочки в Китае вызывает ураган на Багамах»?

Вот почему на протяжении многих лет ученые с таким постоянством ошибались, предсказывая приход Эль-Ниньо. Но даже если мы будем знать – а точность прогнозов сейчас заметно повысилась, – когда вернется «малыш», все равно не в наших силах предотвратить его появление и защитить планету от его капризов. Мы можем разве что подготовиться к ним, как к неизбежной «зиме» природы.

В последние годы, кстати, замечено, что теперь во время Эль-Ниньо теплая вода не подходит непосредственно к берегам Перу. С чем это связано? Имеем ли мы дело с последствиями глобального потепления? Или же с неким естественным природным циклом? Пока ответа на эти вопросы нет.

Могут ли взбунтоваться муссоны?

Это – один из самых грандиозных климатических феноменов на нашей планете и уж, несомненно, самый дождливый. «Разверзлись хляби небесные» – это едва ли не о нем, о муссоне. Точнее, об океаническом муссоне. Когда он приходит в летние месяцы, небо над Индией, Таиландом, Бангладеш покрывается черными тучами. Бесконечной завесой опускается дождь.

Но область распространения муссонов не ограничивается странами Южной Азии. Муссонные дожди определяют ритм жизни также в Восточной Африке и Северной Австралии. В общей сложности, почти 60 % населения нашей планеты живет, приноравливаясь к неумолимому чередованию сезонов дождей и засушливых сезонов и переживая то наводнение, то засуху. Ежегодно муссоны обрекают на смерть тысячи человек – и миллионам людей даруют жизнь. Без них не было бы урожаев, а без урожаев не было бы ни денег, ни пищи.

По признанию ученых, муссоны изучены хуже, чем другой погодный феномен – Эль-Ниньо, наблюдаемый в Тихоокеанском регионе. Как же устроена эта система климата, которая определяет образ жизни людей, населяющих побережье Индийского океана? А как муссоны реагируют на глобальное потепление? Не изменятся ли области их распространения? И не захватят ли они со временем еще и Европу, как предсказывают американские географы? А может быть, этот механизм, древний, как сам океан, внезапно утратит прежнюю безупречность работы? И не муссоны ли стирали следы древних цивилизаций так же неумолимо, как дождь смывает песчаные замки?

Историки обратили внимание на то, что периоды, когда ослабевали летние муссоны, приносящие дождь, неизменно совпадали с крестьянскими войнами – этими голодными бунтами – в средневековом Китае. Возможно, именно длительная засуха, вызванная смещением зоны обильных осадков, приносимых муссонами, привела 4000 лет назад к гибели индской цивилизации – культуры Мохенджо-Даро и Хараппы.

Вот такой он всегда, муссон. Где-то потоки воды сносят с лица земли целые деревни, где-то возвращают к жизни омертвевшие пажити. За три месяца, пока идут дожди, вызванные муссоном, в тех же странах Южной Азии выпадает от 70 до 80 % годовой нормы осадков. Откуда же приходят муссоны? И почему они повторяются с такой регулярностью?

Движитель климата – воздушные массы, перетекающие оттуда, где давление выше, туда, где оно ниже. В тропических странах Азии в зимние месяцы над материком формируется область высокого давления. Сухой и холодной воздух устремляется тогда в сторону океана. В летние месяцы, наоборот, над материком образуется область низкого давления, а потому воздушные массы перемещаются в сторону суши, принося обильные осадки.

Муссоны приносят много бед и разрушений

Проливные дожди в Индии, наводнения в Бангладеш, тайфуны во Вьетнаме… Но идет ли речь о региональных событиях или о чем-то большем? Ведь Индийский океан – одно из звеньев в мировой системе океанов. С одной стороны он граничит с Тихим океаном, и связь феномена Эль-Ниньо с муссонами доказана. С другой стороны он примыкает к Атлантическому океану. А влияет ли Гольфстрим на чередование муссонов? Могут ли обильные снегопады в Европе вызвать засуху в Азии?

В самом деле, удалось установить связь между колебаниями температуры в Северной Атлантике и характером муссонов в Азии. Американские исследователи Дэвид Андерсон и Джонатан Оверпек, а также их индийский коллега Анил Гупта, взяв образцы отложений со дна Аравийского моря, изучили, как менялись муссоны за последние 10 тысяч лет. Чем больше в пробах содержалось раковин определенных микроорганизмов, входящих в состав планктона, тем интенсивнее были муссоны. Ведь популяция этих организмов разрастается в то время, когда сильные муссонные ветры нагоняют воду к африканскому побережью, а к поверхности Аравийского моря пробивается холодное течение, насыщенное питательными веществами.

Анализ отложений показал, что наиболее интенсивными муссоны были в Средние века, с 800 по 1300 год, когда Европа переживала период потепления – «климатический оптимум».

Когда же наступил «малый ледниковый период», продлившийся примерно пять веков, с 1300 по 1800 год, Европу занесло снегами, а муссоны заметно ослабли.

Причиной «малого ледникового периода» в Европе, как предполагают ученые, стало то, что уменьшилось количество тепла, получаемого нашей планетой от Солнца (эта величина периодически меняется). Поэтому ли поутихли муссоны в Азии? Или всему виной был Гольфстрим, поумеривший свой размеренный ход? Ученые продолжают спорить об этом.

Любопытен и анализ отложений оксида железа в Северной Атлантике. Подобные отложения считаются индикатором ледниковых эпох. Но, как выяснилось, всякий раз, когда они возникали, что-то ломалось в механизме климата в далекой Азии – муссоны становились значительно слабее. Ученые выявили семь подобных периодов за последние 80 тысяч лет.

Возможно, полагает японский исследователь Такеси Накагава, в далеком прошлом муссоны служили своего рода барьером, который защитил Азию от ледниковых эпох, смягчая похолодание. Так, анализ образцов почвы показал, что 12 тысяч лет назад, когда остановился Гольфстрим и средняя температура в Европе понизилась на 10°, в Японии изменения климата – вероятно, благодаря муссону – были не такими резкими. Температура стала ниже лишь на 5°.

Итак, когда в Европе становится тепло, муссон приносит обильные дожди в Южную Азию, и, наоборот, когда воцаряются холода, Азия страдает от длительных засух. За последние 40 лет муссоны заметно усилились, ведь, как полагают многие ученые, мы живем сейчас в период глобального потепления.

По мнению климатологов, последствия муссонов в Азии в ближайшие десятилетия будут проявляться особенно остро. Ведь этот феномен обусловлен перепадом температуры между воздушными массами над океаном и континентом, а потому муссоны особенно чувствительны к глобальному потеплению. Например, температура морской воды растет, а, следовательно, все больше воды испаряется. Влажность воздуха повышается, и осадков выпадает все больше. Простая формула. Может быть, слишком простая?

Так, несколько лет назад немецкая исследовательница Кирстен Цикфельд с таким же успехом доказала, что глобальное потепление приведет к тому, что чередование муссонов в Азии прекратится. Вот ход ее рассуждений. С повышением температуры все чаще происходят лесные пожары. В воздух попадает огромное количество пепла и копоти. Небо над Индией будет все больше затянуто облаками. В их тени земля понемногу охлаждается. Кроме того, в Индии продолжают вырубать леса. Если посмотреть на страну из космоса, то обширные темные участки, занимаемые лесом, сменяются светлыми пятнами – пустошами. Раньше эти участки поглощали солнечный свет, теперь отражают его. Индийский субконтинент остывает. Перепад температуры между сушей и Индийским океаном уменьшается, а значит, муссоны ослабевают. По расчетам Цикфельд, когда средняя температура на планете достигнет определенного значения, муссоны прекратятся.

Так что же принесет глобальное потепление странам Южной Азии? Участятся ли здесь наводнения или засухи? Пока, надо признать, из-за недостатка наших знаний о природе муссонов точный прогноз невозможен. В любом случае Индия, страна с населением более миллиарда человек, проиграет от глобального потепления. Местные крестьяне привыкли, что с наступлением летних месяцев небо дарует им благословенный дождь. Но вот всё загадочным образом начинает меняться…

XXI век: перезагрузка Северного Ледовитого океана

Каждое лето ученые ожидают очередных сообщений из Арктики о рекордном таянии льда. Арктика находится на передовой глобального потепления. Пожалуй, ни в одном другом уголке планеты оно не проявляется так заметно, как в северных широтах. Если за последние 100 лет средняя температура на Земле выросла на 0,74 °С, то в Арктике этот показатель вдвое выше. К концу xxi века, по прогнозам Международного совета ООН по изменению климата (IPCC ),среднее повышение температуры в этом регионе составит от 4 до 7°. Чем обернется потепление для полярных областей Северного полушария? Чего здесь больше для нас, плюсов или минусов?

Итак, арктические льды постепенно тают, открывая и «модернизируя» недоступный прежде океан. По оценке ученых, уже лет через десять почти весь Северный Ледовитый океан к концу лета будет свободен ото льда, а лет через двадцать—тридцать в эту пору его не будет даже на Северном полюсе. Еще не так давно до 90 % океана было покрыто многолетними льдами – теперь лишь 17 %. Очевидно, механизм восстановления многолетних льдов нарушен.

Северный Ледовитый океан кажется нам чем-то незначительным, далеким, «задворками Земли», к которым неинтересно и приглядываться. Но он в пять раз больше Средиземного моря. Площадь, занимаемая им, – 14,7 миллиона квадратных километров – сравнима с территорией России, которую он омывает или, точнее, «омораживает». Теперь это белое пятно на карте мира начинает переливаться всеми красками, которые обычно принимает изменчивая, как Протей, вода.

Для многих обитателей полярного региона эта тенденция сулит худшие времена – например, для белых медведей. Биологи опасаются, что крупнейшие хищники нашей планеты, и так уже ставшие редкими – их численность оценивается в 25—30 тысяч особей, – вымрут, поскольку привычная область их обитания исчезнет.

Для людей же появление старого «нового» океана, пусть и в летний сезон, открывает очень заманчивые перспективы. Там, где бескрайним щитом простиралась вода мертвая, замерзшая, будет плескаться вода живая. Вместо белого безмолвия нас ждет оживленный грохот кораблей. Изменятся торговые пути, станут доступны «кладовые» полезных ископаемых. Начнется процветание региона, который тысячелетиями был отрезан от главной сцены театра, где вершились судьбы человечества. Региона, который, как пресловутый «чемодан без ручки», сохраняли владевшие им Россия, Канада. Теперь нам воздастся сторицей за это упорство. Эта бросовая земля и вода могут стать одной из опор нашей экономики.

Таяние арктических льдов

Большинство специалистов сходится в том, что одно из главных преимуществ, которое дает таяние Арктики, – это открытие Северного морского пути, водного пути, связывающего Россию и ЕС – с Восточной Азией. Этот транзитный маршрут, огибающий северные области нашей страны, столетиями манил энтузиастов. Эти шесть с половиной тысяч километров – кратчайшая линия, соединяющая два важнейших региона планеты.

Потепление, наблюдающееся в Арктике, приведет к тому, что Северный морской путь будет свободен ото льда более четырех месяцев в году. По оценке Федерального агентства морского и речного транспорта России, ежегодный объем перевозок по этому маршруту к 2020 году достигнет 50 миллионов тонн, то есть возрастет примерно в 25 раз. Возможности, открывающиеся перед нами, чрезвычайно велики.

Речь идет, прежде всего, о транзите в Европу товаров массового производства, изготовленных в Китае, Корее, Японии. Пока грузовые суда, направляющиеся из Азии в Европу, вынуждены совершать длительное путешествие, минуя Индийский океан, Красное море и Суэцкий канал. Северный морской путь значительно короче. Если сейчас грузовое судно выйдет, например, из корейского порта Ульсан в Роттердам, ему предстоит пройти 11 тысяч морских миль. Если же оно совершит плавание вдоль берегов России, то длина пути окажется на 3000 морских миль меньше, что составляет примерно 5500 километров. Экономия времени, топлива и в конечном счете денег очевидна.

Впрочем, эксперты предостерегают от эйфории. Пройдет несколько десятилетий, прежде чем Северный морской путь будет свободен ото льда на протяжении многих недель. Пока же дорога открывается лишь на короткое время, и плыть приходится в сопровождении ледоколов. Так что коммерческое использование Северного морского пути, а именно регулярная доставка по нему крупных партий товаров в течение длительного времени, – вопрос отнюдь не ближайшего будущего. Кроме того, вдоль морского пути предстоит оборудовать системы электронной навигации и современные радиолокационные установки, а также терминалы для перегрузки нефти и сжиженного природного газа.

И все же, как бы ни велики были хлопоты, потепление на Крайнем Севере очень выгодно для России. Оно даст новый импульс развития городам, из которых десятилетия назад, кажется, ушла жизнь. Возьмем, например, Мурманск. В 1980-х годах это был процветающий портовый город с населением численностью 400 тысяч человек. Время реформ обернулось упадком. В 90-х годах население Мурманска сокращалось в среднем на 10 тысяч человек в год. Однако в ушедшем десятилетии отношение к нему изменилось, как и вообще к полярным областям России.

Освоение Крайнего Севера становится все более насущной экономической задачей для нашей страны. Этот регион изобилует полезными ископаемыми. Огромные месторождения нефти и природного газа залегают на дне Северного Ледовитого океана или вдоль его побережья.

По оценке Геологической службы США, объем не открытых пока запасов арктической нефти – 90 миллиардов баррелей. Это – 13 % всей нефти, которую еще предстоит открыть (занятно, конечно, как можно с такой точностью подсчитывать не найденные пока месторождения!). Еще значительнее запасы природного газа. Они составляют, по оценке экспертов, 50 миллиардов кубометров. В пересчете на нефть можно сказать, что запасы газа в три раза превышают объем нефтяных месторождений.

Большая часть предполагаемых месторождений лежит на материковом шельфе, то есть сравнительно близко от побережья той или иной страны. В то же время в окрестностях Северного полюса, за обладание которым развернулась целая «полярная война», нефти и газа практически нет. Если прогнозы ученых верны, то любой конфликт между странами, лежащими на побережье Северного Ледовитого океана, бессмыслен. С геологической точки зрения все они – страны-победительницы.

…Крайний Север просыпается от долгого сна. Современная экономика открывает едва ли не последние возможности своего экстенсивного развития – захватывает просторы Арктики. Перед «странами-победительницами» Природы брезжат радужные перспективы. Новые транспортные пути. Новые сферы хозяйственной деятельности. Новые запасы углеводородного сырья. В проигрыше остаются, прежде всего, экологи, которые давно предупреждают нас о том, что в погоне за прибылью мы готовы уничтожить уникальный природный мир, существовавший миллионы лет. Мы так хозяйничаем в кладовой природы, что она скоропостижно меняется на наших глазах. Капля нефти все перевешивает. На другой чаше весов – и целого мира мало!

Глобальное потепление

Климат и коллапс

Климат не раз влиял на события мировой истории. Не раз судьба империй, исход войн и революций решались поистине на небесах. Против воли небес – в буквальном смысле слова, – против стихийных бедствий не в силах устоять ни одна страна. Зато уготовить себе бедствия может любая держава. Хищническое разрушение окружающей среды влечет за собой изменения климата, а те сказываются на жизни всего общества, приводят к внутренним потрясениям и войнам. История индейцев майя и жителей острова Пасхи являются показательными примерами «вмешательства» экологии и климата в судьбу цивилизации. Все может кончиться гибелью – коллапсом.

Особенно ощутима связь климата и истории на заре человечества. Так, племена, населявшие Переднюю Азию около 8000 лет назад, не знали недостатка в воде. Окружавшая их степь изобиловала растениями, давала им пищу. Но вот климат внезапно изменился. Наступила длительная засуха. Люди пришлось покинуть свои обжитые дома, насчитывавшие несколько комнат, и перебраться туда, где по-прежнему часто шли дожди. Археологические находки, относящиеся к этому периоду, свидетельствуют о полной деградации общества.

Климатические изменения коснулись и культуры раннего бронзового века в Греции и на Крите. Около 2200 года до нашей эры началась длительная засуха, сопровождавшаяся похолоданием и вынудившая людей оставить свои поселения. По словам антрополога из Йельского университета Харви Уайса, в образцах отложений, которые относятся к той эпохе и охватывают трехвековой период, ученые находят почти исключительно пылинки вместо пыльцы растений и ила. Как полагает Уайс, именно эта засуха, крупнейшая за последние 12 тысяч лет, привела к падению цивилизаций в Египте (Древнее царство) и Индии. В это же время на Ближнем Востоке терпит крах прежняя система хозяйствования. Возможно, городское население вновь превращается в кочевников.

Жители острова Пасха лишили себя основ существования, уничтожив леса, чтобы возить с места на место громадные статуи богов на деревянных катках

А вот период с 500 года до нашей эры до 500 года нашей эры носит название римского оптимума. Стремительное расширение Римской державы происходит в эпоху, климат которой поразительно напоминает наш. Эта эпоха завершилась опять же резким изменением климата, отмечает немецкий историк Хуберт Ламб. На северо-востоке Европы началась длительная засуха. Это вызвало массовое переселение германских племен на юго-запад, где они ускорили разрушение институтов Римской империи.

В Древней Америке действуют свои «климатические качели». Здесь регулярно наблюдается своеобразный погодный феномен – Эль-Ниньо. Он становится виновником многих бед: засух – в одних регионах, наводнений – в других.

В VIII—IX веках нашей эры длительная засуха наступила в стране майя. Это стихийное бедствие настигло майя на высшей стадии их развития. «В такой момент цивилизация наиболее чувствительна к климатическим изменениям», – отмечает американский географ Джаред Даймонд, автор бестселлера «Коллапс. Почему одни общества выживают, а другие умирают».

Долгое время майя хозяйствовали довольно эффективно. Это привело к заметному росту численности населения в середине VII—VIII веков. По оценкам археологов, плотность населения в стране майя достигала в период расцвета 200—600 человек на квадратный километр. Однако площадь пахотных земель была ограничена окружавшими страну горами и дождевыми тропическими лесами; к тому же земли, еще недавно приносившие по два урожая в год, постепенно истощались и выходили из оборота вследствие эрозии почвы. Все пустующие территории, даже горные склоны, были распаханы; леса сведены.

Когда началась засуха, стало очевидно, что на всех не хватит ни земли, ни пищевых ресурсов. Положение усугублялось тем, что людям некуда было уходить – окрестные земли были непригодны для занятий сельским хозяйством либо уже захвачены кем-то. «Ну а правители майя и местная знать ставили свои сиюминутные интересы выше нужд потомков и не задумывались о будущем, – пишет Даймонд. – Нараставшие признаки деградации либо игнорировались ими, либо считались чем-то второстепенным».

Цивилизация майя погибла стремительно. «Когда некая культура находится на вершине своего развития, численность ее населения максимальна, а значит, воздействие на окружающую среду наиболее велико, и потому, может статься, закат ее будет стремителен», – подчеркивает Даймонд.

В стране начались ожесточенные войны между отдельными городами-государствами. Их сотрясали восстания и гражданские усобицы. Так продолжалось до тех пор, пока большая часть населения не вымерла.

Впрочем, это не вся правда. «На самом деле истории не известно ни одного случая, когда гибель общества можно объяснить исключительно экологическими причинами», – подчеркивает Даймонд. Важно, как общество, и, прежде всего, его элита, отреагирует на изменения климата и разрушение окружающей среды, рост численности населения и его стремительное обнищание. Катастрофа угрожает любому обществу, «элита которого стремится отгородиться от остальной части народа». Увы, как показывает история, общество часто не может найти выход из кризиса, а потому гибнет – само истребляет себя.

Другой пример. Когда-то остров Пасхи был цветущим уголком, покрытым пышными пальмовыми лесами. Но его жители сами лишили себя основ существования, уничтожив леса ради того, чтобы возить с места на место громадные статуи богов на деревянных катках. Бездумно уничтожая деревья, они обрекали себя на смерть. Вырубка лесов вызвала эрозию почвы, понижение уровня грунтовых вод и, как следствие, неурожаи. В конце концов, голодным людям осталась доступна одна-единственная добыча – люди.

Начались межклановые войны, унесшие множество жертв. На богатом некогда острове люди гибли от голода и жажды. Рыба в прибрежных водах была постепенно выловлена, остров опустошен. Бежать было невозможно, как и заниматься ловом рыбы в открытом море – надо было строить новые лодки, а деревьев уже не осталось.

«О чем же думали островитяне, когда рубили последнее дерево? – задается вопросом Даймонд. – Вера в прогресс, в то, что “когда-нибудь все наладится, мы что-нибудь придумаем”, неизбежно вела людей к гибели». Судьба острова Пасхи стала настоящим символом бездумного отношения к окружающей среде, ее хищнического уничтожения.

Почему иные цивилизации порой исчезают со сцены истории, не оставляя потомкам ничего, кроме загадочных статуй, монументальных руин и могильных курганов? И не ждут ли нас те же проблемы, что погубили когда-то общество майя или культуру жителей острова Пасхи? Перед грядущими изменениями климата, как и тысячи лет назад, не застраховано ни одно общество, а перед разрушением собственной среды обитания не останавливаемся мы сами.

Сплошь и рядом оказывается, что цивилизация не в силах справиться с экологическими проблемами, зачастую порожденными ею самой, ее способом хозяйствования. В принципе, любое общество совершает одни и те же ошибки. Как ни прискорбно это признать, образ мышления и отношение к окружающей среде жителей России и Китая, США и Австралии мало чем отличается от той самоубийственной политики, которую вели когда-то жители страны майя и острова Пасхи. Зато последствия нашего пагубного произвола скажутся уже в масштабах всей планеты и могут вызвать глобальный коллапс, который способен привести к гибели нашей цивилизации. По прогнозам Римского клуба, коллапс может наступить уже около 2050 года.

Опасно ли глобальное потепление?

В нашей стране теплый сезон как подарок судьбы. Даже в средней полосе России до шести месяцев в году лежит снег. А в остальные месяцы – похолодания, майские заморозки, сентябрьские утренники, затяжные дожди, пасмурные дни.

Кому не приходило в голову, что землю в наших широтах хорошо бы прогреть на несколько лишних градусов? Живут же итальянцы или «отцы мудрости славенской» – греки в своих субтропиках, растят оливы и виноград, греются на бреге лазурных вод, долгими теплыми днями сидят в своих двориках, витийствуют, риторствуют, пока на плацо и агоры не ляжет ночная мгла. Почему они? Не мы?

Таяние ледников Антарктиды из-за потепления может привести к росту океанов

Мы, россияне, говоря языком тех же эллинов, живем в суровом краю гипербореев и всю жизнь боремся с гипертрудностями. Урожаи у нас не высоки, да и всегда есть риск потерять выращенное из-за того, что в страду зачастят дожди, а вскорости подступят первые холода. Многие культуры, особенно плодовые, отказываются процветать в наших широтах; другие – не в пример южным плантациям – плодоносят лишь раз в год. А сколько тепла нужно тратить на обогрев зданий!

И кажется, что надежда брезжит для нас лишь в разговорах ученых о глобальном потеплении. В центральной полосе России к 2050 году средние температуры в летнее время года вырастут примерно на 1,5—4,5°. А ну, как и у нас наступят свои «субтропики»? «И в России многие говорят, радоваться надо, – пишет российский эколог Виктор Данилов-Данильян. – Сколько топлива сэкономим! Полезные растения вымерзать перестанут, климатически обусловленный предел периода вегетации удлинится на месяц, а то и больше, на берегах Балтики купание будет, почти как на Черном море».

Некоторые регионы России выиграют вдвойне. Большую часть года, например, сибирские реки будут судоходны, а значит, темпы освоения Сибири – величайшего «жизненного пространства» россиян, припасенного нам предками, – заметно возрастут…

Как видите, кругом одни плюсы. Многие априори считают, что глобальное потепление обернется благом для таких северных стран, как Россия, Швеция или Канада. И впрямь что нам переживать? Вчера руки сводило от холода, теперь пальцев на руках не хватит, чтобы посчитать выигрыши.

Однако о потеплении везде и всюду говорят в мрачных тонах, в том числе у нас. Редко встретишь мнения людей, готовых радоваться этому природному феномену. Чего же убоялись авторитетные ученые? Ведь здравый смысл – этот естественный соперник науки – подсказывает нам, что мы будем двигаться все быстрее к светлому, теплому будущему. Довольно твердить, как заезженная пластинка: «Катастро… катастро… катастро…» В ближайшие десятилетия нам придется свыкнуться с «аномально теплой погодой». Да и что в этом плохого? Великая механика «климатической машины» поможет нам спастись от застарелых бед…

Увы, потепление – правильнее было бы сказать, глобальное изменение климата – не сводится к простому приплюсовыванию температур. Целый ряд последствий, к которым ведут наметившиеся перемены, многими из нас недооценивается или даже не ожидается.

Если вернуться в ту же Сибирь, то там начнется таяние вечной мерзлоты. Что случится с заводами и шоссейными дорогами, жильем и прочей инфраструктурой, воздвигнутыми на мерзлоте, которая скоро превратится в топкое болото? На сибирских же реках участятся наводнения.

С потеплением всего на один градус возрастет заболеваемость кишечными инфекциями. Вспышки экзотических болезней – тоже одна из примет нового времени. Пример тому – лихорадка Западного Нила. В 1999 году в Волгоградской и Астраханской областях и Краснодарском крае наблюдалась ее эпидемическая вспышка. Любопытно, что тот год был самым теплым годом в Волгограде в ХХ веке. Новая вспышка лихорадки Западного Нила отмечена в России аномально жарким летом 2010 года. Тогда, по данным РИАН, только в Волгоградской области к началу октября было зарегистрировано 409 случаев заболевания ею.

С потеплением изменится и поведение комаров. Инфекции, вызванные комарами – переносчиками различных заболеваний, будут обнаруживаться там, где их никак не ожидали. Если 15 лет назад пределом распространения этих инфекций были северные границы Курской, Тамбовской, Саратовской и Оренбургской областей, то потепление отодвинет этот рубеж на густонаселенные территории Орловской, Липецкой, Ульяновской областей и республики Татарстан.

Невиданную прежде активность проявят и другие насекомые. Как отмечает Виктор Данилов-Данильян, «поиск нового регионального биологического равновесия обязательно будет сопровождаться вспышками всевозможных аномалий: какой-нибудь небывалой саранчой, которая уничтожит всю растительность на территории в сотни тысяч квадратных километров, превращениями невинных доселе видов в злостных вредителей, инвазией чуждых видов-гангстеров и т.п.». Это ускорит деградацию биосферы. Крестьянам и горожанам на своих сотках не видать не только урожаев олив и винограда, но и простой картошки – кормилицы нашей в дни любых бед.

Возрастает число лесных пожаров. Участятся засухи и наводнения, ураганы и смерчи. За последние десятилетия количество и сила аномальных погодных явлений не только в России, но и во всем мире заметно возросли.

Если в 1970 году в мире фиксировалось до 30 опустошительных наводнений в год, то в наше время – около 130. Статистика бурь и ураганов схожа. Например, в 2005 году, когда ураган «Катрина» обрушился на Новый Орлеан (тогда было затоплено 80 % территории города), над Атлантикой зарегистрировали, как никогда, много тропических бурь – 27. Возросло не только количество бурь, но и их мощь. Более половины из них были настолько сильны, что заслуживали названия «ураган». Таким бурям вполне по силам опустошать целые прибрежные города. Так что в мрачных видениях фантастов нас ждут одновременно чудовищный смерч, всемирный потоп, новый ледниковый период и превращение обширной части суши в пустыни и полупустыни.

Все чаще будут наблюдаться техногенные бедствия, наподобие московского смога 2010 годов. Как отмечает в своем блоге бывший советник президента РФ, экономист Андрей Илларионов, «с учетом территории страны, охваченной жарой и смогом летом 2010 года, избыточная смертность в России по этой причине может составить около 50 тысяч человек».

Вообще же к концу XXI века прогнозируется повышение средней температуры на планете на 2—6°. Произойдет разбалансировка климатической системы. Следствие парникового эффекта – не только потепление; оно, как отмечают специалисты, «лишь частное проявление более грозного, системного целого – дестабилизации земного климата». Если сейчас в средней полосе России температура колеблется от —35 до + 35 ° С, то при среднем потеплении всего на 2 градуса, сезонный перепад температур в Москве составит от —40 до + 45 °С. Как отмечают эксперты, «в среднем одна зима из трех или четырех будет существенно холоднее, чем самая холодная из “старых” зим».

Знаменитая баллада Гете «Ученик чародея» точно описывает ситуацию, в которой оказалось человечество. Только, в отличие от баллады, у нас нет такого учителя-мага, который в последнюю секунду появится на пороге и остановит начавшийся потоп. Если же принимаемые нами меры по ограничению выбросов парниковых газов не помогут, то, похоже, нас ждет катастрофа? Мы вряд ли сумеем приспособиться к переменам. Или все-таки сумеем? Неужели радоваться потеплению – это глупо?

Мерзлота уступает позиции?

Почти 25 % всей суши в Северном полушарии, в том числе две трети территории России, сковано вечной мерзлотой. Она чутко реагирует на изменения климата и потому отнюдь не является вечной. Общая площадь многолетнемерзлотных грунтов достигает 22,79 миллиона квадратных километров. В отдельных районах земля промерзла на глубину до 1300—1500 метров.

Можно сказать, что Север России почти сплошь покрыт мерзлотой, с редкими вкраплениями в виде рек и озер. На Крайнем Севере мощность мерзлоты максимальна, а температура грунта минимальна. По направлению к югу количество вкраплений растет, пока не остаются лишь острова мерзлых пород мощностью в несколько метров или десятков метров с температурой, близкой к нулю.

Обширны владения батюшки Мороза. Но годы его царствования, похоже, сочтены. Анализ данных, собранных за долгие годы наблюдений, показывает, что средняя температура в континентальных районах Евразии постепенно растет. Чем в таком случае нам может грозить глобальное потепление? Что могут сказать ученые?

Если потепление продолжится, то поначалу отдельные островки, а со временем и обширные районы Сибири и европейского Севера России освободятся от мерзлоты. Пока Север страны населен крайне скудно и напоминает пустыню. Плотность населения на огромных территориях, занятых тундрой, лесотундрой, тайгой и горными степями составляет менее одного человека на квадратный километр. В Корякии и на Чукотке этот показатель равен 0,1—0,2, а в Эвенкии и на Таймыре и вовсе 0,03—0,06 человека на квадратный километр.

Однако хозяйственное значение области вечной мерзлоты уже сейчас трудно переоценить. Как подчеркивают российские географы А.В. Павлов и Г.Ф. Гравис, эти области являются «по сути, стратегическим тылом экономики России, ее топливно-энергетической базой и валютным цехом». Здесь находится более 30 % разведанных запасов всей нефти страны, около 60 % природного газа, неисчислимые залежи каменного угля и торфа, большая часть гидроэнергоресурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов, огромные резервы древесины и пресной воды.

Добыча этих ресурсов уже ведется. Проложены нефте– и газопроводы, пущены в эксплуатацию гидроэлектростанции и шахты, возведены города и поселки, построены аэродромы и порты. На вечной мерзлоте стоят такие крупные города, как Воркута, Якутск, Норильск, Магадан, Игарка, Анадырь. Островки мерзлоты есть даже в границах Читы.

Последствия строительства на вечной мерзлоте хорошо просчитываются проектировщиками. Однако климат меняется на наших глазах, и быстрое оттаивание мерзлых пород может привести к катастрофам.

Мерзлотные почвы пропитаны льдом. Иногда лед составляет до 90 % объема мерзлых пород. Их оттаивание сопровождается тем, что почва проседает, вваливается. Уровень ее может понизиться на добрый десяток метров, а то и больше. Эти образовавшиеся ложбины наполняются водой, превращаются в болота или озера. Росшие здесь прежде хвойные леса буквально «захлебываются» в воде. В городах и поселках начинается массовое разрушение зданий и инженерных сооружений, возведенных на мерзлом грунте. Отступив, мерзлота оставляет пейзаж после битвы: вздыбленные дороги, подгулявшие трубы, покосившиеся постройки. Такие последствия потепления могут стать разорительными для экономики.

Север России почти сплошь покрыт мерзлотой, с редкими вкраплениями в виде рек и озер

Очевидно, ситуация будет усугубляться увеличением количества осадков на 10—15 %. Обильные осадки усилят оттаивание почвы. Число наводнений возрастет; они станут сопровождаться разрушениями инфраструктуры, созданной людьми по берегам сибирских и северных рек. Мы все чаще будем видеть катастрофы, подобные наводнению, разрушившему в 2001 году город Ленск.

Участившиеся наводнения будут размывать кладбища и скотомогильники. У нас в стране имеется большое количество захоронений животных, ставших жертвами различных инфекций. Неизвестно число скотомогильников; неизвестны и места расположения некоторых из них, в том числе тех, где погребены животные, ставшие жертвами сибирской язвы.

Наконец, при оттаивании почв будет выделяться большое количество парниковых газов (особенно метана), «захороненных» пока в мерзлоте. В общей сложности, по оценке ученых, в мерзлотных грунтах сосредоточено до 14 % всего углекислого газа, содержащегося в почве. Это примерно 450 гигатонн. Для сравнения: в результате промышленной деятельности человека ежегодно выделяется «лишь» около 6 гигатонн парниковых газов. Таким образом, таяние вечной мерзлоты может оказать огромное влияние на климат нашей планеты. Не случайно все чаще говорят о «бомбе с часовым механизмом», заложенной в северной глуши – в краю белого безмолвия.

Проблема в том, что ученые пока не могут сказать, каким будет потепление. Мнения расходятся. Поэтому неясно, сколько же метана и углекислого газа пополнит «свод» нашего «парника».

По расчетам российского географа М.К. Гавриловой, к середине XXI века среднегодовая температура воздуха в Сибири и на Дальнем Востоке повысится на 4—10°. По оценке российских географов О.А. Анисимова и Ф.Э. Нельсона, увеличение температуры воздуха всего на 2° приведет к полному оттаиванию мерзлых пород на 15—20 % территории нашей страны. По мнению большинства ученых, наиболее вероятен умеренный сценарий изменения климата. Его девиз: «Потепление идет, но скромными темпами».

Если же говорить о более отдаленном будущем, то по сценарию, предложенному сотрудниками Института глобального климата и экологии РАН, к 2100 году среднегодовая температура воздуха на многолетнемерзлотных территориях России повысится на 4—8°.

Учитывая все эти предполагаемые изменения, А.В. Павлов и Г.Ф. Гравис в своей работе, удостоенной гранта РФФИ, поделили область вечной мерзлоты на три зоны.

В пределах Западно-Сибирской низменности, где сейчас встречаются лишь островки вечной мерзлоты, к 2020 году исчезнут и они. Южная граница мерзлоты отступит к северу на 300 километров и более, но это почти не осложнит хозяйственной деятельности человека.

На значительной части территории России вечная мерзлота начнет повсеместно таять к 2050 году. На севере европейской части ширина зоны полного или частичного оттаивания достигнет к этому времени 50—200 километров, в Западной Сибири – 800 километров, а в Восточной Сибири – 1500 километров. Почва оттает также в горных районах Южной Сибири, Забайкалья, юга Дальнего Востока и Камчатки до 60—62° северной широты.

На Крайнем Севере России, где мощность мерзлотных почв достигает сотен метров, глубокое протаивание вечномерзлых пород исключается.

…В ненаписанной летописи географов пространство и время приняли неожиданные обличья. Прошлось время по просторам Сибири, перепахав ее земли, как не удавалось за тысячи лет. Вскрывается мерзлота; тают почвы; бегут грунтовые воды; смещаются границы ландшафтных зон. Все проседает, дрожит, плывет под ногами. Земля как будто задышала, покачивая устои домов, поворачиваясь вбитыми в нее дорогами. И кто же – вновь и вновь спорят ученые, возвращаясь из мелькнувшего видением будущего, – всколыхнул сие бездыханное тело? Кто оживил его? Человек своей деятельностью? Или сработал естественный механизм природы, заставляя нас, считавших: «Природа… мастерская, и человек в ней работник», приспосабливать свою жизнь к воле (сказали бы древние мистики) хозяйки, нас приютившей, – Матери-Земли?

Не бывать послезавтра в Кирибати?

Около 40 % населения планеты живет в прибрежных районах, а лет через тридцать здесь будет проживать и вовсе две трети человечества. Поэтому повышение уровня моря, например, на полметра означает, что в зоне затопления окажется примерно 100 миллионов человек. Еще больше людей будет страдать от ураганов, тайфунов, наводнений. Но насколько все же повысится уровень Мирового океана в результате глобального потепления?

Повышение уровня Мирового океана грозит глобальными катастрофами

За последние два тысячелетия уровень этот изменился всего на два десятка сантиметров. Однако, по опубликованному несколько лет назад прогнозу Международного совета ООН по изменению климата, уже к 2100 году он повысится на 19—58 сантиметров.

По мнению экспертов, так или иначе пострадают города и другие населенные пункты более чем в 180 странах мира. Среди них – такие мегаполисы, как Шанхай, Лондон, Нью-Йорк, Токио и Гонконг. Особенно сильно эта беда коснется Азии. Если бы сейчас уровень океана поднялся на 58 сантиметров, то три четверти пострадавших оказались бы жителями Азии. Наиболее тревожное положение сложится в таких странах, как Китай, Индия, Бангладеш, Вьетнам и Индонезия. К концу нынешнего века они могут стать источником массовой миграции населения, спасающегося от наступления моря. В России к тому времени, вероятно, будут подтоплены некоторые районы на побережье Северного Ледовитого океана.

Но это еще не все! В 1993—2010 годах уровень Мирового океана ежегодно возрастал в среднем на 3,2 миллиметра. Это в полтора раза выше, чем в ХХ столетии. Вполне вероятно, что этот показатель увеличится. Это связано со стремительным таянием ледников в разных частях планеты.

Поэтому год от года прогнозы становятся все мрачнее. В 2008 году гидролог Светлана Евреева, работающая в Великобритании, заявила, что на протяжении нынешнего столетия уровень океана может возрасти на 80—150 сантиметров. Опубликованные ею расчеты в три раза превышают официальные показатели.

Если они подтвердятся, то к 2100 году так или иначе пострадает до 90 % территории Бангладеш, а это одна из самых густонаселенных стран мира. Властям КНР придется переселять более 70 миллионов человек. Трудные времена ждут и некоторые островные государства – например, Кирибати, – которые лежат в нескольких метрах над уровнем моря. Так, Маршалловы острова утратят почти 80 % своих владений. Море поглотит также уникальные природные зоны: мангровые леса, коралловые рифы, прибрежные отмели (ватты).

В 2010 году были опубликованы результаты исследования ученых из Пекинского и Копенгагенского университетов (руководила работой Светлана Евреева). Из них явствует, что уровень океана в ближайшие 100 лет может повыситься уже на 2 метра.

В самых мрачных сценариях Нью-Йорк к концу нынешнего века каждые 3—4 года будет оказываться под водой. Сейчас вероятность наводнения в этом мегаполисе составляет 1:100.

Мировой океан очень инертен, пишет австралийский ученый Тим Флэннери, автор нашумевшей на Западе книги «Грозит ли Земле катастрофа?». Для океана глобальное потепление пока не наступило; он все еще пребывает в «золотых семидесятых», когда об изменении климата никто не беспокоился. Если вы хотите представить себе, как атмосферные процессы влияют на Мировой океан, то вообразите «фольксваген-жук», который пытается столкнуть с горы танк. Как ни дергается автомобиль, махина танка остается почти на том же месте. Но вот когда она все-таки покатится под уклон, ее уже будет практически не остановить – тем более какому-то «фольксвагену».

Многие эксперты признают, что осуществлять переселение людей из регионов, которым грозит опасность, будет и тяжело, и очень дорого.Поэтому следовало бы сейчас позаботиться об укреплении городов и населенных пунктов в прибрежных районах, дабы защитить их жителей от грядущих наводнений. Однако даже эти самые простые меры трудно будет принять, когда последствия изменения климата станут очевидны в прибрежных областях.

Угрожающе очевидны.

Пока лишь отдельные страны и административные территории – Нидерланды, Калифорния, Египет – разработали список мер, которые предстоит принять в ближайшие десятилетия, чтобы защититься от бедствий.

Глобальное потепление может иметь катастрофические последствия для Египта. Если уровень Средиземного моря к концу XXI века повысится на 58 сантиметров, оно поглотит до четверти Нильской дельты. К 2100 году исчезнут и песчаные пляжи, привлекающие в страну десятки тысяч туристов. Море скроет руины античной Александрии, их исследование так и не будет завершено. Да и многим ли будет тогда до раскопок?

Если сбудется более мрачный сценарий и уровень Средиземного моря повысится не на полметра, а на метр, то, по прогнозу Всемирного банка, из затопленных районов придется переселять около 10 % населения страны. Между тем к концу XXI века, по демографическому прогнозу, численность населения Египта должна практически удвоиться и достичь 160 миллионов человек. Если же сопоставить этот прогноз с тем, что говорят географы, возникает вопрос: «Где разместится это избыточное население?» Тем более что те же географы предупреждают о том, что соленые воды будут все больше смешиваться с грунтовыми. Так что нехватка питьевой воды станет ощущаться особенно остро.

А как же все-таки быть с островами? Одни из самых крохотных стран в мире – островные государства, лежащие в Тихом океане: Тувалу (26 квадратных километров), Кирибати (800 квадратных километров) и Федеративные Штаты Микронезии (701,4 квадратного километра), – по уверениям многих, в ближайшие десятилетия должны стать ареной небывалой трагедии. Исчезнуть в пучине вод, словно Атлантида. Тот же архипелаг Тувалу самое большее на 5 метров возвышается над водой. Если уровень Мирового океана до конца века повысится – под стать алармистским прогнозам – на пару метров, то большая часть Тувалу будет затоплена морем. Власти этой страны, где проживает всего 10,5 тысячи человек, уже задумались о том, чтобы начать эвакуацию населения. Планировалось год за годом вывозить в Австралию и Новую Зеландию по три сотни жителей Тувалу.

Однако в последние годы шумиха вокруг островов в океане вдруг поутихла. Вновь заговорили о первых «жертвах глобального потепления» пару лет назад, когда были опубликованы результаты исследования, которое провели Пол Кенч из Оклендского университета (Новая Зеландия) и его коллега из Фиджи Артур Уэбб. Они проанализировали, как менялась площадь 27 островов, составляющих Тувалу, Кирибати и Микронезию, сравнив результаты недавних спутниковых наблюдений и данные аэрофотосъемки за последние 60 лет.

Уровень моря в центральной части Тихого океана повышался в среднем на 2 (теперь уже на 3) сантиметра за десятилетие. Однако, вопреки ожиданиям, площадь большинства островов за эти годы не уменьшилась, а, наоборот, увеличилась, причем площадь 14 островов каждое десятилетие возрастала в среднем на 1000—58 200 квадратных метров. Объясняется это таким процессом, как эрозия коралловых рифов. Ветер и вода постепенно разрушают рифы, и продукты эрозии скапливаются по берегам островов, увеличивая их территорию.

Впрочем, эти цифры не должны успокаивать, считают специалисты. «Острова – очень динамичная система, они могут приспосабливаться к меняющимся условиям, – отмечает немецкий географ Себастиан Ферзе, – но пока никто не готов сказать, долго ли они сумеют противостоять повышающемуся уровню моря».

Произойдет ли на земле «парниковая катастрофа»?

Быть может, ХХ век, время, когда «миллионы убитых задёшево протоптали тропу в пустоте» (О. Мандельштам), покажется будущим поколениям всего лишь «долгим затишьем перед бурей», а ее пророчат не астрологи прошлых дней, промеряющие «золотых созвездий жиры», а ученые, что подсчитывают количество природных катастроф и видят логику цифр.

Множатся. Нарастают, как наливаются кровью. Цунами в Индийском океане, ураган «Катрина» в Новом Орлеане, наводнение в Мьянме, землетрясения в Кашмире, Сычуани и на Гаити. Череда этих событий последнего десятилетия кажется более чем совпадением – тенденцией.

Возможно, с климатом на нашей планете как с эволюцией. Ученые все чаще говорят «о прерывистой, “пунктирной” эволюции, когда длительные периоды накопления незаметных, микроскопических изменений внезапно сменяются взрывоподобными периодами стремительных изменений». Какие же чудовищные перемены может уготовить человеку Земля?

Ученые единодушны в своем мнении. Мы живем в пору климатических перемен. Чем они вызваны? Связаны ли они с изменением содержания углекислого газа в атмосфере? Можно ли сдержать эти перемены, не позволить им перерасти в катастрофу?

Влияние человека на потепление составляет не менее 50 %

Конечно, темпы потепления пока обнадеживают. Они явно отстают от уровня содержания парниковых газов в атмосфере. Погрешность так велика, что многие до недавнего времени напрочь отрицали влияние человека на климат – выносили этот «антропогенный фактор» за скобки.

Лишь в последние годы, после обработки огромного объема информации, Всемирная метеорологическая организация дала однозначный, статистически выверенный ответ: влияние человека на потепление составляет не менее 50 %.

Что же касается темпов потепления, то благостная картина обманчива. Если бы не Мировой океан, планета прогрелась бы гораздо сильнее. Океан очень инертен, а потому воздействие парниковых газов пока не вполне отразилось на средней температуре Земли. Зато, даже если эти выбросы прекратятся, потепление продлится еще несколько столетий. И это может привести к необратимым климатическим изменениям.

Уже сейчас содержание углекислого газа увеличилось настолько, что через какое-то время, по оценке российского биофизика Алексея Карнаухова, температура повысится на 10°. Разработанная им модель парниковой катастрофы вызывает в последние годы большой интерес. Вот суть проблемы. На протяжении тысячелетий концентрация углекислого газа в атмосфере была величиной почти постоянной. Вплоть до 1750 года она равнялась 0,028 %, но затем начала расти, достигнув 0,0338 % к 1980 году и 0,0387 % к 2010 году. Сегодняшний показатель выше, чем когда бы то ни было за последние 420 тысяч лет. Прежнее его постоянство объяснялось целым рядом причин.

Часть углекислого газа поглощала растительность. Правда, вопреки распространенному мнению, что «лес – легкие нашей планеты», оказалось, что роль лесов в долговременном связывании СО2 чрезвычайно мала, поскольку практически весь связанный углерод возвращается в атмосферу ввиду процессов дыхания растений, из-за гниения отмирающих листьев и древесины, а также вследствие лесных пожаров. Углекислый газ можно надолго захоронить лишь в биоценозах болот и тропических морей.

В болотах растительность попадает в стоячую воду с крайне низким содержанием кислорода и накапливается там, почти не разлагаясь. Так образуются торфяные пласты и месторождения бурого и каменного угля. В тропических морях углекислый газ используется в качестве «строительного материала» при образовании известковых раковин и чехлов.

И вот тут начинаются проблемы. Так, за последние 100 лет общая площадь болот на Земле сократилась почти в два раза и продолжает уменьшаться по мере их осушения. Соответственно, понижается количество углекислого газа, изымаемого из атмосферы. Восстановить исчезнувший биоценоз не представляется возможным. Осушенные земли давно введены в сельскохозяйственный оборот.

В последние десятилетия серьезно пострадал и биоценоз тропических морей. Причина кроется в регулярном загрязнении морей гербицидами и пестицидами. Это уменьшает растворимость углекислого газа в морской воде. Его излишки будут поступать в атмосферу. А ведь в Мировом океане содержится примерно в 60 раз больше СО2 , чем в воздушной оболочке Земли.

Еще большее количество связанного углерода находится в земной коре в виде известняка, мрамора, мела и т.п. Вследствие глобального потепления, как и в результате воздействия человека на земную кору (подземные испытания ядерного оружия, бурение скважин и т.п.), в атмосферу Земли может поступить огромное количество углекислого газа.

На дне Мирового океана содержится не менее 10 тысяч гигатонн углерода в виде гидратов метана, что более чем в 10 раз превышает количество атмосферного углерода, но эти гидраты устойчивы только при низких температурах. Глобальное потепление будет сопровождаться таянием «метанового льда».

Как подчеркивает Алексей Карнаухов, «анализ процессов в неживой природе не обнаружил там механизмов поддержания устойчивости химического состава атмосферы Земли. Зато оказалось, что в неживой природе существует немало процессов, реализующих положительную обратную связь “концентрация СО2 – среднепланетарная температура”». Из-за этого может начаться лавинообразный рост концентрации углекислого газа в атмосфере, даже если мы полностью откажемся от сжигания ископаемого топлива (уголь, нефть, газ). В условиях разрушения природных биосистем это может вызвать необратимое изменение химического состава атмосферы, а значит, и климата Земли.

В модели, предложенной российским ученым, результатом происходящего станет повышение среднепланетарной температуры до 100 —150 °С и более. Этот процесс уже нельзя будет остановить. Существование жизни на нашей планете (по крайней мере, в ее нынешней форме) станет невозможным. По прогнозу Карнаухова, необратимое изменение климата Земли может наступить в относительно недалеком будущем, через 200—300 лет.

«У нас не так много шансов дожить до конца III тысячелетия, и виной тому – парниковый эффект, – это уже голос британского астрофизика Стивена Хокинга, его мрачный прогноз. – Через несколько сотен лет, если процесс не замедлится, Земля может превратиться в подобие Венеры, совершенно не пригодной для жизни».

Чтобы избежать катастрофы, нужно:

– сохранить климатообразующие биоценозы (болота и тропические моря);

– ограничить, а со временем и полностью отказаться от добычи и сжигания угля, нефти и газа;

– перейти к использованию гидроэнергии, энергии ветра и Солнца;

– увеличить площадь и биомассу лесов;

– искусственно изъять углекислый газ из атмосферы, например, путем захоронения углеродсодержащих отходов и бытового мусора;

– оборудовать в космосе экраны, задерживающие часть солнечного излучения, чтобы можно было регулировать количество тепла, получаемого Землей.

Как отмечает Карнаухов, «учитывая крайнюю степень опасности происходящих изменений климата Земли, человечество, и, прежде всего, промышленно развитые страны, должно в самое ближайшее время договориться о проведении согласованной политики в данной области и о выделении необходимых средств как для проведения полномасштабных исследований, так и для осуществления комплекса мер по стабилизации климата Земли».

Нужны ли комментарии? Куда мы движемся здесь, на Земле?

Можно ли изменить климат вручную?

Борьба с глобальным потеплением – дело очень серьезное и недешевое. Несколько лет назад Международное энергетическое агентство распространило доклад, в котором сообщалось, что для того, чтобы уменьшить наполовину уровень выбросов углекислого газа во всем мире, придется затратить почти 29 триллионов евро. Эти средства пойдут, например, на строительство новых атомных электростанций и ветроэнергетических установок. Альтернатива известна. Если ничего не менять, то уровень эмиссии к 2050 году возрастет на 130 %.

Между тем неординарные проблемы требуют необычного решения. В последние годы ученые и инженеры предлагают все новые идеи, призванные вернуть нам потерянный рай здесь, на Земле. В планах нет недостатка. Мячи для гольфа, сброшенные в пучину тропических вод, метко бьют по солнечным лучам, отражая их ровнехонько в космос. По барханам Сахары пластаются то ли пластиковые пленки, то ли параболические зеркала. Кто говорит: «Рассеивая солнечный свет», кто: «Черпая из него энергию».

Строительство атомных электростанций позволяет снизить количество выбросов углекислоты в атмосферу

Если постараться, то можно собрать целую коллекцию фантастичных проектов, которые в основном вызывают удивление, но ведь есть надежда, что несколько из них ну не то чтобы «спасут Землю»… это слишком высокопарно… а в чем-то облегчат нам жизнь. Вот только как бы не ошибиться в выборе.

В принципе, «геоинженерия» сводится пока к двум концепциям. Либо мы стремимся уменьшить количество энергии, получаемое планетой, отражая солнечные лучи. Либо сокращаем содержание углекислого газа в атмосфере, изымая его, чтобы захоронить в океане или толще земли. Все это, по мысли авторов проектов, должно спасти Землю от перегрева.

Впрочем, сами по себе некоторые эксперименты выглядят достаточно опасными и могут привести к непредсказуемым последствиям. Недаром профессор Массачусетского технологического института Рональд Принн иронично сравнил изыски инженеров, взявшихся спасать климат, с намерением человека, нечаянно проглотившего муху, съесть еще и паука, чтобы тот расправился с насекомым.

Вот несколько парадных примеров этой блистательной эффектами науки.

Еще в середине 1970-х годов Михаил Будыко говорил о том, что искусственные облака могли бы защитить Землю от перегрева. Однако интерес к этой идее пробудился лишь после эксперимента, поставленного самой природой. В 1991 году, во время извержения филиппинского вулкана Пинатубо, в стратосферу было выброшено более 10 миллионов тонн мельчайших частичек серы. Облако вулканических газов так эффективно поглощало солнечный свет, что на следующий год средняя температура на планете понизилась почти на полградуса. Так не попробовать ли нам подражать природе – не распылить ли над Землей, на высоте 25—30 километров, порошкообразный сульфат серы?

Именно с такой идеей обратился со страниц журнала Nature Climate Change нобелевский лауреат по химии Пауль Крутцен. По его расчетам, 3 граммов серы, попавших в стратосферу, достаточно, чтобы уравновесить влияние тонны углекислого газа, ну а дабы предотвратить удвоение выбросов СО2 , хватит 5 миллионов тонн серы в год. Правда, на охлаждение Земли придется ежегодно тратить от 25 до 50 миллиардов долларов, но последствия климатических изменений обойдутся дороже.

Среди прочих геоинженерных предложений это, возможно, наиболее экономичное; к тому же его легко осуществить. Главная проблема: озоновый слой. Подобный эксперимент частично разрушит его – например, в полярных областях. Так, над Арктикой пострадает от трети до половины озонового слоя. А добавьте еще кислотные дожди! По-видимому, в Мировом океане уровень кислотности еще больше повысится. Ну а насколько вредны для человека распыленные в воздухе крупицы серы или сульфатов? Не возрастет ли число заболеваний дыхательных путей?

Еще футуристичнее выглядит план астронома Роджера Энджела из Аризонского университета разместить в космосе – между Солнцем и Землей – экран из 16 триллионов пластиковых дисков. Диаметр каждого составит 60 сантиметров, а масса – всего один грамм. Подобный экран протянется на сказочные 100 тысяч километров, а количество солнечной энергии, получаемое Землей, уменьшится на 1,8 %. Этого будет достаточно, чтобы помешать повышению концентрации СО2 в атмосфере в два раза. Спасение придет с неба.

В пользу подобной идеи говорит то, что химический состав атмосферы после эксперимента не изменится, хотя последствия все же трудно оценить, да и расходы на сооружение экрана окажутся умопомрачительными. На протяжении полувека придется вложить в его строительство до 5 триллионов долларов. К тому же он станет поистине космическим объектом. После того как он займет свое место на орбите, его будет нелегко оттуда убрать.

Водоросли тоже могут спасти климат, если их в меру удобрить. Крохотные водоросли, образующие планктон, составляют всего 0,5 % земной биомассы, и тем не менее они играют важную роль в переработке углекислого газа, поглощая почти столько же СО2 , сколько и все наземные растения. Однако в некоторых районах планеты, например в южной части Тихого океана, им не хватает железа. В ряде экспериментов отдельные участки акватории удобряли сульфатом железа. Вскоре волны затягивал пышный ковер водорослей.

Впрочем, экологи опасаются, что эти опыты нарушат хрупкое равновесие в системе Мирового океана.Ведь микроскопические водоросли служат кормом зоопланктону, а тем, в свою очередь, питаются более крупные животные вплоть до китов. Вмешательство в начальное звено пищевой цепи может иметь непредсказуемые последствия. Да и поможет ли данный метод? В некоторых экспериментах от 80 до 95 % порошка сульфата оседало на дне моря и не усваивалось водорослями. Один из экспертов насмешливо назвал подобные опыты «замусориванием океана».

А что, если просто изымать углекислый газ из воздуха теми же методами, что и на ТЭЦ, работающих на угле? Технически это осуществимо. В принципе, можно было бы соорудить установки по поглощению углекислого газа всюду, где намечено строить его подземные хранилища. Подобным образом можно сократить содержание СО2 на треть – до уровня доиндустриальной эпохи. Однако расходы будут необычайно велики. По нынешним расценкам, общая сумма составила бы от 100 до 170 триллионов долларов. Даже если проект будет рассчитан на 50 лет, потребуются громадные инвестиции, которые намного превзойдут предполагаемую прибыль от него.

Итак, можно изымать углекислый газ из атмосферы по новейшим технологиям, с огромными затратами, а можно помочь природе делать свое вековое дело – высаживать деревья, – а потом… рубить их и сжигать. Остается лишь улавливать углекислый газ, выделяющийся при сгорании древесины, и накапливать его в подземных хранилищах. Этот геоинженерный проект еще и поможет получить «дармовую» энергию. Ведь столетиями люди отапливали жилища дровами. «Фантастическая идея», не правда ли? Конечно, и тут есть свои минусы. С увеличением площади, занимаемой лесами, уменьшается альбедо нашей планеты. Количество поглощаемой солнечной энергии растет, средняя температура тоже. А сколько понадобится подземных хранилищ углекислого газа!

Конечно, некоторые из предлагаемых планов кажутся абсурдными, другие требуют вложения громадных средств, принятие третьих все откладывается. Если же ничего не делать, может начаться климатическая катастрофа, последствия которой трудно предвидеть. Или все-таки не начнется?

А всё же так ли опасно глобальное потепление?

Вокруг глобального потепления развернулась форменная истерия. Ледники тают, райские острова тонут. Планета задыхается от жары, а будет еще хуже! Люди начинают бояться будущего. Когда речь заходит о проблемах климата, то человеку непосвященному трудно отделить спорное от бесспорного, понять, где наука, а где политика чистой воды, где факты, а где фантазии. В последнее время в научных и научно-популярных изданиях все реже можно встретить мнения противников идеи «Глобальное потепление вызвано хозяйственной деятельностью человека». Восстанавливая справедливость, нельзя не дать слово скептикам. В основе этого очерка лежат фрагменты изданного недавно в Германии «Лексикона экологических заблуждений». Его авторы попытались по-своему ответить на вопросы, давно волнующие не только экологов, но и широкий круг читателей. Получился настоящий «манифест несогласных».

Когда речь заходит о проблемах климата, то человеку непосвященному трудно отделить спорное от бесспорного, понять, где наука, а где политика чистой воды

Разумеется, все единодушны в том, что человек влияет на климат. Это было и в прошлом, а теперь, когда население планеты превысило 7 миллиардов человек, это влияние стало еще очевиднее. Оно обусловлено вырубкой лесов, эрозией почвы вследствие выпаса скота, строительством оросительных сооружений и разрастанием крупных городов, а также масштабными выбросами в атмосферу парниковых газов.

Всё это может прямо или косвенно воздействовать на климат. Ученые единодушны и в том, что по мере повышения концентрации парниковых газов в атмосфере та имеет тенденцию заметно разогреваться. Все остальное спорно. Особенно много дискутируют о том, как сочетается дополнительный парниковый эффект, вызванный деятельностью человека, с различными естественными процессами, протекающими на планете. Какие факторы усиливают антропогенный парниковый эффект, а какие ослабляют его? Это – одна из причин, по которой так сильно разнятся предположения, каким будет климат в ближайшие десятилетия и столетия.

«Климатическая катастрофа» – это понятие, широко используемое СМИ и экологическими активистами. Как правило, его употребляют с определенными политическими целями. В последнее время пресса объявляет практически все природные катастрофы результатом парникового эффекта, даже если для этого нет никаких научных оснований. Вновь и вновь подчеркивается, что стихийные бедствия станут со временем чем-то повседневным. Всячески нагнетаются отрицательные эмоции. Этому как нельзя лучше помогают образы бурь и наводнений, затонувших городов и островов. Архетипом подобного мировоззрения явился голливудский фильм The Day After Tomorrow («Послезавтра»).

На самом деле глобальное потепление – это, на удивление, «региональное событие». Это явствует хотя бы из того, что процессы, протекающие в Северном и Южном полушариях, приходится рассматривать по отдельности. За последние 30 лет глобальное потепление почти на три четверти обусловлено повышением температуры в Северном полушарии. Температура в Южном полушарии (большая часть его покрыта океанами) растет заметно медленнее. Анализ потепления в Северном полушарии показал, что за минувшие полвека оно почти на 70 % обусловлено повышением зимних температур. И сильнее всего прогреваются самые холодные регионы планеты – Сибирь, Аляска и север Канады. В конечном счете глобальное потепление почти наполовину вызвано ростом зимних температур в этой крохотной части Северного полушария.

Этот феномен можно пояснить с помощью простого примера. Представьте себе, что вы живете в загородном доме, где в комнате довольно тепло – 20° выше нуля, а вот в подвале – те же двадцать, но ниже нуля. В сумме получается ноль. Попробуем обогреть подвал. Допустим, температура там повысилась на 10°, и стало –10 °С. Все равно: вокруг иней, лед, холод, но не такой уж сильный. В комнате же все осталось по-прежнему. Только средняя температура в доме заметно подросла. Вот так и в наших широтах зимы стали более мягкими и короткими, а ночи в летнее время года – не такими прохладными. Вот в этом и выражается глобальное потепление, а не в каких-то рекордах жары. Просто стало не так холодно.

Кроме того, нет никаких прямых доказательств того, что нынешние изменения климата обусловлены, прежде всего, уровнем выбросов углекислого газа в атмосферу. С этим не согласен целый ряд астрофизиков и географов. Они полагают, что почти на 70 % колебания температуры на нашей планете можно объяснить влиянием космического излучения. Быть может, именно оно и есть «главный движитель» похолоданий и потеплений. Космическое излучение состоит из крохотных частиц, выброшенных в межзвездное пространство при взрывах сверхновых. Проникая в атмосферу Земли, эти частицы становятся центрами конденсации. Вокруг них образуются облака. Между тем изменение облачного покрова всего на несколько процентов оказывает чрезвычайное воздействие на климат Земли.

С физической точки зрения, это объяснение выглядит вполне приемлемо, как, впрочем, и гипотеза о влиянии углекислого газа, да и проблемы в обоих случаях одинаковы. Мы пока слишком плохо представляем себе процессы, протекающие в верхних слоях атмосферы.

Сказанное отнюдь не опровергает тот факт, что с повышением содержания углекислого газа в атмосфере Земли парниковый эффект нарастает. Может статься лишь, что мы переоцениваем влияние этого фактора на климат. Возможно, обе гипотезы верны, и истина находится где-то посредине.

Вообще говоря, если взять изменения температуры за последние 100 лет, то бросается в глаза, что вплоть до 1940 года средняя температура на планете повышалась почти так же стремительно, как и в последние годы, хотя тогда влияние парниковых газов было заметно ниже сегодняшнего. Затем стало холоднее, и даже заговорили о «новом ледниковом периоде». Однако с начала 1970-х годов температура вновь стала расти – почти на 0,2° за десятилетие. Пока ее рост носит характер линейной зависимости, то есть средняя температура на планете возрастает равномерно, а вовсе не по экспоненте. Тем не менее в последние годы все более популярны климатические модели, которые обещают нам одну катастрофу страшнее другой. В то же время среди ученых стало популярно присловье: «Климатические модели хуже, чем их репутация».

В 1991 году одна из таких моделей была проверена во время неожиданного эксперимента, поставленного самой жизнью. Незадолго до начала войны в Персидском заливе 1991 г. ряд специалистов выступил с предостережением, что может наступить своего рода «ядерная зима», если войска Саддама Хусейна подожгут нефтяные месторождения. Согласно компьютерной модели, составленной австралийскими учеными, дым от пожара должен подняться на высоту 25 километров; температура во всем регионе заметно понизится; возможно, даже перестанут дуть муссонные ветры, и тогда миллионы людей в Азии будут обречены на голод. Иракские войска в самом деле стали поджигать нефть. Однако дым от многочисленных пожаров поднялся «всего» на 5 километров; муссоны по-прежнему определяли климат в этой части Азии; не было и никакой «ядерной зимы».

Конечно, появление компьютерных моделей стало важным научным и техническим достижением. Благодаря им мы можем схематично оценивать влияние тех или иных факторов климатической системы и разрабатывать сценарии, позволяющие нам лучше понимать, как меняется климат на нашей планете. Однако к подобным сценариям нельзя относиться как к свершившимся фактам.

Теплая Арктика – холодная Европа?

По мнению ученых, средняя температура на планете возрастет к концу нынешнего века на 2—6°. Глобальное потепление принесет немало опасностей. Международный совет ООН по изменению климата прогнозирует «рост смертности, травматизма и заболеваемости, обусловленный необычайно жаркой погодой, наводнениями, ураганами, лесными пожарами и засухами». По данным Всемирной организации здравоохранения, уже сейчас более 150 тысяч человек ежегодно умирает от последствий климатических изменений.

Особенно же сильно пострадают четыре региона планеты: Арктика (здесь потепление будет заметнее всего), Океания (повышение уровня Мирового океана грозит существованию ряда островных государств), африканский Сахель, где будет нарастать засуха (в целом ряде моделей количество осадков в этой области к югу от Сахары, наоборот, возрастет. – А. В. ), и дельты крупных рек в Азии, которые уже сейчас страдают от катастрофических наводнений (Мьянма, 2008; Бангладеш, 1970, 1991).

Пару лет назад ученые обратили внимание на еще одно возможное последствие глобального потепления. В октябре 2010 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований США опубликовало примечательный доклад «Теплая Арктика – холодные континенты».

Когда Арктика скована льдами, над ней образуется гигантская область низкого давления, для которой характерна очень устойчивая система воздушных потоков

Обычно, когда Арктика скована льдами, над ней образуется гигантская область низкого давления, для которой характерна очень устойчивая система воздушных потоков. Вдоль границ этой области дуют сильные западные ветры. Они, словно стеной, огораживают этот регион, не пропуская воздушные массы, скопившиеся близ полюса. Ледяной воздух не проникает далеко на юг. Когда же зимой 2009—2010 годов над Арктикой неожиданно образовалась область высокого давления, роза ветров изменилась. Полярный воздух хлынул в Европу. На ее территории на несколько недель установилась аномально морозная погода. В ту зиму в Европе, Северной Америке и Азии было на 10° холоднее обычного, в то время как в самой Арктике – на 12° теплее нормы. За предыдущие 160 лет такое наблюдалось лишь трижды. Но как это связано с таянием льдов в Арктике, с тем, что здесь становится все теплее и теплее?

В летние месяцы всё большая часть Северного Ледовитого океана остается свободна ото льдов. Если раньше солнечный свет отражался от ледяного покрова, то теперь он поглощается водой. Летом океан все заметнее прогревается, а осенью отдает свое тепло, разогревая нижние слои атмосферы. Устоявшаяся схема циркуляции воздушных масс нарушается. Это приводит к тому, что меняется характер распределения воздушного давления. Все выше вероятность того, что над Арктикой будет формироваться область высокого, а не низкого давления, а значит, ничто не будет удерживать холодные воздушные массы над Северным полюсом. Теплая Арктика – холодные континенты!

Зимой 2010—2011 и 2011—2012 годов догадки ученых подтвердились. Декабрь 2010 года в Великобритании оказался самым холодным за последние 100 лет. В начале 2012 года аномально морозная погода установилась на побережье Черного моря.

«Ошибается тот, кто думает, что таяние льдов в далеком океане никак не влияет на погоду в Евразии, – отмечает один из исследователей этого феномена, российский географ Владимир Петухов, работающий сейчас в Германии. – Компьютерные модели показывают, что вероятность того, что в Европе и Северной Азии установится аномально морозная погода, возрастает в три раза».

В основе проведенного им исследования лежат данные о состоянии Баренцева и Карского морей летом 2005 года. Тогда, в канун очень холодной европейской зимы, площадь, занимаемая льдами, резко сократилась. Изменилась и роза ветров. Если раньше ветер дул здесь преимущественно в северо-восточном направлении, то теперь – в юго-западном направлении.

Это приводит к удивительным климатическим эскападам: так, перенесемся на несколько лет вперед, в ноябре 2010 года, когда в Северной и Центральной Европе установилась ранняя зима, Карское и Баренцево моря еще были свободны ото льда. «Для климата нашей планеты характерна именно такая сложная взаимосвязь между событиями, происходящими в отдаленных друг от друга регионах», – отмечает Владимир Петухов.

А ведь еще недавно считалось, что глобальное потепление – это мягкие, теплые зимы. В прошлое уйдут трескучие морозы и сильные снегопады. Все оказалось наоборот. Такие суровые зимы, как те, что наблюдались в Европе в последнее десятилетие, прекрасно вписываются в гипотезу о глобальном потеплении, происходящем на планете. Ведь начиная с 2005 года площадь, занимаемая льдами в Арктике в летние месяцы, стремительно сокращается. Это привело к тому, что температура нижних слоев атмосферы там, где океан свободен ото льдов, повысилась почти на 5°.

Тем временем в 2012 году в Арктике был установлен новый рекорд. Площадь, занятая льдами, сократилась здесь до невиданных прежде размеров. Она составила 3,37 миллиона квадратных километров – при том, что лето выдалось не слишком теплым. Для сравнения: прежний рекорд, установленный в 2007 году, равнялся 4,17 миллиона квадратных километров, а общая площадь Северного Ледовитого океана – 14,7 миллиона квадратных километров. Как следствие, двадцатиградусные морозы в Москве становятся чем-то обыденным.

А что, кстати, служит причиной массового таяния морского льда в Арктике в последние годы? Очевидно, лед «фундаментально изменился», считают ученые. Первоначально он состоял из многолетнего льда, который не таял даже в летние месяцы. Именно этот прочный, крепкий лед теперь начал таять.

Результаты спутниковых наблюдений, проводимых в последние годы, также свидетельствуют о том, что толщина морского льда в Арктике заметно уменьшилась. Сегодня Северный Ледовитый океан покрыт в зимние месяцы более тонким, сезонным льдом. Летом он тает.

Обычно морской лед в Арктике подчиняется характерному годовому ритму. Зимой океан почти полностью замерзает. К марту площадь, занимаемая льдом, достигает наибольшей величины. С этого времени воздух и вода понемногу разогреваются, и лед начинает постепенно таять. К середине сентября его площадь достигает минимальной отметки. Год от года этот показатель варьируется, но в последние три десятилетия вырисовывается тревожная тенденция: начиная с 1979 года площадь ледяного покрова в летние месяцы очень заметно сократилась. Возможно, лет через сто акватория Северного Ледовитого океана лишь зимой будет затягиваться ледком, а в летние месяцы корабли будут совершать плавания к полюсу по открытой воде.

Исследователи из Ливерморской лаборатории несколько лет назад обнародовали еще более шокирующий сценарий будущего Арктики. По их расчетам, если содержание парниковых газов в атмосфере будет возрастать с той же скоростью, что и сейчас, то уже к 2300 году в Арктике не останется и следа от паковых льдов. Среднегодовая температура здесь возрастет на 20°. Такая ландшафтно-географическая зона, как тундра, почти полностью исчезнет. Арктические острова покроются густыми лесами. Уровень моря повысится на 7 метров. Обширные районы суши скроются под водой. По прогнозу ученых, уже через два-три десятилетия мы начнем явственно замечать предвестия скорой климатической катастрофы, причем «действительность может превзойти наши худшие ожидания». Но что будет тогда с континентами, если Арктика из теплой превратится в горячую?

Нас ждет новый ледниковый период?

Ученые единодушны в своем мнении? Да, мы живем в пору климатических перемен. Но чем они вызваны? Связаны ли они с изменением содержания углекислого газа в атмосфере? И какую катастрофу они сулят? Непременно потепление? А может быть, климат изменится совсем в другую сторону? Но почему? Что же движет теми, кто скептически относится к идее глобального потепления? Только ли любовь к научной истине? Или же неуемное желание полемизировать? Спорить с мнением большинства? Идти против течения? Почему бы не выслушать и аргументы сторонников этой гипотезы, настаивающих, что нас ждет глобальное похолодание?

А можем ли мы, вообще, предсказывать, как изменится климат? Измерения температуры в Северном полушарии ведутся уже более полутора веков. Однако ее значения заметно меняются из года в год. Нам приходится иметь дело с ее случайными скачками, а значит, собранные сведения вроде бы нельзя использовать для долгосрочных прогнозов.

Возможен ли новый ледниковый период, который продлится, быть может, несколько десятков тысяч лет?

Сказанное, впрочем, не означает, что мы не можем выявить какие-то тенденции. Так, в начале ХХ века мы могли бы, опираясь лишь на результаты наблюдений, сделать два правильных прогноза: предсказать понижение средней температуры к 1910 году, а также некоторое потепление к 1930 году. А вот ко всем сообщениям, где безапелляционно говорится: «Нас ждет потепление (похолодание)» – и не сказано, когда именно температура (точнее, средняя температура) может повыситься или понизиться, надо относиться очень осторожно.

Любые природные процессы, в том числе климатические, состоят из случайных и закономерных событий.

Первые предсказать нельзя, – но и не принимать их в расчет тоже нельзя. Вспышка на Солнце, извержение вулкана или поворот океанического течения вспять – все это непременно отразится на климате. Из таких случайностей слагаются новые главы его истории.

Другие события – например, колебания солнечной активности – закономерны: они вершатся по законам астрономии, то есть обусловлены периодическими движениями небесных тел и их гравитационными взаимодействиями.

Если мы будем точно знать амплитуды, периоды и фазы основных колебательных процессов, то научимся восстанавливать прошлые события и предсказывать будущие: узнаем, когда повысится или понизится температура воздуха, когда будет нарастать солнечная, а когда – сейсмическая активность.

Плохо только, что пока мы не можем вычислить параметры этих процессов. Но положение не безнадежно. Историю климата можно изучать и косвенным путем, например, анализируя прирост древесных колец. Восстанавливая колебания климата по древесным кольцам и другим индикаторам, ученые убедились, что современное «глобальное потепление» отличается от прошлых потеплений только тем, что случайно совпало с техническим прогрессом. Люди стали сжигать больше топлива и научились строить паровые машины, бензиновые автомобили и самолеты. Вот уже почти 100 лет темпы сжигания топлива растут, увеличивается количество автомобилей – и постепенно повышается средняя температура на планете. «Одно связано с другим», «Не может не быть связано» – таков общий приговор. Перечень проблем планеты Земля становится счетом, который призван оплатить человек.

Итак, за последние десятилетия утвердилось мнение о том, что «люди своей промышленной деятельностью не только загрязняют окружающую среду, но и вызывают катастрофический рост температуры на нашей планете». Воистину дела человека велики.

А что, если нынешнее потепление связано с обычными природными циклами? В таком случае, быть может, уже через несколько десятилетий оно прекратится само собой?

Реальную опасность для цивилизации, считают некоторые ученые, представляет не нынешнее кратковременное потепление – оно началось около 10 тысяч лет назад и стало временем процветания человечества, – а грядущий ледниковый период, который продлится, быть может, несколько десятков тысяч лет.

Наступление этой эпохи неизбежно. Астрономические причины, обусловливающие ее приход, принципиально не отличаются от причин, которые заставляют чередоваться времена года. Всё зависит от изменения расстояния между Землей и Солнцем, а также от угла наклона солнечных лучей к земной поверхности.

С возвращением ледниковой эпохи льды покроют северные части Евразии и Америки. Проживание людей севернее широты 45,5°, то есть почти на всей территории современной России, станет невозможным или очень трудным. Современные портовые сооружения окажутся вдали от морских берегов. Сотни миллионов человек надо будет переселять в более южные регионы.

Если ученые не найдут способов предотвратить грядущее похолодание, то цивилизация в ее современном виде может исчезнуть вместе с нашим межледниковым периодом. На фоне этого абсурдной выглядит борьба цивилизованных северных стран – от Канады до России – с отсутствующим техногенным потеплением.

В Англии в XVIII—XIX веках, например, пять раз наблюдалось повышение среднегодовой температуры. Если бы тогдашние руководители страны, иронизировал Андрей Илларионов, «имели безрассудство начать борьбу с парниковыми газами (а заодно и с паром, паровыми машинами, пароходами, паровозами, паровыми молотилками, автомобилями, сжиганием угля, нефти, газа и т.п.), то трудно сказать, как могла бы сложиться их личная и политическая судьба. Но зато можно смело предположить, какой не оказалась бы история их отечества. Ни “мастерской мира”, ни “владычицей морей”, ни “бастионом демократии” Англия уже никогда бы не стала».

Вот кредо сторонников этой гипотезы. Будущий ледниковый период продлится очень долго – до 90 тысяч лет, и это ставит задачу выживания перед всей цивилизацией. Со временем ученым, экологам и инженерам придется решать чрезвычайно трудную задачу коренного преобразования климата. Для этого необходимо создать государственные и международные фонды финансирования научных и технических программ по борьбе с будущим похолоданием. Любые программы, ограничивающие выброс в атмосферу парниковых газов, должны быть пересмотрены.

Наиболее перспективный путь стабилизации климата связан с уничтожением многолетних льдов в Арктике. Это поможет постепенно воссоздать тот благоприятный климат, что царил на Земле 3 миллиона лет назад. Подобная задача может быть решена за счет использования самых разных средств. Например, в космосе, на стационарных полярных орбитах, нужно разместить громадные экраны, которые будут фокусировать солнечный свет и направлять его на арктические льды. Сами льды следует искусственно затемнять, чтобы они поглощали больше солнечной энергии и быстрее таяли. Можно распылять какие-то химикаты, чтобы таяние льдов ускорилось. В перспективе возможно создание плавучих атомных электростанций, которые будут прогревать воды Северного Ледовитого океана. Возводя в северной части Атлантического океана громадные экраны, можно отклонять теплое океаническое течение и направлять его воды в Арктику, обогревая ее. В районе Берингова пролива можно возвести приливные электростанции – опять же для того, чтобы температура воды в Северном Ледовитом океане несколько повысилась.

Столь радикальное преобразование климата потребует немалых средств, изобретательности и, главное, времени. Подобные климатические эксперименты надо проводить на протяжении сотен лет. Ведь проблема стабилизации климата важна для выживания всего человечества и может объединить всех людей перед лицом грядущей опасности.

Стихия

Куда упадет тень Сейсмоса?

Едва ли найдется другая область исследований, где надежды так часто обманываются, а практика не оправдывает ожидания теоретиков, как прогнозирование землетрясений. Даже в тех случаях, когда ученым удавалось предсказать повышенную активность стихии, та вскоре брала свое и наносила коварный удар. Какие же перспективы у этого направления науки? Неужели подземные удары так же неисповедимы, как судьбы людей, и геологи, пытаясь угадать активность Земли, оказываются в положении астрологов, предвещающих наобум то ваши звездные часы, то внезапные помрачения?

Землетрясение – одно из крупнейших стихийных бедствий. Человек бессилен перед ним. Между тем уже сейчас в сейсмически опасных регионах проживает около 3 миллиардов жителей нашей планеты. Однако мы по-прежнему не можем предсказать, когда произойдет очередная катастрофа, хотя и готовы очертить место, где она состоится.

Ежегодно в среднем около 10 тысяч человек гибнет от последствий землетрясений – больше, чем от любой другой стихии. На фоне этого усредненного показателя еще страшнее выглядят отдельные события: землетрясения в Сычуани (12 мая 2008 года; 69 тысяч погибших), в Кашмире (8 октября 2005 года; 84 тысячи погибших), в иранском Баме (26 декабря 2003 года; 35 тысяч погибших). А почти четверть миллиона жертв цунами в декабре 2004 года! Ведь и тогда все началось с мощного подземного толчка. А более 222 тысяч погибших и около 3 миллионов человек, оставшихся без крова, в результате землетрясения на Гаити в январе 2010 года!

Особенно огорчает, что замысел стихии всякий раз все-таки обнаруживает себя незадолго до катастрофы. Если бы люди поняли эти знаки готовящегося удара и вовремя выбежали из домов, то число погибших сократилось бы в несколько раз. Однако подземные толчки оказываются нежданными. Их замечают по тому, что начинают раскачиваться и рушиться стены дома и потолки, погребая всех находящихся в помещении. А ведь у тех могло быть в запасе несколько минут, а то часов или дней, чтобы спастись от сейсмической волны.

Для этого нужно всего ничего – научиться предсказывать землетрясения. Ведь сейсмический удар возникает не в метре от поверхности Земли. Распространяясь, волна выдает себя. Прежде чем она достигнет цели (здания, города), ее можно заметить и предупредить тех, кому она угрожает. Так видят змею в траве. Если бы так замечали тень крадущегося Сейсмоса!

Некоторые эксперты в отчаянии принимаются отстаивать мысль, что землетрясение предсказать, в принципе, невозможно! Оно – результат хаотических процессов, протекающих в недрах Земли. Другие более оптимистичны и, как, допустим, и полвека назад, по-прежнему повторяют, что мы скоро научимся прогнозировать землетрясения.

Тогда, в начале 1960-х годов, в науке окончательно утвердилась гипотеза Альфреда Вегенера о глобальной тектонике плит. Именно она дала ключ к пониманию природы землетрясений. Земная кора, подобно мозаичной картине, сложена из отдельных – больших и малых – литосферных плит, которые, как на транспортере, движутся на вязкой, раскаленной магме, перемещаясь в разных направлениях на несколько сантиметров в год. Сплошь и рядом одна плита напирает на другую, цепляется за соседку, дергает ее. Эта встряска и ощущается в виде гибельных подземных ударов. Мы, путешествуя на планете Земля, словно едем в машине, где нет и в помине амортизаторов и при каждом сильном толчке крыша может сложиться гармошкой.

Землетрясение – бедствие, которое сложно спрогнозировать

Итак, сумбурные передвижения плит становятся основным источником сейсмической опасности. Там, где одна плита наталкивается на другую, и происходят обычно землетрясения. Именно в зоне контакта плит накапливаются сильные напряжения – потом они моментально разряжаются, следует подземный толчок. Вечный ритм, в котором затишье перемежается хлесткими ударами. И чем оно дольше длится, тем вероятнее будет очередной подземный удар. Ученые без труда назовут сотни городов, которым могут угрожать землетрясения. Но когда они произойдут?

Вскоре после того, как гипотеза Вегенера утвердилась на правах канонической теории, геолог Уильям Брас из Массачусетского технологического института сделал важное открытие. Лабораторные эксперименты, проделанные им, показали, что физические свойства горных пород незадолго перед разрушением меняются. В материале появляются трещины, еще когда величина напряжения достигает примерно половины предела прочности. Они постепенно разрастаются, и это влияет на величину электрического сопротивления горных пород или характерную скорость распространения в них звука. А эти параметры уже можно измерять на расстоянии, следя за тем, как вот-вот готова будет разразиться ударом подземная стихия. Казалось, теперь-то уж ученым будет по силам предсказывать землетрясения.

Семидесятые годы стали временем эйфории. Один исследователь за другим обещал, что проблема предсказания землетрясений будет решена в ближайшие десятилетия. Ведь благодаря новым чувствительным приборам мы научимся замечать, когда напряжение в недрах достигнет критической величины. Дело останется за малым: сообщить, что скоро «спящий проснется».

Но к каким сигналам прислушаться? Список феноменов, предвещавших разгул подземной стихии, стал разрастаться… как оставленные ею руины. В него в разное время включали характерную картину микросейсмической активности, предшествующей основному удару, крохотные деформации подземных пород, повышенное выделение газа радона, локальные изменения магнитного поля Земли и напряженности электрического поля, колебания уровня грунтовых вод, таинственное свечение, исходящее от гор и холмов, температурные аномалии в зоне грядущего бедствия… Даже животные стали считаться индикаторами тревоги, ведь они гораздо чувствительнее к сигналам, доходящим из недр Земли, нежели человек.

Проблема в том, что большинство сигналов, трактуемых как предвестия сейсмической катастрофы, достаточно неопределенно предсказывают, произойдет она или нет. Все эти феномены можно объяснить совсем иными причинами.

Поэтому сейсмологи пытаются теперь учитывать любые возможные предвестия землетрясений, ведь опыт показывает, что полагаться на какой-либо один сигнал ненадежно. Прогноз тем более вероятен, чем больше природных феноменов его подтверждают. Все чаще можно слышать такие прогнозы: с вероятностью в « столько-то процентов» в ближайшие «столько-то лет»в этом районе или городе произойдет землетрясение. Но разве поможет это вовремя спасти людей от грозящей им беды?

Между тем ученые убеждаются, что в различных районах планеты признаки нарастания сейсмической активности разнятся. Ведь и литосферные плиты ведут себя по-иному на всех широтах и меридианах. Так, в Японии одна плита «подныривает» под другую – здесь зона субдукции, а в Калифорнии две плиты движутся параллельно друг другу, соприкасаясь при этом. Можно предположить, что сейсмическую активность в обоих регионах будут сопровождать разные феномены. Сильные и слабые землетрясения могут подчиняться различным закономерностям. Например, если магнитуда землетрясения будет равна 7, то, может быть, бесполезно ожидать тех же предвестий, что и в канун землетрясения, чья магнитуда равна 5?

В последние годы предлагаются все новые методы прогнозирования сейсмической активности. Пока на этом пути есть и многочисленные неудачи, и некоторые успехи. Но об этом – отдельный разговор.

Как можно определить приближение землетрясения?

Так какие же феномены знаменуют стихийную активность земных недр? Попробуем рассмотреть некоторые из них по отдельности. Начнем с сигналов, улавливаемых сейсмографами. В недрах Земли явно что-то начинает происходить. Что это может быть?

Специалисты полагают, что незадолго до удара стихии меняется картина микросейсмической активности. Ведь Землю постоянно «трясет». Каждый год приборы регистрируют несколько миллионов неприметных для нас землетрясений. Возможно, по характерной картине их распределения удастся проследить за тем, как стихия собирается с силами, готовится нанести особенный удар. Во всяком случае, в Международном институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН, созданном на базе научной группы, существовавшей в Институте физики Земли с 1960-х годов, давно занимаются этим. Подобная методика особенно хороша тем, что позволяет вести наблюдения, находясь на большом расстоянии от эпицентра землетрясения.

Каждый год приборы регистрируют несколько миллионов неприметных для нас землетрясений

Возможно, в ближайшее время мы научимся предсказывать хотя бы некоторые подводные землетрясения. Американский геолог Джеффри Макгир, анализируя сведения, собранные за последние годы, обратил внимание на то, что землетрясениям в районе хребтов в восточной части Тихого океана предшествуют небольшие подземные толчки. Они становятся предвестиями главного удара стихии. Так, перед землетрясением, имевшим магнитуду 5,4, наблюдались подземные толчки с магнитудой не менее 2,5.

Исследователи даже провели мысленный эксперимент. Обрабатывая сведения о сейсмической активности в этой части Тихого океана за 1996—2001 годы, они всякий раз, когда обнаруживали подземные толчки подобной силы, прогнозировали, что через час в радиусе 15 километров непременно должно было состояться более мощное землетрясение. Так они предсказали задним числом шесть из девяти самых крупных землетрясений в окрестностях этих подводных хребтов в указанные годы.

Еще один метод прогноза чуть ли не навеян библейскими откровениями. «Будут большие землетрясения по местам, и глады, и моры, и ужасные явления, и великие знамения с неба» (Лк. 21: 11). В самом деле, в канун сильного землетрясения, разразившегося на Аляске 27 марта 1964 года, не только «малые мира сего», но и ученые видели «великие знамения с неба». Впоследствии специалисты признали, что иногда незадолго до подземных ударов меняются электромагнитные свойства ионосферы. Не поможет ли это вовремя предсказать беду?

На примере нескольких землетрясений – в частности, в Мексике (21 января 2003 года) и индийском штате Гуджарат (26 января 2001 года) – российский ученый Сергей Пулинец показал, что за 5—7 дней до катастрофы в ионосфере меняется концентрация свободных электронов, а это влияет на качество сигналов системы спутниковой навигации. Но выяснилось и другое: это случается вовсе не перед каждым всплеском сейсмической активности. Кроме того, на результаты измерений, то есть на уровень сигнала GPS, влияют и бури на Солнце. Использовать данный метод все равно что заниматься астрономическими наблюдениями, находясь на палубе корабля, где малейшая качка вносит погрешность в окончательный результат.

Итак, составление точного прогноза пока невозможно, но механизм явления в общих чертах понятен ученым. Напряжение в земной коре достигает максимальной величины уже за несколько дней до землетрясения. Возникают небольшие трещины, которые заполняются грунтовой водой. Сквозь них просачиваются и струйки радиоактивного газа радона, испускающего альфа-лучи, а те ионизуют молекулы воздуха. Создается аномальное электромагнитное поле. Его напряженность выше, чем обычно. Поэтому и содержание свободных электронов тоже становится иным.

Ученые НАСА также убеждены в том, что приближение крупных землетрясений можно предсказывать по изменению электрической активности в ионосфере. Существует « четкая корреляция между электрическими сигналами в атмосфере и землетрясениями». В таком случае в не столь отдаленном будущем возможно создание всемирной системы оповещения о землетрясениях – наподобие той, что наблюдает за цунами в различных районах Мирового океана. Для этого достаточно вывести на орбиту сеть спутников, которые станут следить за атмосферными явлениями.

Еще один любопытный природный феномен. За шесть дней до сильного землетрясения в штате Гуджарат (оно унесло жизни около 20 тысяч человек) спутники зафиксировали повышение температуры почвы в этом районе (наибольший ее рост составил 4°). Самое удивительное, что отмечено это было именно там, где впоследствии ударила стихия, – вдоль главной линии разлома. И такое наблюдалось не раз.

Возможно, подобное повышение температуры происходит перед каждым землетрясением. Как показывает анализ сведений о температуре почвы и нижних слоев атмосферы, собранных метеорологическими спутниками в регионах, где вскоре происходили землетрясения, эта тепловая аномалия охватывает круг радиусом примерно 100 километров от эпицентра катастрофы. Впрочем, подобный метод все-таки не позволяет надежно предсказывать удар стихии. На него можно полагаться только в том случае, если небо в зоне будущего землетрясения все время остается безоблачным, а на земле нет высокой растительности, например кустарника или леса. Это – идеальный метод выслеживания коварной стихии, а потому повсюду, где до идеала далеко, пробуждение Сейсмоса и впредь будет неожиданным. Говорить о том, что нам вскоре удастся на основании этого метода точно предсказывать начало землетрясения, – все равно что гадать на кофейной гуще.

Украинский астрофизик Василий Ивченко предложил другой метод прогноза – наблюдение за верхними слоями атмосферы. В его работе были учтены 234 землетрясения, происшедшие в 1990-х годах. Из представленных им сведений видно, что примерно в сотне километров от поверхности Земли за несколько часов до удара отмечалось повышение температуры. Однако и эта работа не дает надежды на то, что скоро появится чудесный метод, спасающий нас от бед. Участница исследования Людмила Козак подчеркивала: «К сожалению, нам не удалось доказать, что температура повышается перед каждым землетрясением, и, кроме того, мы даже не можем утверждать, что всякий раз, когда температура в верхних слоях атмосферы растет, за этим последует землетрясение».

Еще одна проблема кроется в том, что ученые не могут объяснить механизм температурных перепадов. Почему становится теплее, когда стихия готовится нанести удар? Почему прогревается воздух высоко над землей? Некоторые умозрительно говорят о «локальном парниковом эффекте», рассуждая о «газах, поднимающихся над землей в канун удара стихии». Якобы из недр планеты выдавливаются разогретые газы. Они расширяются, порождая волну, которая, миновав тропопаузу, достигает верхних слоев атмосферы, где возникают вихревые потоки – они и разогревают воздух. Очень туманно и путано.

…Похоже, что сами стихии неба, земли и воды составили заговор против ученых, стремящихся понять загадочный ход землетрясений. Природа не хочет раскрывать свои тайны. Или все же какие-то сигналы доподлинно точно сообщают нам, что совершается в недрах планеты? Одним словом, можно ли предсказать землетрясение? Сами ученые называют ответ на этот вопрос «священным Граалем» сейсмологии. Есть много путей, ведущих в сторону этой цели. Но…

Могут ли животные предсказывать землетрясения?

С античных времен известно, что животные предчувствуют землетрясения. Почему? До сих пор это не удавалось объяснить. Новые гипотезы позволяют понять, почему змеи, птицы и собаки проявляют беспокойство, когда подземная стихия грозит сотрясти ту или иную страну.

Еще древнегреческий историк Диодор Сицилийский рассказывал о сверхъестественном чутье животных. В 373 году до нашей эры сильнейшее землетрясение разрушило город Гелику, лежавший на берегу Коринфского залива. Море, нахлынувшее после катастрофы, поглотило разрушенный город, которому предвещало беду множество животных.

За пять дней до удара стихии всполошились крысы, змеи и жуки. Целыми полчищами они направились в соседний городок, находившийся в стороне от моря. Они оказались в безопасности. Смерть ожидала лишь людей, не поверивших дурному знамению.

Римляне, как и греки, тоже знали о том, что «животные пророчат несчастье». Когда беспокойство охватывало собак, гусей и лошадей, заседание сената – осторожности ради – проводили на открытом воздухе.

В наши дни многие люди, живущие в сейсмически опасных районах, внимательно следят за поведением домашних животных. Крестьяне в Андах, например, держат дома канареек, которые играют роль примитивных сейсмографов. «Примитивный» не значит ненадежный. Почувствовав скорый подземный удар, канарейки не находят себе места и отчаянно машут крыльями.

Крестьяне в Андах держат у себя дома канареек, которые играют роль примитивных сейсмографов

Порой чувствительность животных может стать для них роковой. В 1783 году в городе Мессина на Сицилии произошло мощное землетрясение; за ним последовали новые подземные толчки. Всякий раз перед афтершоком (повторным ударом) собаки поднимали лай. Сейсмические удары становились все слабее; лай не умолкал. Наконец, нервы горожан не выдержали. Решено было перестрелять собак, хотя они лишь честно предупреждали об опасности.

Ученые довольно скептично относятся к «сейсмическому чувству» животных. Они предпочитают полагаться на показания сейсмографов и больше доверяют околоземным спутникам, чем соседским псам. Впрочем, принято считать, что до сих пор ученым удалось предсказать крупное землетрясение лишь однажды, причем помогли им не ультрасовременные приборы, а опять же… животные.

Случилось это в Китае. В 1974 году «председатель Мао» объявил в стране очередную кампанию – «народную войну» землетрясениям. Поводом послужило заявление ученых о том, что в ближайшие два года в провинции Ляонин произойдет крупное землетрясение. По радио и в газетах, на производственных собраниях и школьных занятиях повторялось, что «надо присматриваться к поведению домашних животных».

За неимением подлинно научного метода присматривались. За несколько недель на эту «народную войну» было призвано свыше 100 тысяч добровольцев. Они доносили обо всех подозрительных фактах. В первые дни февраля 1975 года в районе городка Хайчэн и впрямь стало твориться что-то необычное. Всюду видели змей, выползавших из пещер, где они зимовали, и замерзавших прямо на дороге. Уровень грунтовых вод стал меняться. Не к добру это, говорили старики.

День 4 февраля 1975 года, казалось, стал триумфом предсказательной сейсмологии. Власти КНР сообщили, что благодаря своевременной эвакуации удалось спасти жителей города Хайчэн, едва не ставших жертвами разрушительного землетрясения (магнитуда 7,3). Своевременный прогноз позволило сделать поведение животных. Впрочем, 20 лет спустя сейсмолог Цинна Ломниц из университета Мехико на страницах своей книги «Основы прогнозирования землетрясений» назвал рассказ о «поразительном прогнозе китайских ученых» пропагандистским трюком. По его словам, жители стали покидать дома потому, что их напугал сильный подземный толчок. Так что причины благодарить родную партию и лично товарища Мао Цзэдуна не было.

Что ж, Китай в то время оставался очень закрытой страной. Из-за великой стены китайского социализма до остального мира долетали лишь хорошие новости. В любом случае год спустя обнаружилось, что даже знатоки китайских недр не могут провидеть будущее. В 150 километрах к югу от Пекина, в Таншане, произошло землетрясение, к которому никто не был готов. По официальным данным, погибло около четверти миллиона человек, а по неофициальным, от 600 до 800 тысяч человек (разнятся и сообщения о его магнитуде: 7,8 и 8,2). Позднее Китай модернизировал свою экономику и науку. Местные ученые стали изучать сейсмическую активность так же, как их западные коллеги, – с помощью приборов. Систематические наблюдения за животными прекратились.

Долгое время никто не мог объяснить, почему животные проявляют беспокойство незадолго до землетрясения. Что особенного они чувствуют? Что заставляет их метаться и паниковать? Откуда они могут догадываться о коварстве подземных ударов? Они же не видели никогда землетрясений! А может быть, какие-то побочные явления, сопровождающие подземный удар, пугают их?

Предполагалось, например, что животные ощущают форшоки – слабые подземные толчки, предваряющие главный удар подземной стихии. Однако форшок и основной сейсмический удар порой разделяют считаные секунды. А вот животные выказывают тревогу иногда за 20 часов до катастрофы, когда никаких предварительных толчков нет.

А что, если им подсказывает беду обоняние или слух? Они чуют какие-то газы, выделяющиеся из земных недр, или слышат акустические сигналы, доносящиеся из глубины? Но и это неверно. Вот ведь птицы – и слух, и обоняние у них не лучше нашего, а замечают подземные раскаты быстрее нас. Особенно чувствительны к землетрясениям мелкие зверьки и водные животные.

Может быть, незадолго до землетрясения меняется уровень атмосферного электричества и это беспокоит животных? Да, меняется. В этом убедился еще известный немецкий естествоиспытатель начала XIX века Александр Гумбольдт. Сейчас мы достаточно хорошо знаем, как действует на животных скопившееся в атмосфере электричество.

При вдыхании положительно заряженных аэрозолей в организме животных начинают выделяться гормоны, вызывающие резкие перепады настроения, а также тошноту.

Шерсть зверей заряжается электростатическим электричеством. На это особенно остро реагируют мелкие зверьки, у которых отношение площади поверхности тела к его объему очень велико.

Водные животные чувствительны к заряженным частицам, поскольку вода – хороший проводник электричества.

В закрытых помещениях содержание заряженных частиц выше, чем на воздухе, поэтому животные пытаются вырваться из клеток, выбегают из дома, выбираются из пещер.

Следует, впрочем, упомянуть, что животные проявляют беспокойство и перед грозой или бурей, когда в воздухе тоже «разлито электричество». А значит, ожидая от них «сейсмических новостей», мы можем часто обманываться.

И все-таки идея предсказывать землетрясения с помощью животных отнюдь не отвергнута. Конечно, речь идет не о том, чтобы при каждом странном лае собаки опрометью мчаться из дома, боясь, что стены его сейчас рухнут. Другое дело, если сразу несколько животных разных видов проявляют необъяснимое беспокойство. Это должно настораживать. Вот почему работники зоопарков, расположенных в сейсмически опасных регионах, могли бы взять на себя и обязанности сейсмологов. В конце 1960-х годов, например, на территории зоопарка в китайском городе Тяньцзинь была создана сейсмологическая станция. Эксперимент оказался успешным. Подобные опыты стоило бы продолжить.

Опасны ли тихие землетрясения?

Землетрясения не всегда происходят в одночасье и сопровождаются громадными жертвами и разрушениями. Иногда они совершаются бесшумно, в течение многих недель, а то и месяцев, не причиняя видимого ущерба. Однако их безобидность обманчива. Даже тихие землетрясения могут порождать губительные цунами, а иногда приводят впоследствии к самым настоящим землетрясениям.

Летом 1999 года на западном побережье США и Канады, между Ванкувером и Сиэтлом, наблюдалось мощное землетрясение. Его магнитуда, как подсчитали, равнялась 6,7 – этого хватило бы, чтобы нанести немалый урон обоим городам. О таких подземных ударах помнят десятилетиями – когда на руинах опустошенных улиц давно уже вырастут новые кварталы. Этот же разгул стихии, вопреки его ярости, остался памятен лишь ученым; он не выдал себя даже звяканьем посуды в шкафу. Вся энергия, накопившаяся в недрах Земли, распылилась бесшумно, словно унесенная легким ветерком. Да и продолжалось это событие не считаные секунды, когда удар, взрыв, грохот… а много дней подряд, пока все, что было накоплено, не вытекло тихо, как вода из прохудившегося ведра. Даже ученые заметили этот катаклизм только месяц спустя, когда приборы спутниковой навигации показали, что территория площадью 15 тысяч квадратных километров сдвинулась на 2 сантиметра. Подобный феномен получил название «тихого землетрясения». Впервые его удалось наблюдать в конце 1990-х годов к западу от Японии – там, где Филиппинская плита погружается под Евразийскую.

Даже тихие землетрясения чреваты самыми губительными последствиями

Открытие такого рода явлений стало возможным именно благодаря системе спутниковой навигации, позволяющей определить с точностью до миллиметров положение любой точки на нашей планете. С начала 1990-х годов геологи используют ее для наблюдения за сейсмически опасными регионами и действующими вулканами. К их удивлению, выяснилось, что приборы фиксировали незначительные перемещения земной коры, которые никак не были связаны ни с землетрясениями, ни с извержениями вулканов. И все же эти незначительные «подвижки» коры выглядели настоящей иллюстрацией сейсмической активности. Они периодически происходили вдоль границ, разделявших литосферные плиты. Внезапно те приходили в движение и столь же неожиданно останавливались. Подчас скорость перемещений достигала нескольких сантиметров в день.

Одно из первых таких землетрясений, зафиксированных учеными, наблюдалось на острове Гавайи в ноябре 2000 года на глазах у тысяч туристов, которые, впрочем, ничего не заметили, ведь его не сопровождали подземные толчки. На первый взгляд здесь вообще ничего не изменилось. Лишь показания приборов подтвердили, что южный склон вулкана Килауэа, полюбоваться которым неизменно стекаются толпы отдыхающих, оказался ближе к морю, чем прежде. Две тысячи кубических километров горных пород подползли к воде так тихо, что никто не определил на глаз их маневр. Даже сейсмографы не заметили мягкую поступь вулкана. Если бы такой дрейф стал результатом настоящего землетрясения, его магнитуда составила бы 5,7.

Однако этот безобидный на первый взгляд дрейф целой горы со временем может привести к чудовищным последствиям. Склон вулкана когда-нибудь так же незаметно подползет к морю настолько близко, что неминуемо рухнет, оторвется от остальной горы, и тогда его падение породит волну-убийцу – цунами. Декабрьские события 2004 года показали, насколько опасной она может быть. В компьютерной модели волна гавайского цунами достигала в высоту даже 300 метров! На короткое время она накрывала соседний остров Мауи от одного берега до другого, рассекая его на два небольших островка. Впрочем, вероятность такого исхода мала. По расчетам ученых, эти события повторяются на Гавайских островах раз в сотню тысяч лет (называют и цифру – 10 тысяч лет). Нечто подобное может происходить не только на Гавайях, но и на островах Галапагос в Тихом океане или острове Реюньон в Индийском океане.

За последнее десятилетие геологи зафиксировали еще несколько тихих землетрясений и даже разобрались в причинах, порождающих их. Что же заставляет громадные глыбы литосферы бесшумно передвигаться, словно «привстав на цыпочки»?

Обычно, когда одна плита напирает на другую, им не так легко разойтись. Плиты ломаются, как кости, и, содрогаясь, тело города, оказавшегося в очаге катастрофы, грузно падает, встряхиваясь всеми стенами зданий. Во время же тихого землетрясения плиты, намертво сцепившиеся друг с другом, неожиданно выскальзывают из этих стальных объятий, расходятся в стороны, будто борцы, остановленные судьей. Именно это и происходило в США и Канаде с 18 августа по 22 сентября 1999 года. Месяц с лишним здесь длилась катастрофа – так долго, что от ее грозного призрака не осталось даже видимости. Одна плита плавно отодвинулась от другой, не поранив ее.

С тех пор американские и канадские сейсмологи каждые 13—15 месяцев регистрируют на северо-западе США и в соседних районах Канады примечательный феномен, получивший название Episodic Tremor and Slip , а именно эпизодическую вибрацию и скольжение. В среднем за пару недель плиты смещаются на 3—5 миллиметров.

Очевидно, у земной коры гораздо больше возможностей снять накопившиеся в ней напряжения. Если бы не этот периодический Slip , то здесь чаще случались бы разрушительные землетрясения. Ведь у побережья Северной Америки плита Хуан-де-Фука погружается под континент. Так, в начале 2007 года за две недели (15 января – 2 февраля), что континент скользил, как по льду, участок упершейся в него плиты Хуан-де-Фука шириной добрых две сотни километров плавно опустился на 5 сантиметров вглубь. Если бы это произошло в течение нескольких секунд, то наблюдалось бы землетрясение, имеющее магнитуду 6. Наверняка часть зданий и других построек обрушилась бы. Однако событие растянулось на полмесяца, а потому никаких бедствий местные жители не испытали.

Впрочем, в некоторых районах планеты те же тихие землетрясения, только усиливают опасность мощного подземного толчка. Ведь пока в том или ином месте одна плита будет потихоньку отползать от другой, где-то по соседству напряжение начнет нарастать, а значит, и повысится вероятность мощного землетрясения. В Японии, например, зона тихих землетрясений непосредственно примыкает к той области, где периодически отмечают очень сильные подземные толчки.

Ученые, исследующие тихие землетрясения, считают их вестниками сейсмических катастроф, которые впоследствии произойдут. Они полагают, что, наблюдая за этим феноменом, можно оценить напряжения, нарастающие на стыке двух литосферных плит. Судя по статистике, каждые 100—600 лет в том регионе, где наблюдаются Episodic Tremor and Slip , происходит мощное землетрясение, имеющее магнитуду 8 или даже 9.

Это относится и к тем памятным – только сейсмологам – летним и осенним дням 1999 года, когда по милости стихии на западе США и Канады ни одна чашка не зазвенела, не задребезжала ни ложка. Той осенью на участке побережья между Ванкувером и Сиэтлом все завершилось традиционным для Голливуда счастливым финалом, но от этого, как подсчитали ученые, стала выше вероятность крупного землетрясения в двух упомянутых здесь городах. Стоит напомнить, что в районе Ванкувера и Сиэтла в последний раз такое наблюдалось 300 лет назад. Если это повторится, тогда уж одной разбитой чашки явно будет мало.

Промышленная деятельность и землетрясения

Причиной землетрясений не всегда бывает противоборство природных сил. Ведь человек, как это ни покажется на первый взгляд невероятным, тоже способен поколебать земную кору, простирающуюся вглубь на десятки километров. По подсчетам ученых, уже более двух сотен заметных землетрясений вызваны нашей промышленной деятельностью. Добыча природного газа и угля, строительство водохранилищ и использование геотермальной энергии – все это может привести к неожиданной активности земных недр. Почти в половине упомянутых случаев подземные удары сопровождали разработку полезных ископаемых в шахтах и рудниках.

Так, 13 марта 1989 года в ГДР, в Тюрингии, обрушились стены штольни, в которой добывали калийные соли. Это привело к землетрясению магнитудой 5,6. Особенно пострадало расположенное по соседству местечко Фёлькерхаузен. Там пришлось снести почти все старинные здания, поскольку они не подлежали восстановлению.

В декабре того же года в австралийском Ньюкасле, близ Сиднея, землетрясение разрушило сотни домов. Вызвано оно было работами на местной угольной шахте, отмечает журнал Earth and Planetary Science Letters . Магнитуда подземного толчка достигла опять же 5,6. Но на этот раз не обошлось без жертв. «Шахтерская стихия» унесла жизни 13 человек; еще 165 человек получили ранения. Несмотря на доводы ученых, руководство угледобывающей компании не признало своей вины, настаивая на том, что катастрофа была вызвана естественными причинами. Между тем, по расчетам экспертов, за эти два столетия из шахты было извлечено около полумиллиарда тонн угля, что заметно изменило напряженное состояние в верхнем слое земной коры. Давление на одном из ее участков стало заметно нарастать – особенно по сравнению с соседними. И вот вдоль ослабленного слоя коры произошел сдвиг.

Нередко подземные удары сопровождали разработку полезных ископаемых в шахтах и рудниках

В начале 2008 года серия землетрясений магнитудой до 4 наблюдалась в одной из земель Германии – в Сааре. Были повреждены здания, напуганы люди. Эти подземные толчки также имели техногенную природу. Они были связаны с ведущейся здесь разработкой угольных месторождений. Сейчас в Сааре или Руре – другом угольном бассейне Германии, где зимой 2007—2008 годов были отмечены три землетрясения магнитудой около 3, – земля источена штольнями и шахтами, как швейцарский сыр – дырками или подземная Москва – туннелями. Как следствие, в некоторых районах обширные участки местности попросту просели, опустившись на глубину до 30 метров.

Работники газовой промышленности тоже умеют будить стихию. Так, в 2004—2005 годах в Северной Германии, где и знать ничего не знали про сейсмическую угрозу, по вине газовиков произошли два землетрясения.

20 октября 2004 года на полпути между Гамбургом и Бременом случилось то, чего не должно было быть по всем научным теориям, – землетрясение, имевшее магнитуду 4,5. Его очаг находился в зоне разработки газового месторождения. В Гамбурге закачались высотные здания, потрескались стены некоторых квартир. Ничего подобного тут не происходило. До сих пор Северная Германия по этой части считалась одним из самых безопасных регионов планеты. Здесь даже минимальная сейсмическая активность редка. Новый подземный толчок не заставил себя ждать. Уже 15 июля 2005 года вновь задрожали дома; магнитуда этого землетрясения составила 3,8.

Причина обоих происшествий вскоре стала очевидна. Вследствие добычи газа напряженное состояние в недрах Земли изменилось. Это привело к тому, что на глубине около 8 километров раскрылись зоны древних разломов, что и вызвало всплеск сейсмической активности, тогда как обычно ее причиной бывает движение литосферных плит.

Что ж, все новые факты убеждают нас в том, что землетрясения в зонах разработки полезных ископаемых – прежде всего, природного газа и угля – зачастую происходят вовсе не случайно. Виной становится человек – поистине геологическая сила природы. Вызванные нами самими катастрофы в сейсмически безопасных регионах могут причинить, кстати, куда больший ущерб, чем обычно. Ведь здесь совсем иные стандарты строительства, никак не рассчитанные на мощные подземные удары.

Между тем, как показывает зарубежный опыт, добыча природного газа часто сопровождается землетрясениями, порой достаточно сильными. Так, газовики Французской республики своим ударным трудом вызвали три землетрясения магнитудой, равной примерно 5, и несколько подземных ударов магнитудой около 4. В Италии еще в 1951 году при разработке месторождения природного газа произошло землетрясение, имевшее магнитуду 5,5. Наконец, в 1983 году достойным ответом разразился газпром Калифорнии – магнитуда 6,5.

К этой же категории техногенных катастроф некоторые специалисты относят и два землетрясения в Узбекистане, в Газли, происшедшие в 1976 году. По их мнению, они были непосредственно связаны с добычей здесь природного газа. Поселок Газли был практически полностью разрушен землетрясением 17 мая 1976 года. Население было предупреждено сейсмологами и предварительным землетрясением 8 апреля, поэтому больших жертв не было. Магнитуда обоих событий равнялась соответственно 7,3 и 7,0. Прежде эта местность считалась «практически безопасной в сейсмическом отношении», отмечал российский сейсмолог Валентин Уломов, автор монографии «Сейсмичность Западного Узбекистана», а потому при строительстве поселка никак не ожидали, что главным инспектором станет… подземная стихия. Последнее землетрясение магнитудой 7,2 зафиксировали 20 марта 1984 года. Как пишет Валентин Уломов, «не исключено также, что интенсивная откачка газа из земных недр на Газлийском месторождении явилась спусковым крючком для сброса накопившихся к этому времени гигантских тектонических напряжений в земной коре этого района».

Как правило, газодобывающие компании ничего не хотят слышать о том, что их деятельность может привести к сейсмической катастрофе, и отказываются принимать какие-либо меры. Увы, люди проявляют поразительную беспечность, кажется, делая все возможное, чтобы техногенная катастрофа состоялась. Мы просто отказываемся верить в то, что мы сами, своими силами, можем вызвать крупное землетрясение.

Возможно, частично техногенной катастрофой является и страшное по своим последствиям землетрясение 2008 года в Сычуани. Такое предположение высказали китайские ученые. Они обращают внимание на то, что незадолго до катастрофы здесь же, в Сычуани, близ города Дуцзянъянь, было завершено строительство новой дамбы водохранилища. Очень вероятно, признается Фан Сяо, главный инженер группы геологических изысканий провинции Сычуань, что, не будь этой дамбы, сила землетрясения была бы значительно меньше, да и произошло бы оно лет через сто—двести.

Между тем в последние десятилетия во всем мире неуклонно расширяется разработка полезных ископаемых. Строится все больше водохранилищ. На покоренных нами реках, как и в подземных кладовых, мы ведем себя очень бесцеремонно, не считаясь с силами природы, что дремлют в толще камня. Мы, сами того не ведая, ослабляем вековые опоры, на которых стояли наши города и поселки, создаем для них постоянный источник угрозы. Так что впору говорить о «геомеханическом загрязнении» планеты. Нам следует быть осмотрительнее, потому что природа всегда нанесет ответный удар. За нашу беспечность нам воздастся сторицей.

Откуда берутся чудовищные волны?

Волна взялась ниоткуда. Взметнулась к небу, заслонив солнце. В следующую секунду она готова была обрушиться на корабль, оказавшийся у нее на пути…

С незапамятных времен моряки травят байки о громадных волнах, «волнах-убийцах». Они настигали суда то близ мыса Доброй Надежды, то у берегов Аляски. Они появлялись из ниоткуда, разбивали в щепы корабль и снова скрывались, словно призраки, вырвавшиеся из ада.

По морям-океанам и впрямь рыщут «волны-убийцы», неутомимые, как акулы

Вплоть до недавних пор эти истории считали досужими россказнями. Лишь в 1995 году ученые признали, что подобные волны существуют. Этому способствовали два события.

Во время шторма, разыгравшегося в ночь на 1 января 1995 года, автоматический регистратор волн, установленный на норвежской нефтедобывающей платформе Draupner-E в Северном море, зафиксировал волну высотой 26 метров. Девять месяцев спустя, 11 сентября, британский лайнер «Королева Елизавета II», следовавший из Шербура в Нью-Йорк, в районе Ньюфаундлендской банки столкнулся с гигантской волной.

Так, стало быть, по морям-океанам и впрямь рыщут «волны-убийцы», неутомимые, как акулы. Да и встречаются они гораздо чаще, чем полагали – их никак не внести в «Красную книгу географии». Однако их природа по-прежнему таит немало загадок.

Как они возникают? Можно ли предсказать их появление? Как защитить корабль и людей от ударов подобных волн? Что говорит об этом современная наука? Почему спокойная морская гладь может внезапно превратиться в клокочущий ад? Чем можно объяснить появление волн высотой 40 метров? Уж никак не силой ветра, взрывающего равнину моря! Но именно эти волны вселяют страх в души моряков.

Расчеты показывают, что на каждые 10 тысяч волн приходится одна гигантская волна. Возникает она в считаные секунды. Ее следует отличать от цунами. Последние зарождаются при внезапном сотрясении морского дна. «Волна-убийца» образуется на поверхности воды. В открытом море она встает стеной, а достигая суши, спадает. Если корабль встретится с такой волной, он может перевернуться, а то и пойти ко дну.

Заглянем в статистику знаменитой страховой компании «Ллойд». Возьмем для примера такую памятную дату, как 2000 год. Тогда затонули 167 кораблей, из них как минимум 81 корабль пошел ко дну в плохую погоду. По мнению ряда ученых, значительную часть их погубили гигантские волны. Другие более осторожны в своих оценках, но и они полагают, что каждый год не менее десятка кораблей становятся жертвами этих волн.

По-видимому, «волны-убийцы» – причина таинственного исчезновения кораблей во многих районах планеты, в том числе в знаменитом Бермудском треугольнике. Экипажи этих судов были так поражены внезапным появлением волны высотой 20—40 метров, что забывали подать сигнал «SOS».

Возможно, именно так в сентябре 1980 года затонуло грузовое судно «Дербишир». Этот английский корабль длиной 295 метров, с экипажем в 44 человека, исчез у берегов Японии, не подав никакого сигнала об аварии. Может быть, он был потоплен гигантской волной? За всю историю мореплавания это было самое большое судно, затонувшее по неизвестной причине.

Какие же волны принято называть «убийцами»? Критерием служит так называемая «значимая высота волны». Это – средний показатель высоты 33 самых больших из 100 набегающих одна за другой волн. Специалисты называют волну гигантской, если ее высота вдвое превосходит этот показатель.

Однако гигантские волны бывают разными. Так, «толстяки» – это одиночные громадные волны. Они гораздо выше соседних волн. Встречаются они даже в Балтийском море.

«Три сестры» – это три накатившиеся подряд высокие волны. Впадины, разделяющие их, очень узки, а потому корабль не успевает подняться на гребень второй, а тем более третьей волны и оказывается захлестнут ими. Похоже, именно такая череда волн налетела на корабль «Королева Елизавета II» и срезала, словно ножом, большинство палубных построек.

Наконец, «белыми стенами» называют чрезвычайно крутые, почти отвесные одиночные волны; за которыми следует очень глубокая впадина.

Эти три типа волн отличаются друг от друга не только внешне, но и, по-видимому, имеют разное происхождение. Однако это только догадка. Ученые не располагают теорией, которая могла бы объяснить происхождение всех известных нам гигантских волн.

Еще несколько лет назад предполагалось, что гигантские волны возникают лишь в результате наложения нескольких «нормальных» волн. Одни движутся быстрее других и нагоняют медленно катящиеся перед ними волны. Они сливаются, громоздятся друг на друга, вздымаясь на 30—40 метров ввысь.

Вероятно, так порой и бывает. Однако чаще всего действуют дополнительные факторы, которые превращают «нормальные» волны в морских монстров. В некоторых районах океана такие волны встречаются особенно часто, например, в окрестности Флориды, заливе Аляска, близ оконечности Южной Америки, в районе мыса Горн, а также к юго-востоку от Японии и у юго-восточного побережья Южной Африки.

Компьютерные модели показывают, что такие волны зарождаются, прежде всего, близ побережья, где морские течения часто меняют свое направление и где глубина моря так же часто меняется. Так, в районе мыса Доброй Надежды течение Агульяс, стремящееся в южном направлении, сталкивается со штормовыми волнами, нагоняемыми из Атлантического океана или от берегов Антарктиды. По-видимому, эти «маневры» и порождают волны чудовищной высоты. Примерно таков же механизм образования их и в Северной Атлантике. Там к их появлению причастен Гольфстрим.

Так бывает в шторм. Но почему гигантские волны порой появляются и в спокойную погоду?

Американские исследователи Бенгт Форнберг и Бенджамин Уайт предложили математическую модель, описывающую этот процесс. По их версии, происходит примерно то же, что бывает, когда линза фокусирует свет. Только здесь в качестве линзы выступают обширные участки моря, где возникают завихрения волн. Они и «фокусируют» отдельные волны, превращая их в подобие девятого вала.

Так что ожидает судно при встрече с «волной-убийцей»? У грузовых кораблей самой уязвимой частью являются погрузочные люки. Ведь их сооружают в расчете на максимальную волну высотой 20 метров. Под тяжестью громадной волны, захлестнувшей палубы, они сминаются, словно картон. Трюм моментально наполняется водой, и судно тонет.

У круизного корабля главный удар приходится на мостик. Сразу выходит из строя электрооборудование, глохнет двигатель. Корабль теряет способность маневрировать, он, словно игрушка, мечется среди волн. Морякам и пассажирам остается лишь ждать развязки этой жестокой истории.

Нижние площадки нефтедобывающих платформ сооружают на высоте 35 метров над поверхностью воды. Поэтому они, как правило, защищены от удара «волн-убийц». Но бывают и исключения. Один из таких случаев произошел 15 февраля 1982 года в районе Ньюфаундленда, на платформе, принадлежавшей концерну Mobil Oil . Гигантская волна опрокинула и затопила ее. Погибли все 34 человека, работавшие на платформе.

Как отмечают ученые, «в определенных районах океана можно оценить риск появления одиночных гигантских волн и в случае, если морским судам будет грозить опасность, можно передавать сообщения об этом в метеосводках». Например, «23 апреля в Бискайском заливе, 44° северной широты, 5° западной долготы, ожидается появление “толстяка” высотой 35 метров. Во избежание неприятностей следует покинуть указанную зону или принять соответствующие меры безопасности».

Когда приходит «портовая волна»?

Откуда-то издали доносится рокот, словно шум приближающегося самолета. И вдруг над горизонтом вздымается волна. Она так высока, что в ней вскоре тонет весь небосвод. С неотвратимостью струйки песка, выбегающей из перевернутых часов, она наплывает на берег. Перемахивает деревья, выщипывая их, как травинки. От этой стены воды отражаются крики, брошенные бегущими. Другие лишь молча ввертываются в седую, как смерть, пучину, чтобы тут же исчезнуть в ней навсегда. Так очевидцы, которым посчастливилось пережить цунами, описывают минуты своего второго рождения, ставшие последними для многих тысяч людей.

Ни одно стихийное бедствие не коварно так, как цунами. Неожиданно появившись – в спокойную погоду, при полном штиле, – эта волна обрушивается на берег, уничтожая на своем пути все живое.

7 июня 1692 года пиратская столица Порт-Ройял, располагавшаяся неподалеку от нынешней столицы Ямайки, вначале была разрушена землетрясением, а потом смыта гигантской волной. Погибло около 5 тысяч человек – большая часть жителей города.

1 ноября 1755 года после мощного землетрясения на западное побережье Португалии, Испании и Марокко обрушилось цунами. Больше всего пострадал Лиссабон. Погибло около 70 тысяч человек, причем большая часть из них – это жертвы волны, захлестнувшей город.

Особенно памятно Великое цунами 2004 года. Тогда, 26 декабря после землетрясения магнитудой 9,1 в Индийском океане (его эпицентр находился в 85 километрах от северо-западного побережья Суматры) произошла одна из самых страшных природных катастроф в истории человечества. Жертвами цунами в Юго-Восточной Азии и Восточной Африке стали не менее 231 тысячи человек. В одной лишь Индонезии погибло свыше 165 тысяч человек.

Ученые давно предупреждали об угрозе цунами, ведь почти половина населения планеты живет на побережье океана. Но чувство опасности притупилось. «Древний душегубец», океан в наш технический век казался прирученным.

А ведь цунами – не такое уж редкое стихийное бедствие. Чаще всего эта волна зарождается на просторах Тихого океана (79 % случаев). В ХХ веке только на Гавайские острова она обрушивалась 13 раз. Но что мы знаем о цунами? Что порождает эту убийственную волну? Можно ли предсказать ее появление?

В переводе с японского «цунами» означает «портовая волна». Так прозвали «волну-убийцу» японские рыбаки. Сколько раз бывало так, что, вернувшись в родной городок или деревню после лова рыбы, они заставали здесь страшное разорение. Немногие выжившие говорили о чудовищной волне, которая поднялась из моря и уничтожила все вокруг. Ужас и изумление рыбаков были особенно велики еще и потому, что, находясь в открытом море, они не видели ни одной волны, которая могла угрожать хотя бы их судну.

Ученые давно предупреждали об угрозе цунами, ведь почти половина населения планеты живет на побережье океана

В принципе, цунами – волна, возникшая случайно. Представьте себе тазик, полный воды. Если поставить в него ногу, вода выплеснется. Произойдет цунами в одном, отдельно взятом водоеме. В природе роль человека играет океаническое дно. Резкое перемещение одного из участков дна порождает громадную волну. Происходит такое при подводном землетрясении (в 90 % случаев), оползне, извержении подводного вулкана или же – в чрезвычайно редких случаях – при падении в море крупного метеорита. Стоит отметить, что вызвать цунами может лишь землетрясение магнитудой, равной 7 и выше. Поэтому, как подсчитали ученые, лишь одно землетрясение из 100 порождает цунами.

Скорость цунами зависит от глубины моря. Чем оно глубже, тем быстрее движется волна. Так, в Тихом океане, где глубина составляет в среднем 5000 метров, волна развивает скорость до 800 километров в час. Обычные волны перекатываются со скоростью от 8 до 100 километров в час.

В открытом море высота цунами не превышает нескольких десятков сантиметров. Близ пологого берега волна вздымается; ее кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию воды, вставшей стеной. Ее высота здесь составляет, как правило, метров десять. Словно громадный каток, она проносится по суше на сотни метров в глубь побережья.

Известен случай (24 апреля 1971 года), когда высота цунами у берегов японского острова Исигаки достигла 85 метров. Расчеты показывают, что во фьордах высота «портовой волны» может доходить и до 100 с лишним метров. Когда же после землетрясения в воду фьорда обрушится целая скала, это может породить волну невиданной высоты – мегацунами. Так, в 1958 году в бухте Литуйя-Бей у побережья Аляски возникла волна высотой 530 метров.

Надежной защиты от цунами нет. Никакие дамбы и волнорезы не способны оградить от этих волн. Разве что остается не строить дома и города в прибрежных долинах, поскольку волну высотой в пару десятков метров остановить невозможно.

Между тем цунами может угрожать не только далеким тропическим странам, но и Европе. Так, несколько лет назад была обнародована компьютерная модель, в которой цунами возникало после обрушения склона вулкана Кумбре-Вьеха на острове Пальма (Канарские острова). Часть склона уже сдвинулась на 4 метра во время последнего извержения вулкана в 1949 году. По расчетам британских и американских геологов, если в море рухнет весь склон, то через 9 часов волна высотой 20 метров достигнет пологого побережья Флориды, а берега Англии и Испании захлестнут волны высотой от 3 до 7 метров.

Другой пример. Восемь тысяч лет назад мощное цунами опустошило берега Норвегии, Шотландии, Фарерских и Шетландских островов. Так, на островах его следы обнаружили в 20 и более метрах выше тогдашнего уровня моря. Причиной его стал оползень подводного склона у побережья Норвегии. Возник же он, вероятно, потому, что растаял слой метанового льда, скреплявший склон. Подобное может повториться и в наши дни. Ведь у берегов Норвегии находятся крупные месторождения гидрата метана, чувствительного к глобальному потеплению.

Угрозу цунами часто недооценивают. Страшным пророчеством теперь звучат слова американского океанографа Уолтера Дадли из университета города Хило (Гавайские острова), сказанные им в интервью журнала Spiegel весной 2004 года: «Уже давно в Хило не было ни одного крупного цунами, и это опасно. Ведь постепенно уходят те немногие, что еще на собственном опыте знают, как заметить приближение цунами и как правильно вести себя».

Долгое время люди с равнодушием вглядывались в даль океана. И вот он проявил норов. Обрушился лютым зверем. Самое трагичное, что этот зверь предупреждает людей за несколько часов до того, как напасть, и из его когтей легко выскользнуть, заметив угрозу.

В тот декабрьский день 2004 года, когда сотни тысяч людей в Индонезии, Шри-Ланке, Таиланде занимались будничными делами, в Интернете уже можно было найти известие о землетрясении близ Суматры. Если бы в Восточной Азии тогда имелась система оповещения о цунами, то большинство людей удалось бы спасти. Волна достигла побережья Малайзии и Таиланда примерно через час после землетрясения, а Шри-Ланки – через полтора часа. А ведь всего 15 минут хватило бы, чтобы удалиться от берега на безопасное расстояние. Увы, никто не подумал спасаться бегством, даже когда море по непонятной причине отхлынуло от берега. Вместо этого многие местные жители, веселясь, бросились собирать рыбу и сами стали добычей волны.

В старину такую волну считали Божьей карой. Теперь урон, нанесенный ею, как и подземной стихией, скорее, числится по ведомству людской нерадивости.

Тайны древних цунами

Последние десятилетия мы неизменно живем под знаком катастрофы, с которой надо бороться всему человечеству: мы боимся то «ядерной зимы», то падения на Землю астероида, то коровьего бешенства, то птичьего гриппа – недавних кандидатов на «пандемию века», а вот о цунами забыли.

Большая волна в Канагава. Худ. К. Хокусай

Считалось, что цунами – событие редкое. Даже там, куда обрушилась волна 26 декабря 2004 года, его не ждали. Вот и сами ученые признают, что совершенно недооценивали опасность мощного землетрясения у берегов Суматры, полагая, что оно, скорее, разразится в окрестности Явы. Надежные геологические сведения отсутствовали, ну а последние крупные землетрясения здесь и правда произошли давно, в 1833 и 1797 годах.

Власти азиатских стран, пострадавших от Великого цунами, тоже не могли оценить масштабы скорого бедствия. А ведь были предостережения, были! В конце 2003 года близ побережья Суматры ощущались подземные толчки.

Лишь после катастрофы, унесшей жизни почти четверти миллиона человек, стало понятно, что оно не было чем-то необычным. Подобные цунами обрушивались на берега Восточной Азии и раньше. Анализ геологических отложений, проведенный в Индонезии и Таиланде несколько лет назад, показал, что мегацунами, вероятно, повторяются здесь каждые 600—700 лет. Так, на индонезийскую провинцию Ачех, особенно сильно пострадавшую в 2004 году, чудовищное цунами обрушивалось в период между 780 и 990 годами нашей эры, а также между 1290 и 1400 годами. То же самое подтвердили и компьютерные модели. Именно с периодичностью в 6—7 столетий в Индийском океане происходят землетрясения магнитудой порядка 9,2.

Но опасность сохраняется и в промежутках между этими ударами стихии. Небольшие цунами захлестывают берега Азии и здешние острова через каждую пару лет.

Так, 17 июля 2006 года, после подводного землетрясения, волна высотой 3 метра нанесла удар по южному побережью Явы. Тогда погибло свыше 700 человек. Такая же волна обрушилась на острова Ментавай, лежащие близ Суматры, 25 октября 2010 года. Погибло по меньшей мере 272 человека.

От таких ударов не застрахована и Европа. Когда-то мощное цунами опустошило острова Средиземного моря. В 1956 году греческий сейсмолог Ангелос Георге Галанопулос, изучив окрестности острова Санторин, лежащего в 120 километрах от Крита, заявил, «что здесь произошел гигантский взрыв, по-видимому, самый мощный вулканический взрыв в истории, который породил волну цунами высотой в несколько десятков метров».

Стены вулкана обвалились. Образовалась котловина – кальдера. В эту пустоту хлынуло море. «Достигнув дна полости, – писал Ангелос Галанопулос, – вода мгновенно ринулась вспять. Быстрое перемещение огромных масс морской воды породило волны невероятной высоты. Эти волны затопили берега Восточного Средиземноморья, полностью разрушив все города и селения по всему Эгейскому побережью». Чудовищный урон был нанесен Криту, ведь между ним и Санторином не было ни клочка суши, который мог задержать волну. Флот – основа могущества Крита – был уничтожен. Греки захватили то, что осталось от критских городов. Возможно, эта катастрофа легла в основу легенды об Атлантиде.

С удара цунами началось возвышение Древней Греции. В конце ее истории, как явствует из недавнего открытия, снова, как погребальный колокол, раздался мощный удар цунами. Он не подорвал основы жизни эллинов, уже превратившихся в ромеев. Он лишь похоронил прошлое, уничтожил одно из главных святилищ античного мира.

В Олимпии, расположенной на северо-западе полуострова Пелопоннес, некогда находился знаменитый храм Зевса Олимпийского, украшенный статуей Фидия из золота и слоновой кости. Здесь проводились общегреческие спортивные состязания в честь Зевса – олимпийские игры.

Традиционно считалось, что этот священный город был уничтожен мощным землетрясением, разразившимся в 551 году нашей эры. Удар подземной стихии разрушил стены, защищавшие его от наводнений. Теперь ничто не сдерживало водную стихию. Мощные слои речных наносов скрыли руины храмов и спортивных сооружений. Сейчас высота этого смертного покрова, наброшенного на город, в котором, как нигде в Элладе, кипела жизнь, достигает 8 метров.

После того как древний город оказался отдан на растерзание стихиям, он на удивление быстро исчез, скрылся под землей. Олимпия была надолго забыта. Никто не мог в точности указать, где она находилась. Некоторые ученые полагали даже, что искать ее надо у подножия горы Олимп.

Лишь в 1766 году путешествовавший по Греции англичанин Ричард Чэндлер обнаружил руины Олимпии, а в 1813 году французская экспедиция под руководством Дюбуа приступила к первым раскопкам. Еще тогда археологов удивило, как небольшая речушка Кладей принесла столько песка и ила, что под этими наносами скрылся целый город.

Недавно группа исследователей из Майнцского университета (руководил ими Андреас Фётт) заново приступила к раскопкам Олимпии, пытаясь теперь уже не отыскать древние ценности, а понять причину гибели города. А если Олимпия стала жертвой одного из тех цунами, что иногда обрушивались на берега Восточного Средиземноморья?

Состав отложений, обнаруженных при раскопках, никак не соответствовал тем наносам, которые оставляет река Кладей. Зато выяснилось, что эта местность за последние 7000 лет несколько раз переживала катастрофические наводнения. Теперь о них напоминает толща песка, содержащая многочисленные раковины… морских моллюсков. В последний раз такое случилось в VI веке нашей эры, когда и была разрушена Олимпия. Событие это словно подвело черту под античной историей Греции – подобно тому, как падение Рима под натиском варваров покончило с прошлым латинян.

Сейчас Олимпия находится в 22 километрах от моря, но полторы тысячи лет назад береговая линия пролегала как минимум на 8 километров ближе к городу, чем теперь. Как полагает Фётт, громадная волна, достигнув побережья Пелопоннеса, докатилась до узкой долины, где протекает река Алфей (в нее и впадает речушка, на которой располагалась Олимпия), и, оказавшись здесь, с огромной силой взметнулась ввысь, легко перемахнула гряду холмов – излилась в котловину, разделявшую их, а затем обрушилась на город, лежавший за этой грядой. Олимпия была затоплена, но воды не спешили ее покидать. Ведь русло Кладея было засыпано огромной массой песка, камней и мусора, которые принесла с собой волна. Так, на месте священного города, сверкавшего своей чистотой, на какое-то время простерлось мутное озерцо.

Развенчивая старинное предание, Андреас Фётт утверждает, что здесь не было даже землетрясения. Обычно после такой катастрофы обломки колонн античных храмов лежат в беспорядке один на другом. Здесь же они «утоплены» в груде осадочных отложений.

Очевидно, в восточной части Средиземноморья цунами – достаточно распространенное явление, что объясняется высокой сейсмической активностью в этом регионе. Здесь Африканская плита пододвигается под Евразийскую плиту, а потому снова и снова происходят землетрясения. Иногда вслед за ударом подземной стихии на берега Малой Азии, Леванта, Италии или Греции обрушивается громадная волна, по-хозяйски распоряжаясь тем, что оставил ей человек. В последний раз такое случилось в 1908 году, когда землетрясение и последовавшее за ним цунами уничтожило город Мессину на Сицилии и опустошило его окрестности. Тогда погибло свыше 75 тысяч человек.

Когда просыпаются вулканы?

Извержения вулканов – одно из самых завораживающих явлений природы. Но за этой красотой таится смертельная опасность. Это картинное зрелище, которым хорошо любоваться на фотографиях, несет разрушение, гибель всему живому, оказавшемуся на пути огненного потока. В далеком прошлом люди старались умилостивить богов, разверзающих горы, жертвенными дарами. В наши дни предупредить беду и вовремя эвакуировать людей из опасной зоны пытаются с помощью новейших технологий. Но вулканы неохотно расстаются со своими секретами; они так же непредсказуемы, как и столетия назад.

Ученые давно пытаются понять, как поведет себя тот или иной вулкан, распираемый лавой, но всякий раз он ведет себя неожиданно. Научимся ли мы замечать изменения, которые происходят с вулканом перед извержением, и по ним предсказывать катастрофу? Как оценить вулканическую активность, как ее измерить? Как спрогнозировать извержение?

Люди спят часами, вулканы – тысячелетиями. За долгие века люди, поселившиеся в окрестности вулкана, привыкают к соседству с безобидной горой. Тем ужаснее бывает их прозрение, тем страшнее – пробуждение горы. Время жизни, отведенное человеку, – каких-то 70—80 лет – столь малый срок, что мы не в силах оценить все коварство вулканов, всю опасность, исходящую от них.

Так, на Филиппинах вулкан Пинатубо спал 600 лет. Опустошительные извержения мексиканского вулкана Попокатепетль наблюдались около 5000 лет назад, а также около 1800 и 1200 лет назад.

За последние 300 лет во время извержений вулканов погибло более 260 тысяч человек. Самыми страшными в прошлом столетии оказались 1980-е годы. За 10 лет, с 1980 по 1989 год, от этих бедствий погибло больше людей, чем когда-либо еще в ХХ веке. Одно из них даже на некоторое время изменило климат на планете. После извержения мексиканского вулкана Эль-Чичон в 1982 году средняя температура Земли понизилась на 0,3 °С. Тогда на большую высоту было выброшено огромное облако сернистых газов. Постепенно оно окутало весь земной шар, отчасти поглощая солнечный свет, отчасти отражая его обратно, в космическое пространство.

За последние триста лет во время извержений вулканов погибло более 260тысяч человек

В принципе, любое крупное извержение вулкана влияет на климат нашей планеты. Самый наглядный пример тому – извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года, когда в верхние слои атмосферы попали миллионы тонн серы. Это привело к появлению там множества твердых частичек – аэрозолей, которые отражали какое-то количество солнечного света. Лишь по прошествии нескольких лет частицы сульфатов постепенно осели на поверхность планеты. Как результат извержения средняя температура на Земле на время понизилась на 0,5°.

«Огнедышащие горы» приносят людям немало бедствий, но их окрестности становятся все многолюднее. Так, вблизи мексиканского вулкана Попокатепетль, в радиусе 35 километров от него, живет около миллиона человек, а всего в 60 километрах от него располагается Мехико – столица страны. Там проживает более 20 миллионов человек. Трудно представить себе, какие последствия будет иметь извержение вулкана Попокатепетль для жителей Мехико, к каким жертвам оно приведет.

Геологи считают, что в скором времени здесь произойдет грандиозное извержение вулкана. Точнее говоря, «в ближайшие 150 лет». Не правда ли, несколько расплывчатая дата? Беда может нагрянуть завтра, может – в следующем веке. Точные прогнозы сейчас очень нужны, но пока наши технологии таковы, что ошибка весьма вероятна. Ну а что значит в данном случае ошибка?

Подобную неудачную репетицию извержения уже пережили в августе 1976 года жители острова Гваделупа. Поверив последнему слову науки, власти провели решительную мобилизацию. С острова было спасено 72 тысячи человек, но вулканические бомбы вовсе не просыпались на города и деревни вослед ушедшим. Триумф науки обернулся конфузом. Пожалуй, самое время критически посмотреть на современные методы прогноза подобных катастроф, чтобы понять, насколько им следует доверять.

Наблюдение.Если люди десятилетиями живут в окрестностях вулкана, они – от своих отцов и дедов – постепенно приучаются верно истолковывать любые изменения, происходящие с их норовистым соседом. Если над кратером курится дымок, если время от времени оттуда выплескивается лава, люди поймут, что скоро следует ждать большой беды. Столетиями бывало так, что самые осторожные вовремя покидали обреченную местность, променяв смерть на тяготы скитаний. Еще и в наши дни пристальное наблюдение за вулканом остается, пожалуй, самым распространенным способом предсказать катастрофу. Обычно специалисты вживую осматривают кратеры активных вулканов, чтобы убедиться, скоро ли произойдет извержение.

Измерение деформаций грунта.Известно, что, когда магма поднимается к кратеру, на склонах вулкана появляются многочисленные трещины или глубокие складки. Порой они протягиваются на сотни метров. Затем в течение нескольких часов или суток земля вспучивается или, наоборот, проседает. Вулкан разбухает или вваливается. Разработаны точнейшие способы, позволяющие определить угол наклона вулкана. Если он меняется, быть беде. Высокоточные GPS-приемники позволяют проследить за мельчайшими – до нескольких миллиметров – смещениями почвы в зоне кратера. Поэтому мы можем вовремя заметить, что в магматическом очаге начались какие-то активные процессы и лава может излиться наружу.

Анализ сейсмической активности.Перед извержением вулкана обычно регистрируют нарастание сейсмической активности. Это обусловлено тем, что магма и вулканические газы вынуждены пробиваться наверх через узкие трещины в грунте. При этом поток магмы оказывает огромное давление на окружающие пласты пород. Те растрескиваются и начинают вибрировать. Зачастую сейсмографы, размещенные по склонам и на вершинах горы, отмечают десятки, а то и сотни мини-землетрясений. Анализируя, как меняется характер и интенсивность сейсмической активности, ученые прогнозируют, скоро ли произойдет извержение.

Анализ состава вулканических газов.Из недр вулкана вырываются клубы так называемых «фумарольных газов». Если их химический состав меняется, все может кончиться извержением. Когда вулкан спит, над ним поднимаются в основном серные пары. Если давление в недрах горы нарастает и приближается извержение, вулкан выбрасывает клубы углекислого газа и водяные пары. По изменениям концентрации диоксида серы и углекислого газа можно судить о процессах, происходящих в магматическом очаге.

Измерение температуры.Перед извержением нарастает температура вулканических газов. Подобные измерения можно проводить со спутников, используя инфракрасные камеры.

Экологический мониторинг.Иногда о грозящей беде успевают «шепнуть» растения, покрывающие склон вулкана. Ведь незадолго до извержения что-то необычное происходит в почве. Меняются ее температура, влажность и химический состав. Травы, кусты и деревья первыми принимают удар. Окраска их листьев и хвои становится иной. Читайте книгу, написанную Природой в ветвях и цветах, и вы узнаете, что произойдет в скором будущем.

Итак, методов прогнозирования много. Какой из них лучше выбрать? Этот выбор жизненно важен для множества жителей Земли. Ведь в окрестностях действующих вулканов постоянно проживает около полумиллиарда человек – почти 10 % всего населения нашей планеты.

Где притаились супервулканы?

Когда говорят о вулканах, в воображении возникают конические горы с кратером посредине, из которого раз в несколько десятилетий или столетий извергается лава. Но есть и другие вулканы. Во время их извержения может быть выброшено в тысячи раз больше пепла и лавы, чем обычно. Долгое время на них не обращали внимания, потому что в исторически обозримую эпоху извержения такого типа вроде бы не наблюдались. Мы знаем, как разрушительны эти катастрофы, лишь благодаря геологическим исследованиям, которые наводят на мрачные размышления.

Супервулканы – это самые большие известные нам вулканы. По шкале вулканических извержений (Volcanic Explosivity Index, VEI ) индекс их извержений равняется 8. Последнее извержение супервулкана произошло около 26 тысяч лет назад в районе озера Таупо (Новая Зеландия), когда оледенение в Северном полушарии достигло своего максимума. Это извержение, очевидно, случайным образом (а если нет?) совпало с вымиранием неандертальцев. Современная человеческая цивилизация никогда не сталкивалась с таким бедствием. Но если бы оно произошло, мир пережил бы глобальный экономический кризис. Его захлестнули бы потоки беженцев, спасавшихся от голода и лишений.

По оценкам экспертов, дремлющий вулкан на территории Йеллоустонского парка взрывается раз в 600тысяч лет

Вообще говоря, супервулканы неприметны, хотя само это слово пробуждает в памяти голливудские катастрофы. Это – не гора, уходящая ввысь, это гигантский магматический очаг, в котором медленно прибывает лава и нагнетается давление. Чем больше подобная пороховая бочка – а в ином очаге уместился бы такой город, как Петербург, – тем реже она взрывается.

Так, магматический очаг супервулкана, расположенного под Йеллоустонским национальным парком, протянулся на 60 километров в длину и 40 – в ширину. В нем содержится около 15 тысяч кубических километров вязкой магмы. На протяжении многих тысячелетий она насыщается вулканическими газами. Ее объем возрастает. Когда содержание газов в магме достигнет критического значения, свод, перекрывающий ее, растрескивается, и она начинает изливаться на поверхность земли, а вся местность, располагавшаяся над очагом, проваливается туда. На этом месте образуется громадная кальдера. Сегодня многие из этих кальдер затоплены водой. Здесь возникли озера.

По оценкам экспертов, вулкан на территории Йеллоустонского парка взрывается раз в 600 тысяч лет. Последний раз подобный катаклизм произошел… 630 тысяч лет назад. Так что пришла пора постепенно просыпаться и этому гиганту. В самом деле, почва в окрестностях вулкана сейчас понемногу приподнимается – по сантиметру в год. Вопрос лишь в том, как долго еще будет распирать эту «пороховую бочку». Несколько тысяч лет? Несколько столетий? Или?..

Специалисты традиционно считали, что магматический очаг наполняется магмой тысячелетиями. Однако в 2012 году журнал Nature опубликовал результаты исследования, из которых явствует, что всё протекает гораздо быстрее. Магма не просачивается наверх, постепенно заполняя магматический очаг, а изливается туда потоками. Таким образом, большая его часть может быть заполнена ею всего за несколько десятилетий – и даже за несколько месяцев! Одновременный приток огромного количества магмы может, в конце концов, вызвать взрыв. Новое извержение! К такому выводу пришли французские исследователи из университета имени Блеза Паскаля в Клермон-Ферране, изучив вулканические материалы на острове Санторин, где около 3600 лет назад произошло мощнейшее извержение вулкана. (Строго говоря, это не было извержение супервулкана.) Как оказалось, значительная часть магмы, излившейся тогда, заполнила очаг лишь за последние 100 лет перед извержением. В ту пору ее приток увеличился в 50 раз. По всей видимости, заметно возросла и сейсмическая активность. То и другое – быстрый приток магмы и непрестанная череда слабых землетрясений – были предупредительными сигналами, после которых и произошла катастрофа.

После извержений подобного рода, как мы уже сказали, остается гигантский провал. Одна из крупнейших таких кальдер – озеро Тоба на острове Суматра – достигает размеров 75Ч45 километров. Она образовалась 74 тысячи лет назад, когда из расщелины протяженностью 100 километров было выброшено до 2800 кубических километров расплавленной породы. Для сравнения: объем выброса вулканических пород во время извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году составил всего 0,2 кубического километра.

По расчетам экспертов Лондонского геологического общества, взрывы подобных масштабов происходят раз в полмиллиона лет. Каждые 10 тысяч лет во время извержения супервулкана в воздух может быть выброшено от 200 до 300 кубических километров породы, а раз в 3000 лет возможен взрыв вулкана с выбросом до 100 кубических километров породы. Американский геолог Майкл Рэмпино сравнил последнее – самое слабое (!) – извержение с падением на Землю метеорита диаметром 1,5 километра. Вот только вулканы взрываются чаще, чем прилетают космические бомбы.

Конечно, подобные цифры очень ненадежны. Супервулканы так долго дремлют, что ученые порой затрудняются определить их местоположение, уже не говоря о том, чтобы оценить объем выбрасываемых ими пород. Всего на нашей планете выявлено уже два десятка супервулканов. Больше всего их встречается там же, где и обычных вулканов – вдоль Тихоокеанского огненного кольца. Однако эти «бомбы с тысячелетним механизмом» притаились и в Индии, Южной Африке, Италии и на севере России.

Можно лишь гадать, сколько человеческих жизней унесет взрыв такой «бомбы». Многое зависит от того, где он произойдет, хотя, вероятнее всего, результат будет один и тот же. Ведь большинство супервулканов располагаются в густонаселенных районах планеты. В любом случае в радиусе 100 километров от очага извержения всё живое будет уничтожено.

Как полагают ученые, по вине супервулканов на нашей планете не раз вымирали различные виды животных. По одной из гипотез около 74 тысяч лет назад, после извержения супервулкана Тоба, численность человечества сократилась всего до нескольких тысяч человек. В ту пору пепел усеял не только Суматру, но и весь Индийский субконтинент. Около 630 тысяч лет назад, когда произошло извержение Йеллоустонского вулкана, вся территория современных США покрылась пеплом, как саваном.

Подобные катастрофы очень сильно влияют и на климат нашей планеты. Вместе с пеплом в стратосферу попадает большое количество серы. Этот слой воздушной оболочки насыщается пылевидными частицами, содержащими сульфаты. Аэрозоли обволакивают планету, поглощая часть солнечных лучей и на годы остужая ее поверхность. Наступает вулканическая зима. Температура по всему земному шару падает на несколько градусов. Это приводит к массовой гибели растений и животных. По расчетам британских метеорологов, после извержения такого супервулкана, как Тоба, температура в Северном полушарии понизится примерно на 10°.

Если с метеоритной опасностью мы готовы, по крайней мере, теоретически бороться, обстреливая небесное тело, угрожающее Земле, прямо в космосе и сбивая его с рокового курса (таковы планы ученых), то против извержения супервулкана человек абсолютно беззащитен. Можно лишь избежать особо тяжких последствий, вовремя предсказав катастрофу. Недаром руководители Лондонского геологического общества призывают научный мир начать мониторинг супервулканов, пусть даже следующей беды придется ждать тысячи лет.

Тайна «озер-убийц»

Нам кажется, что на Земле не осталось ничего неизведанного, неоткрытого. Но мы снова и снова сталкиваемся с феноменами, природу которых на первый взгляд невозможно объяснить. Одно из таких событий произошло почти три десятка лет назад в Центральной Африке.

Август 1984 года. В домиках на берегу озера Монун, одного из многочисленных озер, лежащих на северо-западе Камеруна, были обнаружены трупы 37 человек. Все они при загадочных обстоятельствах погибли от удушья.

И снова Камерун, август 1986 года. Озеро Ниос, расположенное всего в 100 километрах от озера Монун. Здесь в одночасье столь же таинственно гибнет 1746 человек.

Как же могли произойти подобные катастрофы? Какие «лучи смерти» погубили несчастных? Разгадка таилась в глубинах озер. Тихих, мирных озер, расположенных в кратерах потухших вулканов.

Вернемся снова на берега озера Монун. В тот день, 15 августа, за полчаса до полуночи мирную тишину разорвал оглушительный шум. Затем вновь воцарилось молчание. Над гладью воды, словно завеса тумана, поднялось огромное беловатое облако. Вскоре оно накрыло берега. На фоне мощного извержения вулкана такое облако покажется чем-то безобидным. И все же его появление привело к катастрофе. Удушливой пеленой оно накрыло окрестности озера. Его идиллический пейзаж стал ловушкой для всех, кому суждено было остаться здесь навсегда. Люди, которым посчастливилось выжить, говорили о горьком, с кислинкой, запахе, растекавшемся от этой пелены.

На берегу озера Монун, одного из многочисленных озер, лежащих на северо-западе Камеруна, были обнаружены трупы 37 человек

Лишь наутро, около половины одиннадцатого, когда туман расступился, как занавес, стали очевидны масштабы бедствия. Что же случилось? Выдвигались самые разные догадки. Говорили о нападении террористов, о применении химического оружия, даже о взрыве нейтронной бомбы. Но все эти версии были несостоятельны.

У ученых, приехавших сюда, чтобы помочь разобраться в случившемся, наготове имелась парадоксальная гипотеза. Несчастных убило… само озеро. Остался и «след нападения»: от восточного берега озера тянулась полоса шириной 100 метров. Растительность здесь была почти уничтожена. Казалось, на берег обрушилась волна цунами высотой не менее 5 метров. Что породило эту волну? Землетрясение? Но почему люди умерли от удушья? Почему обычное озеро превратилось в… закоренелого убийцу? Что-то не сходилось в этой гипотезе.

Лишь в марте следующего года была выдвинута версия, которая проливала свет на случившееся. Вероятно, из глубин озера было выброшено большое количество углекислого газа – словно где-то в воде произошел взрыв. Пелена этого удушливого газа накрыла окрестности озера. Для того чтобы человек потерял сознание, достаточно того, чтобы содержание углекислого газа в атмосферном воздухе повысилось до 5 %. Если же его концентрация достигнет 8 %, человек умирает. Спавшие в своих домах люди задохнулись во сне.

Но откуда взялись на дне озера запасы диоксида углерода? И почему газ вдруг поднялся к поверхности воды? Вероятно, углекислый газ просачивался из недр потухшего вулкана и растворялся в воде. Так, в озере скопилось огромное количество этого газа. Остальное, похоже, довершило небольшое землетрясение. Озеро, как отметил один из ученых, «перевернулось». Запасы углекислого газа всплыли к поверхности озера и вырвались в атмосферу, буквально расстелившись по земле, ведь плотность CO2 выше, чем средняя плотность воздуха.

Однако, прежде чем это объяснение было принято научным миром, произошла новая катастрофа. Еще одно мирное озеро стало убийцей.

На первый взгляд озеро Ниос ничем не примечательно. Длина – 1400 метров, ширина – 900 метров, глубина – 209 метров. Но именно катастрофа, случившаяся здесь, заставила, наконец, заговорить о проблеме «озер-убийц».

В тот вечер 21 августа 1986 года из озера Ниос, клокоча и шипя, вырвался гигантский столб воды и пара. Облако спустилось с холма и окутало лежавшие внизу долины. Вся местность в радиусе 20 километров была накрыта им, точно колпаком. Объем облака, содержавшего углекислый газ, составил, как подсчитали ученые, около 200 миллионов кубических метров. Спастись от него было невозможно.

В воду озера из мельчайших трещин в горных породах постоянно проникал углекислый газ. Известно: чем холоднее вода и чем сильнее давление она испытывает, тем больше газа может раствориться в ней. На дне озера Ниос под давлением лежавшего выше столпа воды растворимость газа была особенно высока.

Итак, вода в глубине насытилась углекислым газом. Однако она была холоднее и потому тяжелее, чем вода у поверхности озера. Эти слои не перемешивались. Близ экватора сезонная температура почти не меняется, а ведь именно зимние и летние перепады температуры «взбалтывают» озера в северных широтах. Здесь же весь углекислый газ оставался на дне. Озеро напоминало «бутерброд», перевернутый смертью вниз.

Похоже, и здесь произошло легкое землетрясение. Часть берегового склона рухнула в воду и взбаламутила ее. Озеро вспенилось. Вода из его глубины поднялась наверх; началось бурное выделение углекислого газа. Широкой, незримой струей он растекался по окрестностям…

Когда ученые прибыли к месту трагедии, им опять же открылось странное зрелище. Всюду лежали трупы; зато дома и утварь, оставленная в них, пребывали в целости и сохранности. Не было никаких следов насилия. Словно незримая армия промчалась по этим отдаленным селениям, истребив любое дыхание, но не тронув и пальцем ни одного трофея. Так, наверное, и впрямь выглядела бы местность после взрыва нейтронной бомбы. Все живое было поражено; длилась лишь жизнь омертвелых декораций. Последние жертвы были обнаружены на расстоянии более 25 километров от озера.

Самое печальное, что подобная катастрофа может в любой момент повториться. Каждый год в водах озера Ниос прибавляется 5 миллионов кубических метров углекислого газа. Постепенно его давление превысит давление толщи воды. Из глубины озера снова вырвется смертоносное облако, удушая неосторожно расселившихся здесь людей.

Некоторые события могут ускорить катастрофу, например оползень, прорыв плотины или – как случилось тогда – землетрясение. Если даже ни одно из этих событий не произойдет, все равно рано или поздно местность подвергнется «газовой атаке».

Еще одно озеро, которое может стать «убийцей», – это озеро Киву, одно из самых крупных и глубоких в Африке. Расположенное на границе между Руандой и Демократической Республикой Конго, оно тоже представляет собой «бомбу с часовым механизмом». Исследователи из Геологической службы США определили, что в глубине этого озера, на берегах которого проживает около 2 миллионов человек, сосредоточено 250 миллиардов кубических метров углекислого газа и до 55 миллиардов кубических метров метана. А ведь озеро Киву расположено в регионе, отличающемся особой геологической активностью. Оно – часть Восточно-Африканского рифта. Если в районе озера Киву произойдет землетрясение, то может начаться бурное выделение углекислого газа из его глубин. Счет погибших пойдет тогда на десятки, сотни тысяч.

А много ли еще таких озер на нашей планете? Как избавить их от тяготеющего над ними рока? Ученые предлагают самые разные способы защиты от повторения трагедии. Например, можно проложить систему труб и перекачивать воду из глубины «озер-убийц» к поверхности. Там углекислый газ будет сразу же, без взрыва, улетучиваться. Поступая в небольших количествах в атмосферу, он не причинит никому вреда.

Почему возникают провалы?

В последние полвека во многих районах планеты почва внезапно разверзается. Возникают провалы, порой достигающие внушительных размеров. Подобные события повторяются все чаще: в Китае и Турции, в городах России и Америки – всюду, где в грунте встречаются пористые породы.

Например, в американском штате Флорида власти вынуждены каждый год выделять на борьбу с провалами миллионы долларов. Отдельные области изъязвлены ими, как оспинами. В Испании, в городке Калатаюд, в 2003 году в провал глубиной 10 метров сполз пятиэтажный дом. В марте 2008 года в столице Эквадора Кито после проливных дождей образовалась обширная воронка, поглотившая часть автострады и соседнего парка. В Штутгарте весной 2000 года на игровой площадке в детском саду возник провал глубиной 15 и шириной 6 метров. По счастливой случайности это произошло в ночное время, когда здесь никого не было.

Размеры этих подземных «вестибюлей», внезапно распахивающих перед нами свои двери, очень сильно разнятся. Чаще всего это небольшие ямки, но бывают и проемы, словно приготовленные для монстров. Например, размеры одного из крупнейших в мире провалов – Сотано-дель-Барро в Мексике – таковы: около 420 метров в поперечнике, четыре с половиной сотни метров – глубина.

Карстовый провал в Гватемале

Провалы, или провальные воронки, образуются в природе на протяжении миллионов лет. Они – ее неотъемлемая часть, как облака или болота. Особенно широко они распространены в карстовых областях, где разрослись подземные пещеры. Если по какой-либо причине свод пещеры провалится, возникнет кратер с обычно отвесными стенами – провальная воронка, имеющая округлую форму. Для геологов и биологов подобные объекты – счастливая возможность заглянуть в недра Земли, ознакомиться с образцами пород, с особым миром растений и животных подземного царства.

Итак, речь идет о любопытном природном феномене. Однако в последние десятилетия, когда мы широко развернули промышленную и строительную деятельность, провалы грунта стали доставлять нам немало проблем. Ведь, за редким исключением, они порождены нашей хозяйственной активностью.

Мы все настойчивее вмешиваемся в область пребывания подземных вод. Мы выкачиваем их ради того, чтобы орошать поля. Мы осушаем их верхний слой – так называемые грунтовые воды, занимаясь строительством или добычей полезных ископаемых. Мы решительно меняем облик местности, ее гидрографию и рельеф, но природа с этим зачастую не согласна.

Вот, например, Мехико. Там, где теперь простирается море домов, когда-то плескалось озеро. Бесчисленные насосы продолжают выкачивать воду, разлитую в почве, и та проседает. Каждый год ее уровень понижается еще на 7—10 сантиметров. Иногда почва разламывается, и на ровном месте зияет очередная воронка. Так произошло в июле 2007 года, когда подобный провал поглотил дом, автомобиль и прохожего.

Начинается же все с появления подземной полости, и тут главную роль играют именно грунтовые воды. Они разъедают пористые породы – известняк, гипс или галит (каменную соль) – и смывают рыхлые материалы: песок, вулканический пепел, щебень. Так образуется полость, свод которой затем обрушивается, когда окончательно истончится или когда прямо на этом месте будет возведена громоздкая постройка.

Лучше всего механизм образования таких воронок изучен в окрестностях Мертвого моря. Там за последние два десятилетия появились тысячи воронок, часто заполненных водой. Глубина некоторых достигает полтора десятка метров. Они портят полотно автострады, осложняют жизнь и отдыхающим, и крестьянам, уродуя поля, огороды, игровые площадки и пляжи. Что же за странная жизнь бурлит под землей по соседству с Мертвым морем?

Все происходящее связано с тем, что уровень этого бессточного соленого озера неуклонно понижается. Мертвое море на глазах… умирает. Там, где 20 лет назад купались туристы, теперь лежит пустыня. Начиная с 1960 года уровень моря понизился на 30 с лишним метров и составляет 422 метра ниже уровня Средиземного моря. Ведь приток воды туда сократился почти в три раза, поскольку все большее ее количество забирается на нужды сельского хозяйства, на орошение полей и плантаций.

С понижением уровня Мертвого моря заметно изменилось распределение грунтовых вод. Они уходят вглубь, постепенно размывая встречающиеся им на пути рыхлые материалы. В результате образуются многочисленные полости, которые все разрастаются, пока и верхний слой почвы не вовлекается в эту работу. Еще один пласт земли проваливается куда-то вглубь. Такова наиболее вероятная подоплека странных событий, творящихся в окрестностях Мертвого моря.

Особый случай техногенной катастрофы – Кируна, самый северный город Швеции. По данным на 2011 год, здесь проживает чуть более 18 тысяч человек. Идиллический пейзаж – пологие холмы, отшлифованные ледниками, равнинная тундра, обычно завьюженная, но в недолгое теплое время покрытая густой растительностью, а также многочисленные деревянные домики, что напоминают издали становище гномов, – вдруг обрывается. Прямо на краю города зияет громадная дыра, которая понемногу откусывает от него то один кусочек, то другой.

Это рудник, где многие десятилетия добывали железную руду, теперь расправляется с городом. Содержание железа в здешней руде доходит до 70—80 %, а потому затраты на ее добычу окупают себя, даже когда вести работы приходится на глубине в тысячу с лишним метров. Сейчас здесь добывают около 24 миллионов тонн руды в год. Боковые штольни буквально вгрызаются в землю, на которой стоит город. Охваченные невинным азартом, рудокопы подкапывались под этот город, подобно тому как 100 с лишним лет назад другие простодушные мудрецы, проектируя танки, пулеметы и бронепоезда, подкапывались под безмятежную жизнь XIX века, затягивая Европу в провальную воронку смерти.

Неизбежное свершилось. Грунт стал растрескиваться. Огромные его куски, примыкающие к карьеру, где продолжают добывать руду, время от времени обваливаются. Все шире становится яма, грозящая поглотить город. Его решено перенести на другое место. Большую часть затрат на строительство нового города возьмет на себя компания, погубившая старую Кируну. Это пробьет брешь в ее бюджете размером в 5—6 миллиардов евро. Ожидается, что уже в 2013 году будут переселены первые сотни жителей Кируны, чьи дома сейчас находятся буквально «на краю пропасти». На территорию, разоренную людьми, вернется тундра.

Кируна исчислена и измерена вдоль и поперек. В большинстве же случаев геологи решают задачу с неизвестными величинами. Невозможно точно предсказать, где и когда грунт провалится в следующий раз. Речь идет о сложных процессах, обусловленных множеством факторов (характер грунтовых вод, состав грунта, специфика расположения отдельных его слоев). К тому же не всегда эти подспудные процессы заканчиваются обширными провалами грунта. Могут образоваться небольшие воронки, может слегка просесть почва.

Как же защитить себя от капризов подземной стихии? Тут нет однозначного решения. Геологи рекомендуют составить подробную карту подземных пустот, чтобы избегать ошибок при строительстве. Ведь угроза появления провалов во многих регионах мира будет только нарастать. Предсказать же, где образуется новый провал, пока невозможно. Между тем эта проблема волнуют жителей многих стран мира, и ее решение, как признают специалисты, требует громадных инвестиций.

Почему множатся оползни?

Веками жители горных районов и побережий опасаются оползней и камнепадов (обвалов). Однако в последнее время подобные события наблюдаются все чаще. В чем же причина? Можно ли защититься от них?

Оползни – одно из самых распространенных природных бедствий

От Аляски до Огненной Земли, от Мадрида до Владивостока – оползни и обвалы происходят повсюду. Это – одно из самых распространенных природных бедствий. Первое письменное сообщение о нем датировано еще 1770 годом до нашей эры. Тогда, после землетрясения, склон горы в одном из районов Китая сполз и перегородил реки И и Ло, что привело к крупному наводнению.

В последние десятилетия оползни приносят все больший ущерб. В 1970 году в Перу, в районе городка Уарас, один-единственный поток грязи и камней унес жизни 18 тысяч человек. В 1985 году целая серия оползней в Колумбии, вызванных извержением вулкана, породила селевой поток, который погубил почти 25 тысяч человек – в основном жителей города Армеро, стертого с лица земли. Такие страны, как США и Италия, Япония, Индонезия и Индия, несут миллионные убытки по вине оползней, обвалов, селевых потоков.

В то же время опасность этих бедствий сплошь и рядом недооценивают, их угрозой пренебрегают. К ним относятся как к каким-то капризам природы. Между тем землетрясения и извержения вулканов часто сопровождаются оползнями и лавинами, которые уносят подчас больше жертв, чем сами эти катастрофы.

Особую роль при оползнях играет вода. Исследования показали, что оползни происходят чаще всего, когда на протяжении двух-трех лет подряд осадков выпадало значительно больше нормы. Если почва слегка увлажнена, то тонкая водяная пленка буквально склеивает частицы осадочных пород, не давая им рассыпаться. Однако после проливных дождей вода размывает рыхлые породы. Пласты грунта скользят, сдвигаются. Обширные участки склона теряют устойчивость и могут в одночасье сползти. Поводом становится очередной ливень или внезапная оттепель, когда промерзшая почва оттаивает.

Свою лепту вносит и человек. Все чаще оползни имеют техногенную природу. Количество «рукотворных» оползней достигает уже 40 %. Сооружение автострады на горном склоне, возведение насыпи или строительство зданий – все может нарушить неустойчивое равновесие, пробудить дух горы, который разразится в ответ, например, камнепадом.

Следы нашей деятельности могут напоминать о себе столетиями. Так, еще в Средние века на склонах многих гор в Европе были сведены обширные участки леса. Горы стали подвергаться нещадной эрозии. Последствия этого процесса хорошо ощутимы и в наши дни. Ведь на таких склонах «с видом на окрестную даль», казалось бы, особенно легко строить. Но эти дома постоянно приходится ремонтировать, а то и возводить заново, будто они сооружены из песка. Склон ползет.

Развитие туризма тоже приносит немало проблем. В горах сооружают новые отели, дороги, горнолыжные трассы. Приходится вырубать росшие здесь деревья. Слои грунта, прежде скреплялись их корнями, теперь их ничто не держит. В этой задаче тот же ответ. Склон ползет.

И еще один фактор, нами «изобретенный», исподволь разрушает горы. Уже долгое время они подвергаются воздействию вредных веществ, выбрасываемых нами в атмосферу. Речь идет, прежде всего, о диоксиде серы и оксидах азота, по вине которых в горах выпадают кислотные дожди. Деревья гибнут. Склоны пустеют. Эрозия усиливается. Наконец, следует оползень.

Итак, целый ряд причин – как естественных, так и антропогенных – порождает все эти оползни и камнепады, лавины и селевые потоки, так участившиеся в последние годы. По счастью, горные районы обычно безлюдны, а потому подобные события зачастую не причиняют людям особого вреда.

Однако люди упрямо стремятся в горы, расселяясь по их склонам, возводя здесь деревни и даже целые города. Вот тогда угроза бедствия становится ощутимой. Рано или поздно склон сдвинется вместе со всеми, кто на нем живет. Последствия могут быть самыми страшными.

Громадные оползни уносят с собой всё, что им встретится на пути. Все постройки, какими бы прочными они ни казались, автомобили и, конечно, людей. Порой эти грязевые потоки запруживают реки и ручьи, что приводит к образованию озер. Иногда те не удерживаются в новых берегах и переливаются в лежащие ниже долины, что опять же чревато тяжкими бедствиями.

Предлагаются самые разные способы защиты от оползней. Разумеется, проще всего эвакуировать население из тех районов, которым они грозят. Поэтому во многих странах законодательно запрещено строительство зданий в подобных зонах. Однако уже сегодня там проживает множество людей. Как защитить их от катастрофы?

Ученые и инженеры пытаются взять ситуацию под контроль, сооружая защитные стены или проводя обширные дренажные работы. Но, пожалуй, самая эффективная защита от оползней – это лесонасаждение. Впрочем, пройдут годы, а то и десятилетия, прежде чем склоны горы вновь покроются лесом.

Однако все эти меры можно назвать промежуточными. Они помогают только в том случае, если оползень не такой большой. Когда же в движение приходят миллионы кубических метров земли, от этой махины не защитит и череда деревьев, подросших на склоне. Их унесет моментально.

Решение проблемы на первый взгляд кажется очень простым. Нужно разработать систему раннего предупреждения, которая вовремя бы оповещала людей о грозящем оползне. Это позволит немедленно начать эвакуацию населения. Однако легко сказать «прогнозировать». Сделать это гораздо труднее.

Во-первых, всё происходит обычно так быстро, что как только оползень начнется, уже нет времени предупредить людей о беде. Во-вторых, процессы, протекающие в грунте перед началом и во время оползня, чрезвычайно сложны и разнообразны. Они и поныне не поддаются объяснению. Почему, например, некоторые склоны столетиями выдерживают ливневые дожди, а потом вдруг – в точно такую же погоду – обрушиваются? Чтобы раскрыть загадку оползней, нужно выявить эти потаенные «механизмы», которые приводят в движение целые горы.

Неизвестно даже, с чего всё начинается. С отдельной песчинки, которая отрывается от соседних крупиц песка и приходит в движение, а вслед за ней соскальзывают и другие? Или же все песчинки устремляются вниз одновременно? И если начало всему каскаду событий дает одна-единственная песчинка, то где она находится? Внизу – и тогда оползень напоминает обрушение карточного домика, из которого мы выхватываем нижнюю карту? Или же наверху – и тогда оползень, словно снежный ком, который, все разрастаясь, лавиной скатывается с горы? И вообще, что именно происходит после того, как оползень начался? Что мы можем об этом сказать?

У нас много теорий, но очень мало фактов. Оползни являются одними из самых хаотичных процессов, наблюдаемых на планете. Они так сложны, что мы не способны при нашем уровне знаний о них точно предсказать их начало.

Прогнозы же ученых неутешительны. Население планеты перевалило за 7 миллиардов человек и продолжает расти – особенно в развивающихся странах. Очевидно, в будущем увеличится число людей, проживающих в неблагоприятных зонах, по склонам гор или близко к ним. Возрастет и количество оползней. Эти катастрофы станут все более опустошительными. Главная причина этого – климатические изменения. Во всем мире с тревогой отмечается, что количество ливневых дождей нарастает. И каждый ливень, обрушившийся на горный район, может вызвать оползень.

Можно ли опередить лавину?

Внезапно горная идиллия нарушается. Там, где минуту назад безмятежно лежал снег, теперь, с ревом и громыханьем, летит непроглядный снежный вихрь. Кажется, что гора, негодуя на тех, кто потревожил ее покой, бросила на них ловчую сеть, в которую убийственными снарядами вплетены камни и стволы деревьев. Все это со скоростью курьерского поезда летит на человека, и увернуться от нападения нет ни возможности, ни надежды. Перед ударом лавины беззащитны и опытные альпинисты, и горнолыжники.

Каждый год наблюдается одна и та же картина. Горнолыжный сезон в разгаре, и с гор начинают сходить лавины. Порой они засыпают целые деревни и снова и снова уносят кровавую дань – человеческие жизни. Каждый год жертвами снежной стихии становятся сотни людей. Только в Швейцарских Альпах ежегодно гибнет от 20 до 60 человек.

Когда-то в тех же Альпах горные долины в зимние месяцы были отрезаны от внешнего мира и оставались почти что безлюдны. Сегодня сюда приезжают тысячи людей, чтобы покататься на лыжах. Все они – в той или иной мере – подвергают свою жизнь опасности, ведь внезапно может сойти лавина.

Столетиями местные жители учились ладить с лавинами – селились лишь там, где им не грозила опасность. В наши дни туристическими базами и отелями застроены все горные склоны, и рано или поздно с одного из них сойдет лавина. Люди пытаются оградиться: сооружают стены, которые должны остановить мчащуюся вниз стену снега, высаживают на склонах деревья, а с недавних пор придумывают еще и электронные системы слежения за лавинами. Но те все так же спускаются с гор.

Перед ударом лавины беззащитны и опытные альпинисты, и горнолыжники

Скорость движения лавин очень заметно разнится, как скорость бега Ахиллеса и черепахи. Одни с ревом и грохотом несутся вниз, преодолевая до 140 километров в час, другие переползают по склону всего на 0,1—3 сантиметра в сутки. Но даже эти «черепахи», восставшие из снега, достаточно сильны, чтобы вырывать с корнем деревья, сдвигать любые постройки и срезать уступы скал. В кого превратится лавина, в быстроногого Ахиллеса или черепаху, зависит от свойств снега, характера местности и погоды.

Чаще всего лавины зарождаются на склонах гор, чья крутизна составляет от 25 до 50°. Если этот показатель меньше 25°, то лавины здесь возникают заметно реже – обычно лишь в тех случаях, когда склон горы каменистый, очень гладкий или когда снег покрывается настом. На крутых склонах снег просто не залеживается, а сразу же, едва выпав, соскальзывает вниз.

Чем больше выпало свежего снега, тем выше вероятность схода лавины. Ее может вызвать любой крупный снегопад. Особенно опасным считается первый день после того, как снова установилась хорошая погода. Даже если высота свежевыпавшего снега составляет всего 10—20 сантиметров, то при неблагоприятных условиях может сойти лавина.

Как же возникают лавины? Можно ли предсказать их появление? Можно ли защититься от них? Вот лишь некоторые вопросы, которые волнуют и ученых, и тех, кто давно поселился в горном краю, и тех, кто приезжает сюда лишь на несколько дней.

Чтобы понять природу лавин, надо изучать снег. Выявлять «слабое звено» – тот слой снега, что при определенных условиях отделится от соседних слоев и первым соскользнет вниз, порождая лавину.

С того момента, когда снежные хлопья упадут на землю, они постоянно претерпевают изменения. Солнечный свет, ветер, дождь – всё воздействует на них. Они чутко реагируют на температуру окружающей среды и давление, которое испытывают. Чем дольше снежинки лежат на земле, чем глубже слой снега, где они находятся, тем заметнее их метаморфозы.

Свежевыпавший снег состоит из филигранных шестиконечных снежинок. В зазорах между их лучами скапливается воздух, а потому этот снег очень рыхлый, его плотность необычайно низка: 100 килограммов на кубический метр.

Впрочем, снежинки, слетевшие на землю, недолго сохраняют свою форму. Ведь даже при низких температурах вода из лежащих в глубине слоев снега испаряется, а потом, конденсируясь, оседает на снежинки, намерзая на их лучи. Те становятся все шире и, наконец, сливаются друг с другом. Искусная, узорчатая снежинка превращается в округлое зернышко снега.

Чем дольше лежит снег, тем чаще он то растаивает, то вновь замерзает. Когда-то воздушный, летучий, теперь он выглядит грубым, зернистым. Пронизывавшие его полости исчезают. Снег тяжелеет, его плотность достигает уже 500 килограммов на кубический метр. Пропитываясь влагой, он становится все подвижнее. Именно такой слой снега может, в конце концов, соскользнуть, порождая лавину.

Еще опаснее так называемый плывучий снег. Он образуется, когда водяные пары из расположенных ниже слоев, улетучиваются и вновь конденсируются, намерзая на снег. Внутри его кристалликов образуются полости. Из-за этого такой слой снега очень нестабилен. Как только пройдет обильный снегопад или же дождь и толща снежного покрова над этим «плывучим снегом» заметно прибавит в весе, становится по-настоящему опасно. Снег и впрямь может «поплыть», порождая лавину.

Опять же опасно, когда холодная поверхность снега покрывается инеем, а затем на нее ложится новый слой снега. Эта тонкая, чрезвычайно хрупкая и гладкая корочка наста едва заметна. Однако она играет важную роль в зарождении лавин. Снег, лежащий поверх нее, легко соскальзывает, увлекая за собой все, что встретится ему на пути.

Снег издавна называли предательски коварным. Порой снежные массы могут вести себя как жидкость, перетекая с одного места на другое, порой – как вязкая масса. В одних и тех же ситуациях снег проявляет себя по-разному. Все зависит от его прошлого. Снег, как человек, ничего не забывает.

Итак, ученые, казалось бы, давно объяснили, как образуются лавины. Верхний слой снежного покрова по какой-либо причине приходит в движение и постепенно увлекает за собой весь остальной снег. Однако не всегда это бывает именно так. Почему, например, горнолыжник, находясь у подножия горы, может вызвать зарождение лавины где-то далеко вверху, у самой вершины горы. Это загадочное «дальнодействие» противоречит нашему рассудку. Однако каждый год подобные лавины, неведомо как возникнув, уносят жизни людей. Что же на самом деле порождает их? Исследователи выдвигают все новые гипотезы, пытаясь примирить действительность с фактами.

Так, ученые из Эдинбургского университета и Технологического института Карлсруэ обратили внимание на то, что в толще снега – обычно в полуметре или метре от поверхности – почти всегда имеется какой-нибудь тонкий, пористый слой, расположенный между двумя другими слоями снега. Он состоит из ледяных кристалликов, разделенных обширными полостями. Под тяжестью горнолыжника эти кристаллики начинают ломаться и соскальзывать в находящиеся под ними пустоты. Поэтому пористый слой стремительно сжимается, а лежащий выше слой снега проседает. В результате этого коллапса и высвобождается энергия, которую раньше не учитывали. Она способствует быстрому расширению трещины. В считаные секунды та перемещается на несколько сотен метров вверх или вниз по склону горы (так расстегивается молния на куртке). Лежащий над ней слой снега соскальзывает вниз, причем снег начинает двигаться там, где силы трения недостаточно, чтобы его удержать. Так вот почему лавина возникает порой вдалеке от того места, где находился лыжник, вызвавший ее? Если эта гипотеза подтвердится, это поможет точнее предсказывать сход лавин.

Земля отражает удар?

Столкновение крупного астероида или кометы с Землей является одним из самых страшных природных бедствий и в то же время единственной катастрофой, которую мы способны предотвратить. Всё начинается с ослепительно яркой вспышки. Глыба камня рассекает воздушную оболочку Земли. От сильного трения астероид плавится. Невыносимый жар опаляет планету. Растения сохнут. Гибнет планктон, питавший обитателей океана. Пищевая цепь распадается. Моря становятся одним огромным могильником. Пепел и пыль взмывают в небо. На многие недели его затягивает мгла. Температура резко падает. Все живое задыхается среди смрада, разлагается под струями кислотных дождей. Озоновый слой выжжен. Космические лучи устремляются к Земле, вызывая генетические мутации. Кажется, что невозможно спастись в череде этих грозных событий. Неужели человеческая цивилизация придет к своему концу? Насколько реален такой сценарий?

По расчетам экспертов, достаточно падения астероида диаметром 200 метров, чтобы стереть с лица земли Нью-Йорк

По расчетам экспертов, достаточно падения астероида диаметром 200 метров, чтобы стереть с лица земли Нью-Йорк. А в случае падения астероида, например, диаметром около километра может погибнуть, учитывая высокую плотность населения Земли, каждый четвертый житель планеты. Причинами гибели будут землетрясения, пожары, ураганы, цунами (при падении астероида в море), а также голод, вызванный климатическими изменениями, такими же как при «ядерной зиме». Катастрофа возымеет глобальные последствия. Мировая экономика придет в упадок. Выживших ожидают массовая безработица и нищета. Цивилизация будет потрясена до самых основ. Эта катастрофа, как подчеркивают исследователи, особенно страшна потому, что ни одна нация или правительство не сумеют оказать помощь другим странам, поскольку бедствия охватят всю планету. «Конец света» – этот образ, как никакой другой, описывает то, что произойдет при столкновении Земли с крупным астероидом.

Около 65 миллионов лет назад падение астероида на Юкатан, как полагают, привело к подлинной катастрофе в живом мире планеты – массовому вымиранию динозавров и многих других животных. Однако такие события, по статистике, случаются в среднем лишь раз в 100 миллионов лет.

Казалось бы, тревога отменяется? Беспокоиться не о чем? И все-таки ученые говорят, что нам нужно составить каталог всех небесных тел, угрожающих планете, оценить вероятность столкновения с ними и определить, можно ли изменить траекторию движения того или иного объекта так, чтобы он не столкнулся с Землей. Ведь впервые в истории мы можем защититься от катастрофы поистине космического масштаба.

Пока обнаружено несколько тысяч мелких небесных тел диаметром от 10 метров до 30 километров, пересекающих орбиту Земли, причем изучено лишь несколько сотен из них. Предположительно же их – миллион! В любой момент какой-нибудь астероид может врезаться в Землю, уничтожить крупный город или вызвать опустошительное цунами. По статистике, раз в 10 тысяч лет на Землю падает астероид, который способен причинить большие разрушения, нежели водородная бомба. Сотни кратеров, обнаруженных по всему земному шару, напоминают о страшной мощи «космических снарядов».

Однако даже сейчас, когда за этими небесными телами ведется постоянное наблюдение, они нередко ускользают от нашего внимания. Ведь по техническим причинам мы можем заметить объекты, прилетающие со стороны Солнца, лишь когда они минуют Землю и начнут удаляться от нее. Так, несколько лет назад астероид, прилетевший на рандеву с Землей, был замечен только через три дня после того, как миновал нашу планету в опасной близости от нее! Метеоритный дождь над Челябинском, наблюдавшийся в феврале 2013 года, лишний раз показал, как неожиданна и коварна эта угроза.

Может быть, со временем в окрестностях Венеры будет размещен космический телескоп; и тогда диапазон наблюдения за астероидами, летящими к Земле, станет значительно шире. Статистика ведь неумолима: когда-нибудь столкновение крупного астероида или кометы с Землей произойдет, а значит, мы обязаны продолжать наблюдения за околоземным пространством. В идеале мы можем предсказать вероятность коллизии за несколько десятилетий до нее. Но предсказать – не избежать.

В голливудских фильмах героям всегда, с точностью до секунды, отпущено столько времени, сколько нужно, чтобы спасти мир. В небо взмывает космический корабль. На его борту ядерный заряд. Ракета мчится наперерез непрошеному гостю. Следует выстрел. Взрыв. Мощным ударом астероид выброшен с опасной орбиты и распадается на множество обломков.

Такие сцены выглядят очень эффектно. Некоторые зрители уверены даже в том, что уже сейчас нам по силам вот так, по-ковбойски, расправляться с малыми планетами, кометами и т.д. и т.п. На самом деле, судя по реалистичным оценкам, нам потребуются десятилетия, чтобы возвести вокруг Земли надежный щит, от которого отскочит любой «космический снаряд».

К тому же подобный метод довольно опасен. Это лишь в кино все обломки после взрыва умчатся подальше от Земли. В жизни все может обернуться более страшной бедой. «Несмотря на многочисленные расчеты, произведенные лучшими специалистами и в США, и в России, нет стопроцентной уверенности в том, что астероид после воздействия направится в нужную сторону», – отмечает российский астроном Лидия Рыхлова.

Наоборот, после точного попадания в цель осколки астероида могут отлететь к Земле и просыпаться на нее градом. Их падение, возможно, причинит куда больший вред, чем удар одной глыбы. Град каменьев усеет обширные районы Земли, вызывая немалые разрушения. Поэтому специалисты склоняются к мысли, что стрелять точно по астероиду незачем. Надо произвести прицельный взрыв неподалеку от него. Тогда астероид отбросит в сторону. Он собьется с курса, но не разломится на мелкие части.

Разумеется, важно знать состав и структуру астероида, чтобы оценить, чем можно сбить его с намеченного курса: нацеленным взрывом, лобовым столкновением, лазерным лучом? А может, оборудовать астероид солнечными парусами? Или двигателями? А может, покрасить или покрыть чем-нибудь часть астероида, чтобы из-за перепада светового давления он сам свернул в сторону?

Можно, например, состыковать астероид с ракетами и в нужный момент запустить их двигатели, чтобы эта небольшая планета начала дрейфовать в другую сторону. Впрочем, работа будет «циклопической». Расчеты показывают, что для объекта диаметром свыше одного километра понадобятся не менее 25, а то и 50 ракет «Ариан» и многие сотни тонн топлива.

Еще одна возможность – расположенное на орбите громадное зеркало. Оно будет фокусировать солнечные лучи на поверхности астероида, выжигая ее. В конце концов, астероид утратит равновесие и медленно сдвинется со своей орбиты. Проблема в том, что зеркало в течение длительного времени должно сохранять стабильное положение, а его поверхность – не загрязняться вездесущей космической пылью.

А если защищать Землю от астероидов с помощью… воздушной подушки – подобно тому, как при аварии защищают себя автомобилисты? Космический корабль доставляет на орбиту огромную воздушную подушку; ее надувают и сбрасывают рядом с астероидом, оказавшимся в опасной близости от Земли. Теперь остается лишь придать подушке ускорение, чтобы она столкнулась с астероидом и сбила его с прежнего курса.

…На протяжении многих веков астрономы смотрели в небо с доверчивым любопытством. Теперь все чаще их побуждает вести наблюдения тревога. Последний раз жертвами астероида стали динозавры. Сумеем ли мы сделать все возможное, чтобы эта жертва была последней?

Уникальные уголки земли

Озеро Байкал

Это озеро – одна из жемчужин России, национальная русская святыня. Необычна его фауна, уникальна растительность, покрывающая его побережье. Ученым лишь приоткрываются тайны Байкала. Как образовалось это озеро? Как возник этот удивительный мир, затерянный среди сибирских лесов и степей? Как связано озеро с окружающим его ландшафтом? И грозит ли ему экологическая катастрофа?

По своим размерам Байкал, расположенный на юго-востоке Сибири, на границе Иркутской области и Бурятии, напоминает, скорее, море. В самом деле, это озеро протянулось на 636 километров в длину и в среднем 48 километров в ширину; наибольшая ширина составляет 80 километров. Протяженность его береговой линии достигает 2125 километров.

Байкалу принадлежит много рекордов. Это – самое глубокое озеро планеты; его глубина – 1642 метра. Еще Байкал является древнейшим в мире пресноводным озером. Его возраст – более 25 миллионов лет.

Своим возникновением Байкал, как и окружающие его горы, обязан тому, что далеко к югу отсюда Индийский субконтинент столкнулся с Азией. От этого мощного удара Евразийская плита растрескалась. В одной из образовавшихся впадин и располагается озеро Байкал. Каждый год его длина увеличивается еще на 2 сантиметра. Процесс этот протекает отнюдь не гладко. Время от времени в окрестностях озера происходят мощные землетрясения.

Ученые предполагают, что в далеком будущем на месте Байкала будет простираться новое море, которое разделит Азию на две части. Само озеро соединится с океаном, а обе части Азии начнут удаляться друг от друга, как Африка и Аравия, рассеченные Красным морем.

Пока же Байкал – еще и крупнейший на планете резервуар пресной воды. Здесь содержится почти пятая часть всех ее запасов. Объем озера достигает 23 тысяч кубических километров. В Байкале больше воды, чем в Балтийском море, и больше, чем в пяти Великих озерах Северной Америки, вместе взятых. Этих запасов хватит, чтобы в течение полувека снабжать все человечество чистой пресной водой.

Впадает в Байкал 336 рек и речушек. Самая крупная из них – река Селенга длиной около 1480 километров. Она приносит почти половину всей воды, поступающей в озеро. Но лишь одна река вытекает из Байкала – бурная Ангара. Если бы в озеро не впадали ни одна речушка, ни один ручеек, то Ангара унесла бы с собой всю воду из него лишь за четыре столетия.

Растительный и животный мир Байкала и его окрестностей уникален по своему разнообразию. В чистых, богатых кислородом водах озера обитает свыше 1200 видов животных. На его поверхности и берегах произрастает около 600 видов растений. Примерно половина всех видов животных и треть всех видов растений – это эндемичные виды, не встречающиеся больше нигде на планете. Это объясняется тем, что Байкал образовался очень давно. Обычно озера недолговечны, поэтому у населивших их животных, а также растений, встречающихся здесь, нет времени на длительную эволюцию – на превращение в эндемичные виды.

Озеро Байкал– природное сокровище России

Среди наиболее известных эндемиков, населяющих Байкал, можно упомянуть нерпу, байкальского омуля, а также живородящую рыбу – голомянку. Ее прозрачное тело, лишенное чешуи, на четверть состоит из чистого жира. По различным предположениям, от 30 до 40 % всех видов животных, обитающих в водах Байкала, пока даже не описаны учеными.

Особенно много здесь крохотных рачков – 230 видов. Они составляют до 90 % всей биомассы озера. Уникален рачок эпишура длиной всего около 1,5 миллиметра. На участке озера площадью в один квадратный километр встречается до 3 миллионов этих рачков. Они питаются микроскопическими водорослями, а также бактериями; они, словно фильтры, пропускают через себя воду, очищая ее. За год эта армада рачков успевает трижды очистить верхний слой воды толщиной 50 метров.

В окрестностях Байкала, на его побережье, в горных лесах, степях и болотах, обитает около полусотни видов млекопитающих, в том числе бурый медведь, волк, лисица, соболь, горностай, бурундук, выдра, кабарга, лось, марал. Очень многочисленны птицы; их здесь 250 видов, среди них черный журавль и орлан-белохвост, включенные в Международную Красную книгу. Зимой в незамерзающих верховьях Ангары встречаются большие скопления водоплавающих птиц.

Как же экосистема Байкала реагирует на глобальное потепление? Насколько мы знаем теперь, ее состояние зависит, прежде всего, от мельчайших обитателей озера – диатомовых водорослей, одноклеточных организмов с кремнеземной оболочкой (панцирем). Эти водоросли – важнейшие производители органического вещества, и в то же время они очень чувствительны к любым изменениям климата, которым Байкал подвержен, как и другие регионы планеты.

В отличие от большинства родственных им видов, диатомеи, расселившиеся на Байкале, привыкли к долгим зимам, к тому, что озеро на протяжении 4—5 месяцев остается сковано льдом. Под толщей льда их колонии буквально процветают, расположившись на нижней поверхности льда и спускаясь оттуда в воду. Холод и лед для них жизненно важны.

Приспособились водоросли и к тому, что лед то немного подтаивает, то снова намерзает. Температура и плотность воды здесь постоянно колеблются. Меняется и освещенность, водоросли привыкли к легким «сумеркам», которые царят вокруг них. Однако условия, в которых колонии диатомовых водорослей жили на протяжении миллионов лет, постепенно становятся другими.

За последние 100 лет средняя температура воздуха в окрестностях озера повысилась на 1,2 °С – это почти вдвое больше, чем в целом по планете. Особенно заметно прогрелись верхние 25 метров воды. Все дольше озеро остается свободным ото льда. В 1869 году таких дней в году было на 18 меньше, чем теперь. Максимальная толщина ледяного покрова уменьшилась за это время на 12 сантиметров. В ближайшие десятилетия температура воздуха в окрестностях Байкала будет только расти, прогнозирует гидробиолог Любовь Изместьева из Иркутского университета. Зимы все чаще будут влажными, с осадками в виде дождя вместо снега. Все это очень сильно изменит жизнь диатомовых водорослей – и не только их одних.

Например, когда наступают сроки размножения водорослей, лед оказывается слишком тонким, а потому сквозь него проникает больше солнечного света, чем прежде. Водоросли получают «солнечный ожог». Их нормальное развитие нарушается. Кроме того, когда вода слишком сильно прогревается, водоросли опять же вырастают небольшими, а потому животные, которые питаются ими, например рачки эпишуры, не получают достаточно пищи. Меньше становится пищи и у крупных ракообразных и рыб. Так обесценивается пищевая цепь. Так постепенно сокращается численность крупных животных, населяющих Байкал.

Последствия глобального потепления сказываются и на других обитателях озера. Конечно, некоторым видам рыб только на пользу, что вода в Байкале становится все теплее. Другие виды рыб и ракообразных предпочитают жить в холодной воде, а потому их численность будет только сокращаться.

Но изменение климата – лишь одна из опасностей, которые грозят Байкалу. Его уникальный мир может погибнуть из-за промышленного загрязнения. Водообмен в озере затруднен, а потому его воды очень чувствительны к попаданию в них любых вредных веществ – ведь озеро само по себе не может от них избавиться. Расположенные на его берегах целлюлозные комбинаты в Селенгинске и Байкальске угрожают этому памятнику природы. Не погубит ли его человек, увлеченный маниями своих экономических планов?

Шпицберген

Архипелаг Шпицберген, хотя немалая его часть и покрыта ледниками, считается подлинным эльдорадо для геологов. Везде, где нет льда, матушка Земля предстает здесь без прикрас, облаченная лишь в снежный покров. В летнюю пору, когда солнце, не заходя за горизонт, светит на протяжении четырех месяцев, снег тает, и тогда взорам открывается почти лишенная растительности даль. Ничто не отвлекает внимания исследователей – ни деревья, ни кусты. В это время скалы напоминают открытую книгу – руководство по истории нашей планеты. Ведь слагающие их породы навсегда сохранили память о переменчивом прошлом и самих островов, и Земли, по просторам которой они некогда скользили, словно оставшийся без руля парусник.

Шпицберген, затерянный в арктической дали, совершил одно из самых удивительных и загадочных путешествий в истории Земли

Исследования геологов порой сродни детективной работе. И им приходится реконструировать прошлое по самым неприметным уликам – по образцам пород, их деформациям, их магнитным свойствам и химическим особенностям. Иногда на основании этих улик удается сделать поразительные выводы. Ведь этот архипелаг, затерянный в арктической дали, совершил, оказывается, одно из самых удивительных и загадочных путешествий в истории Земли. И если поверить, что ему предназначалась свыше его судьба, то, может быть, она была уготована для того, чтобы по прошествии сотен миллионов лет ему было суждено… спасти от грядущей гибели несчетное множество растений, полезных человеку? Но обо всем по порядку.

Шпицберген, когда узнаешь его историю, кажется уже не группой островов – этими каменными сваями, вбитыми посреди океана, – а снарядом, пущенным через время и пространство, или хотя бы камешком, брошенным вдоль поверхности вод и теперь прыгающим с одной волны на другую. За последние 600 миллионов лет архипелаг преодолел 15 тысяч километров и наполовину обогнул Землю.

Сегодня о его бурных странствиях напоминают пласты угля, залегающие в здешних горах. Сто лет назад, осматривая эти месторождения и изучая древние окаменелости, Альфред Вегенер окончательно убедился в том, что его смелая догадка о движении континентов верна.

Летопись Земли, запечатленная в угольных шахтах и карьерах, переносит в далекое прошлое. В начале своего пути, в позднем докембрии, около 600 миллионов лет назад, Шпицберген, как и сейчас, тоже лежал неподалеку от полюса. Его покрывали ледники, оставившие свой след в местном рельефе в виде морен. Вот только полюс, близ которого он тогда находился, был Южным.

Постепенно, под тяжестью льдов, рыхлые отложения, из коих состоял Шпицберген, спрессовались в твердые породы. Сам же он начал дрейфовать в северном направлении и, в конце концов, столкнулся с двумя материками – Балтикой и Лаврентией. На какое-то время он соединился с ними. Тогда же, около 380 миллионов лет назад, на Земле началась крупная эпоха горообразования – каледонская складчатость. Многие возникшие в ту пору горные хребты, в том числе на Шпицбергене, со временем разрушились.

В это время суша только начала покрываться растительностью. Здесь, на Шпицбергене, мы находим остатки древнейших лесов на нашей планете. В ту пору, когда они росли, материки еще представляли собой бескрайнюю пустыню, лишь кое-где покрытую деревьями. На том же Шпицбергене леса появились в долинах, которые со всех сторон обступали горные хребты. На их каменистых склонах не росло ни деревца, и порой, когда на этот край обрушивались проливные дожди, то глина и камни, покрывавшие склоны, приходили в движение, селевым потоком устремляясь в долину. Море грязи затопляло лес, ломая деревья, как спички. Потом грязь высыхала, становилась твердой, словно бетон. Засыпанные деревья – и повалившиеся стволы, и пни, все еще торчавшие из земли вплотную друг к другу, – истлевали, погребенные под этой грязью, как в саркофаге. Исчезнувший лес превращался в череду пустот, прорезавших эту толщу. Позднее эти «норы», оставленные не животными, а растениями, снова забивались грязью, которая опять же отвердевала, сохраняя образы погибших деревьев. Природа воссоздавала из праха и камня облик древнего леса подобно тому, как скульптор отливает из металла фигуры людей. Эта галерея уникальна. Подобные ей удалось найти пока лишь в Ирландии и Канаде. Древние леса и стали основой нынешнего богатства Шпицбергена – залежей каменного угля.

Тем временем этот осколок суши, затерянный в океане, не останавливался, а продолжал свое одиночное плавание на север. В середине каменноугольного периода Шпицберген столкнулся с Северной Гренландией. Началась новая эпоха горообразования.

Однако даже горы не помогли острову «удержаться на плаву». Впервые в своей истории он полностью погрузился в море. Не случайно здесь обнаружено целое кладбище плиозавров и ихтиозавров – останки 28 животных. Это открытие стало одной из самых значимых находок в палеонтологии, сделанных за последние годы. Тут есть скелеты и взрослых животных, и детенышей, а потому можно проследить за тем, как взрослели представители этих видов.

Когда-то Шпицберген был заповедником древних ящеров – прежде всего морских хищников. В то время, когда они появились на Земле около 235 миллионов лет назад, этот архипелаг по-прежнему был затоплен водой – лежал на дне очень теплого, мелководного моря, в районе 45° северной широты, как Милан или Новороссийск. Морскую гладь рассекали громадные ящеры, собиравшие свой обильный улов.

Лишь в меловом периоде весь Шпицберген вновь вознесся из пены вод. Когда же около 65 миллионов лет, вслед за падением на Юкатан громадного метеорита, началось массовое вымирание динозавров и других древних пресмыкающихся, Шпицберген располагался уже на широте современного Осло.

В последние десятки миллионов лет, двигаясь своим неисповедимым маршрутом, словно «летучий голландец», и растеряв по пути почти всех пассажиров, архипелаг вошел в полярные воды и, практически не тревожимый человеком, погрузился в оцепенение, в зимнюю спячку. Его острова опять покрылись ледниками. Как будто история начала свой отсчет для Шпицбергена заново. Что ж, может быть, ему вновь придет время пуститься в обратный путь? И на Шпицбергене еще будет царить африканская жара?

Как полагают некоторые геологи, почти достигнув Северного полюса, он начнет движение в обратном направлении и через 600 миллионов лет окажется на противоположной стороне Земли, за Южным полярным кругом. Он, словно часовая стрелка, тихо перекатываясь по сферическому циферблату планеты, отмечает эоны времени. Стартовав, можно сказать, с появлением на Земле многоклеточной жизни, он финиширует, когда…

Или его бег будет длиться 2 миллиарда лет, пока по поверхности планеты все так же кружатся литосферные плиты и пока жизнь на ней не выжжена Солнцем, воплощаясь все в новых фигурах странных существ?

В наши же дни Шпицберген превратился в «новый ковчег». Здесь, под землей, несколько лет назад, было создано крупнейшее в мире хранилище семян культурных растений. Десятки тысяч сортов пшеницы, кукурузы или бобов, собранных здесь, в вечной мерзлоте, могли бы пережить даже ядерную войну. Рассчитано это хранилище на 2,25 миллиарда семян, но пока не заполнена даже пятая его часть.

Остается надеяться, что это хранилище так и пребудет уникальным научным памятником и человечество не окажется на грани выживания – когда семена, сбереженные здесь, будут жизненно важны для восстановления всего – нарушенного войнами или катастрофами – уклада хозяйствования.

Килиманджаро

Килиманджаро называют «крышей Африки», символом красоты Африканского континента. Больше всего гора знаменита своей громадной снеговой шапкой, которую так странно видеть среди тропического пейзажа. Снега Килиманджаро сверкают на солнце, приковывая взгляд своей белизной. В жаркие дни, если смотреть издали, кажется, что ослепительно-белая вершина парит в воздухе. Где-то внизу плывут облака, лишь усиливая это обманчивое впечатление.

Снега Килиманджаро кажутся чем-то недостижимым, как мечта, – и между тем они есть, в них нельзя не верить. Они пока есть. Пока – потому что происходящее на планете потепление переиначивает привычный реестр географии, меняя исподволь облик отдельных районов Земли. Оставляя вместо лесов – выжженную пустошь, вместо вечных снегов и льдов – каменистые вершины гор. Неужели снега Килиманджаро скоро исчезнут? Откуда они, вообще, появились на экваторе?

Гора Килиманджаро сравнительно молода. Ее можно с некоторым допущением назвать ровесницей человечества. Два-три миллиона лет назад, когда наши предки уже населили Восточную Африку, на территории современной Танзании началась серия вулканических извержений. Вновь и вновь из кратеров возносился огонь, изливалась магма. Со временем из выброшенных вулканических продуктов образовалась гора, скорее уж горный массив. Когда-то здесь насчитывалось, по оценке геологов, более 200 кратеров.

Около 700 тысяч лет назад свою активность сохранили всего три кратера – Шира, Мавензи и Кибо. Поначалу они продолжали выбрасывать огромное количество лавы и пепла, но потом поутихли. На память о былом неистовстве – четкое чередование пластов, слагающих эту гору: вот слой лавы, над ним слой пепла, снова лава, опять полоса пепла… Толщина некоторых слоев достигает полусотни метров и более.

Таков возможный сценарий возникновения Килиманджаро. Ученым еще предстоит подробно воссоздать историю этой горы. Причиной же бурной активности подземной стихии, которая опустошала здешний регион на протяжении тысячелетий, была Восточно-Африканская зона разломов, рассекающая Африку на две части. Когда-нибудь здесь будут плескаться волны нового океана.

Сегодня высота горного массива Килиманджаро составляет, согласно спутниковым измерениям, 5892 метра. Три главные вершины – три потухших вулкана – венчают этот массив. На западе находится Шира высотой 3962 метра, посредине – самая высокая вершина Африки, Кибо (5892 метра), а на востоке – Мавензи (5148 метров). Кибо имеет кратер диаметром 2,5 километра и глубиной до 180 метров. Этот колоссальный кратер и образует характерную плоскую вершину Килиманджаро. Общая площадь, занимаемая этим массивом, – 2400 квадратных километров – почти в два раза больше площади Мертвого моря.

Два из трех здешних вулканов – Шира и Мавензи, вероятно, окончательно потухли. Кибо же, полагают геологи, лишь приумолк. Его последнее извержение датируется предположительно 1700 годом. Быть может, он еще проснется. Об этом предупреждают регулярные выбросы вулканических газов.

Снега Килиманджаро кажутся чем-то недостижимым, как мечта

Снега кажутся таким же неотъемлемым атрибутом Килиманджаро, как Эйфелева башня – символом Парижа или Великая стена – визитной карточкой Китая. Этот любопытный феномен – снег и лед на экваторе – объясняется не только тем, что на вершине горного массива, на высоте около 6000 метров, царит холод, но и тем, что белоснежная шапка Килиманджаро отличается очень высоким альбедо – способностью отражать солнечные лучи. Кроме того, на вершину Килиманджаро регулярно обрушиваются дожди. Пролившаяся вода замерзает, пополняя запасы льда.

Для ученых же шапка из снега и льда – это еще и громадный научный архив, документы которого надо уметь читать. Здесь запечатлена вся история климата в этой части Африки за последние тысячелетия. Возраст архива – около 11 700 лет. Вершины горного массива Килиманджаро стали покрываться льдами в конце последнего ледникового периода.

Керны – столбики льда, извлеченные геологами, – повествуют и о трех катастрофических засухах, и об эпохе влажного климата, пережитого тропической Африкой около 9500 лет назад. В ту пору, например, озеро Чад было раз в двадцать больше, чем теперь. Раскинувшись на площади 350 тысяч квадратных километров – почти как Каспий, оно напоминало бескрайнее море.

Около 8300 лет назад содержание метана в столбиках льда становится заметно меньше. Это – верный признак того, что в Африке началась длительная засуха. Здешние озера постепенно высыхают, как след, оставленный мокрой тряпкой.

Проходят еще три тысячелетия, и вот уже около 5200 лет назад, как явствует из «летописи», запечатленной в столбиках льда, резко понижается концентрация изотопа кислорода-18 в атмосфере. В этом регионе вновь наступает сильнейшая засуха. Но именно тогда здесь появляются первые крупные поселения. Эпоха охотников и собирателей уходит в прошлое.

Третья крупная засуха начинается в Африке около 4200 лет назад и продолжается почти три столетия. На значительной ее территории устанавливается сухой, континентальный климат. Люди покидают Сахару, которая когда-то была цветущей, и та окончательно превращается в пустыню. В то время в Египте, где давно уже правили фараоны, терпит крах прежняя система хозяйствования. Гибнет Древнее царство.

Все это поведали в последние годы «снега Килиманджаро». Их таяние для ученых сродни пожару в библиотеке. Многие тайны капризов климата рассеются тогда, как дым над водой, как вязь облаков над горной вершиной.

На протяжении ХХ века площадь ледников Килиманджаро сократилась на 80 с лишним процентов. Если в ближайшее время ничего не изменится, то уже к 2033 году на вершине Килиманджаро не останется ни льдинки. Голый каменный купол, унылый, как пейзаж городской окраины, будет встречать туристов, приезжающих сюда. Мир потеряет еще одно чудо природы.

Тысячи ледников на нашей планете тают из-за глобального потепления. Однако Килиманджаро к их числу не относится, полагают ученые. Виной всему – хищническая вырубка лесов на склонах горного массива. Обычно в сезон дождей именно деревья удерживают воду, не давая ей стекать в окрестные долины. Впоследствии эта вода испаряется. В небе над Килиманджаро проплывают облака, проливаясь дождем или падая хлопьями снега на ледники. Теперь этот природный механизм нарушен.

Можно ли спасти снега Килиманджаро? Выдвигаются разные идеи. Пожалуй, автором самой неожиданной был Эуан Нисбет из Лондонского университета. Несколько лет назад он предложил покрыть вершину Килиманджаро – и в первую очередь края ледника, которые тают быстрее всего, – пластиковой пленкой, чтобы защитить снег и лед от нагревания. По его подсчетам, потребуется примерно 100 тонн пленки белого цвета, чтобы повысить альбедо Килиманджаро. Лед под этим экраном будет не так сильно поглощать солнечное тепло. Это поможет сохранить знаменитую гору в ее первозданном виде. Ей придется пробыть под колпаком до тех пор, пока на ее склонах опять не зазеленеют леса, которые нужно будет заново насадить.

Но так ли верен его расчет? Не превратится ли пространство, укрытое пленкой, в один огромный парник, где льды будут таять еще быстрее, чем прежде? Как вообще удержать эту пленку, разостланную на горном склоне? Чем «пришпилить» ее, чтобы ее не сорвало ветром?

А что еще остается делать, как не строить прожекты? «Снега Килиманджаро мы наверняка потеряем», – уверено большинство специалистов.

Южная Африка

Львы, леопарды, буйволы, носороги и слоны – эта «большая пятерка» животных, Big Five , давно стала визитной карточкой Южной Африки. Эта область Черного континента отличается поразительным разнообразием флоры и фауны. Здесь можно встретить столько редких, экзотических растений и животных, сколько не найти, наверное, ни в одном другом уголке земного шара. Но можно ли назвать современную Южную Африку подлинным райским уголком для всего живого, этаким Ноевым ковчегом, сохраняющим для потомков память о поразительном богатстве природы на нашей планете – богатстве, так бездумно растраченном людьми?

Капское флористическое царство– не только самое крохотное, но еще и самое богатое

Но дело не только в нас самих. Первое десятилетие нового века заставило говорить об изменении климата на планете – о начавшемся глобальном потеплении. В 2009 году был обнародован мрачный прогноз специалистов из Всемирного фонда дикой природы. Согласно ему в ряде регионов планеты еще до 2050 года будут достигнуты так называемые «точки невозврата». Иными словами, произойдут необратимые перемены, которые вынудят людей, живущих здесь, смириться с новыми «правилами игры». Среди подобных климатических феноменов – таяние льдов в полярных областях и изменение интенсивности летних муссонов в Индии, постепенное превращение Калифорнии в пустыню и гибель лесов в бассейне Амазонки. Все эти события повлекут за собой тяжкие социальные и экономические последствия и решительно изменят жизнь сотен миллионов людей. Иной станет и природа Южной Африки. Если предсказания ученых сбудутся, то флора и фауна ЮАР заметно обеднеют. Многие редкие виды растений и животных просто исчезнут с лица Земли.

Между тем в последние десятилетия перечень растений, распространенных в Южной Африке, неизменно пополняется. Сейчас ученые насчитывают здесь около 24 тысяч видов цветковых растений. Это – больше, чем во всей Европе. Чуть ли не половина их сосредоточена в прибрежной полосе шириной в две сотни километров на юго-западе ЮАР. Она простирается между городами Кланвилллиам на западе и Порт-Элизабет на востоке. Это – уникальная область планеты по видовому составу растений, причем она занимает площадь всего 5530 квадратных километров. Ботаники относят ее к особому флористическому царству – Капскому. Всего на планете выделяют шесть таких царств, причем Капское уникально тем, что занимает лишь 0,4 % территории Южной Африки, тогда как другие охватывают целые части света, например Австралию, Америку или Антарктиду. Однако Капское флористическое царство – не только самое крохотное, но еще и самое богатое. Здешняя растительность даже разнообразнее, чем флора дождевых тропических лесов. Так, лишь в районе Столовой горы, расположенной в окрестностях Кейптауна, на площади 60 квадратных километров, ботаники насчитали 1470 видов растений.

Многие из здешних растений не встречаются больше нигде – только на этой полоске суши, ставшей для ботаников настоящим эльдорадо. Особенно распространены здесь вересковые; они исчисляются сотнями видов. Уникальны заросли жестколиственного кустарника – финбош. Растения, образующие их, идеально приспособились к регулярным лесным пожарам, а потому почти не страдают от них.

Необычайно разнообразен и животный мир Южной Африки. Эта страна – родина около пяти сотен видов птиц и более сотни видов рептилий. Изобилуют животными также прибрежные воды Южной Африки. Особенно поражает видовое разнообразие рыб. Практически шестая часть всех видов рыб, известных науке, представлена в этом «райском уголке» – в той части Мирового океана, что омывает побережье Южной Африки. Но удастся ли сохранить это чудо? Похоже, сказочный мир стоит на пороге суровых перемен.

«Удивительный мир дикой природы!» Эти слова как нельзя лучше относятся к этой области Африки. «Мир, который вот-вот исчезнет!» Верны и эти слова. Человек настойчиво вмешивается в жизнь царства фауны, навязывая ему свои жестокие законы, истребляя его обитателей, сгоняя их с насиженных мест. Если этот произвол, насаждаемый нами, не удастся пресечь, многие виды животных Южной Африки будут со временем обречены на вымирание.

Мы часто говорим: «Человек может горы свернуть».Но человек может и оставить после себя горы трупов. Например, полтора века назад на просторах Африканского континента бродили миллионы слонов. Немало их было и в Южной Африке. А вот уже в 1920 году надо было хорошенько постараться, чтобы увидеть слона. Их здесь осталось чуть более сотни. Лишь благодаря самым строгим мерам удалось спасти от истребления этих животных. В ЮАР этому способствовало создание сети национальных парков. Сейчас здесь насчитывается около 20 тысяч слонов, причем три четверти обитают на территории Национального парка имени Крюгера. Численность их популяции могла бы вырасти еще заметнее, если бы не браконьеры, которые из года в год выходят на охоту за ними. По словам экологов, отстрел слонов обусловлен лишь коммерческими причинами. Торгуя слоновой костью, изделиями из слоновой кожи, а также консервами, приготовленными из мяса слонов, можно неплохо заработать.

Браконьерство, истощение природных ресурсов, уничтожение естественной среды обитания – все эти факторы ведут к сокращению популяций многих видов животных, обитающих в Южной Африке, а в перспективе – и к полному их исчезновению. В последние годы, повторюсь, добавилась еще одна угроза – изменение климата.

В ЮАР все чаще случаются засухи; сезон дождей начинается позже, чем в конце 1980-х годов. Между тем прогнозы ученых не утешают. Ожидается, что в ближайшие полвека средняя температура в различных районах страны возрастет на 1—3°, количество осадков уменьшится на 10 %, зимы станут очень теплыми, летом же будут наблюдаться длительные засухи или выпадать сильнейшие ливни.

Обычно растения и животные реагируют на любые изменения климата одинаковым образом – мигрируют в более благоприятные для них регионы. Но природа Южной Африки уникальна. Здесь много эндемичных видов, которые настолько хорошо приспособились к той биологической нише, где они обитают, что им некуда переселяться. Они не приживутся больше нигде. Через несколько десятилетий – даже у себя на родине. Это приведет к вымиранию экзотических представителей флоры и фауны, которыми так славится природа ЮАР.

Климатические изменения особенно негативно скажутся на зарослях кустарника – финбоше. Согласно модельным расчетам, занимаемая им область сократится более чем наполовину. Но именно экосистема финбоша отличается поразительным разнообразием флоры. Здесь произрастает несколько тысяч эндемичных видов растений. Если прогнозы ученых верны, то значительная часть этих видов наверняка исчезнет с лица Земли.

Можно ли спасти все эти вымирающие виды? Некоторые исследователи предлагают заняться переселением растений и животных, которым особенно остро угрожают климатические изменения. Но далеко не все ученые поддерживают эту идею. Критики считают, что, оказавшись в новой обстановке, эти чужеродные виды растений и животных нарушат экологическое равновесие – поведут себя агрессивно и вытеснят некоторые обитавшие там виды.

Итак, глобальное потепление может решительно изменить природу Южной Африки. И более чем спорно, что этот райский уголок на юге Африканского континента сохранит свое первозданное разнообразие к концу XXI века. Сбудутся ли эти прогнозы?

Амазонка

Южная Америка. С запада этого континента на восток неторопливо перетекает целое «море воды», окрашенное в мутный коричневый цвет (такую странную расцветку придает ей осадочная взвесь, подхваченная потоком). Это – Амазонка, самая многоводная река мира. В сезон дождей она каждую секунду приносит в океан 280 миллионов литров воды. Примерно пятая часть всей пресной воды на нашей планете заключена в Амазонке и ее притоках. И может быть, она – самая длинная река мира?

Ученые давно спорят о том, какая река длиннее – Нил или Амазонка. В этом заочном состязании сами же спорщики являются судьями. Они выбирают, что считать истоком реки, а что – ее притоком. В случае с Нилом, впрочем, нет разногласий. Его длина – 6671 километр. С Амазонкой гораздо сложнее. Словно громадный канат, сплетенный из нитей, эта река свита из множества притоков. В Амазонку впадают примерно 10 тысяч рек, причем семнадцать ее притоков достаточно велики – их длина превышает 1600 километров.

Пытаясь проследить, где начинается Амазонка, географы приходят к самым разным результатам. Долгое время считалось, что она вытекает из лежащего в Андах озера Лаурикоча. Ее длина – в этой системе отсчета – составляла 6518 километров. Все изменилось, когда в 1971 году американский исследователь Лорен Макинтайр отыскал в отдаленном горном районе еще один приток. Амазонка стала длиннее сразу на две с половиной сотни километров. Теперь она могла считаться самой длинной рекой в мире (6788 километров). К сходному выводу пришли и участники проведенной недавно бразильско-перуанской экспедиции. По их мнению, истоком Амазонки следует считать одну из двух речушек, сбегающих с горы Мисми на юге Перу, чтобы потом слиться друг с другом. Какой бы из этих горных ручьев не принять за начало Амазонки, она все равно окажется на сотню километров длиннее Нила. Однако большинство ученых по-прежнему не согласны с подобным выводом и отдают пальму первенства африканской реке.

Возможно Амазонка– одна из древнейших рек на Земле

Возможно, Амазонке принадлежит и другой рекорд. Похоже, она – одна из древнейших рек на Земле. Она величественно катила свои воды еще до того, как возникла Америка. По одной из гипотез, около 150 миллионов лет назад, когда Южная Америка, Африка, Австралия, Индия и Антарктида составляли единый континент – Гондвану, исток реки Амазонка находился в самом сердце Африки, в той ее части, что теперь особенно враждебна всему живому. Он располагался почти на восточной границе Чада, близ Судана, в одном из ущелий в горах Эннеди. В то время Древняя Амазонка (Палеоамазонка) текла с востока на запад, пересекая большую часть Гондваны и впадая в Тихий океан. Ее протяженность составляла примерно 14 тысяч километров. Несомненно, это была одна из самых великих рек в истории нашей планеты.

Авторы этой гипотезы – немецкий геолог Геро Хиллмер и австрийский биолог Зепп Фридхубер, выпустивший книгу «Древняя Амазонка. Река из Сахары». Самый памятный реликт, напоминающий о Палеоамазонке, полагают они, – это озеро Чад, в древности огромное внутреннее море, вокруг которого зеленой равниной простиралась Сахара. Дальнейшая судьба Амазонки, в их представлении, выглядит так.

После того как земная твердь раскололась и возникли новые материки, русло древней реки было рассечено надвое. Южноамериканский континент принялся дрейфовать на запад, и Амазонка оказалась отрезана от своего истока, а также от множества рек, впадавших в нее. Но и тогда еще Палеоамазонка по-прежнему устремлялась на запад, в сторону Тихого океана, впадая в него где-то в районе современного города Гуаякиль (Эквадор). Исток же ее находился теперь в горах Гвианы.

Когда же произошло неизбежное и 25 миллионов лет назад Южная Америка столкнулась с океаническая плитой Наска, вдоль западного побережья материка взметнулась молодая горная цепь – Анды. Со временем она стеной преградила путь Амазонке, перестала пропускать ее воды к океану. Вот так около 10 миллионов лет назад река оказалась отрезана от своего устья. Огромное количество воды, все так же приносимое ею к подножию гор, разлилось, образовав озеро. Оно все разрасталось, превратившись в настоящее море – наподобие Каспийского. В конце концов, около 6 миллионов лет назад уровень воды в этом внутреннем море повысился настолько, что Амазонка стала течь вспять, устремившись в сторону своего истока, к побережью Атлантического океана. Так, карта Южной Америки приняла свой нынешний вид.

Целый ряд фактов подтверждает эту гипотезу. Например, необычен вид Амазонки. Ближе к устью ее русло сужается. Амазонка совсем не похожа на своих соперников в «книге рекордов» – Нил или Волгу, чьи русла разветвляются на множество рукавов. Зато, вглядываясь в другую часть карты – ту, что изображает исток Амазонки и его окрестности, в какой-то момент начинаешь чувствовать, что перед тобой – громадная дельта реки. Дельта, которая отделена от океана горной грядой, опустившейся на нее, как шлагбаум.

Странен и животный мир Амазонки. В ее верховьях встречаются типичные морские обитатели, например скаты, сардины, креветки, морские языки, морские коровы, дельфины. Если бы они заплывали в реку из Атлантического океана, то обретались бы в ее низовьях. Очевидно, они проникли в Амазонку в ту пору, когда та впадала в Тихий океан. Когда же река повернула вспять, морские животные оказались в западне. С тех пор они населяют воды Амазонки и ее бесчисленные рукава-притоки. В процессе эволюции они приспособились к жизни в пресной воде и превратились в эндемичных жителей Амазонки. Генетический анализ подтвердил, что многие рыбы, обитающие в верховьях Амазонки, состоят в тесном родстве с рыбами, населяющими Тихий океан.

Бассейн реки Амазонка отличается поразительным биологическим разнообразием. Количество видов растений и животных, распространенных здесь, с трудом поддается оценке. Биологи описали пока около 1,4 миллиона видов растений и животных, в том числе примерно 750 тысяч видов насекомых, 360 тысяч видов микробов, 250 тысяч видов растений и 40 тысяч видов позвоночных животных. А сколько их еще неизвестно науке?!

Только за минувшее десятилетие, с 1999 по 2009 год, здесь было обнаружено более 1200 новых видов, в том числе 637 видов неизвестных прежде растений, 257 видов рыб, 216 видов земноводных, 55 видов пресмыкающихся, 39 видов млекопитающих и 16 видов птиц. За эти 10 лет здесь открыто больше новых видов, чем в других«горячих точках жизни» нашей планеты на острове Борнео, в бассейне реки Конго и в Восточных Гималаях.

Пока еще бассейн реки Амазонка выглядит на карте сплошным зеленым пятном, но постепенно окраска его меняется, теснимая желтыми тонами. За последние 40 лет уничтожено 17 % лесов Амазонии, то есть около миллиона квадратных километров, – это примерно в два раза больше площади Испании. Если вырубка будет продолжаться теми же темпами, то, по оценке исследователей, к 2030 году исчезнут или серьезно пострадают до 55 % здешних лесов.

Тропический лес уступает место степи – кампосу, льяносу, а кое-где сухую степь, наверное, потеснят пустыни. Таков вывод экологов. Но, похоже, их четкие, как плакаты, лозунги – «Мы теряем леса Амазонии», «Зеленые легкие Земли больны человеком» – откроются нам со всей неприглядной наготой, лишь когда просторы Южной Америки очистятся от лесов. Тогда, среди полного запустения, мы поймем все сразу.

Большой каньон

За миллионы лет река Колорадо прорезала в скалах это громадное ущелье. Оно протянулось на четыре с половиной сотни километров в северной части американского штата Аризона. Его глубина достигает 1800 метров, а ширина – от 6 до 30 километров. На всем его протяжении нет ни одного моста, по которому можно было бы перебраться с одного его конца на другой. Огромное пространство ущелья заполнено беспорядочными скоплениями утесов самой причудливой формы. Многие из них имеют свои названия, например Трон Вотана, Башня Ра или Храм Вишну. В разное время суток скалы каньона окрашены в различные цвета. Утром они – голубые, в полдень – бурые, пополудни – красные, а вечером – фиолетовые.

Большой каньон

Летом в Большом каньоне нередко стоит страшная жара; температура может достигать 50 °С. Зато зимы бывают очень снежными. Выпавший снег лежит с октября до мая. Не все виды растений и животных выдержат подобные перепады. Здесь, например, прижились различные виды кактусов и терновника, а также гремучие змеи, пауки черные вдовы и скорпионы. В водах Колорадо можно встретить лишь отдельные виды рыб. По ее берегам обитают игуаны, лягушки и жабы. Кое-где поселились даже выдры и бобры. Всего здесь обнаружено 1500 видов растений, 355 видов птиц, 89 видов млекопитающих, 47 видов пресмыкающихся, 9 видов земноводных и 17 видов рыб. К этому перечню надо добавить несколько тысяч видов насекомых, пауков и других беспозвоночных.

Как же возникла эта громадная трещина, расколовшая земную твердь? Есть разные гипотезы, объясняющие происхождение Большого каньона. По наиболее распространенной теории он образовался около 6 миллионов лет назад, когда река Колорадо, оставив свое прежнее русло, прорезала одноименное плато. Впрочем, анализ отложений и вулканических пород, собранных в некоторых районах каньона, свидетельствует о том, что отдельные его части возникли гораздо раньше и что каньон, по-видимому, состоит из нескольких ущелий, которые со временем соединились друг с другом. Об этом же свидетельствуют и результаты недавних исследований.

Так, в 2012 году ученые из Колорадского университета и Калифорнийского технологического института объявили со страниц журнала Science , что западная часть Большого каньона, похоже, сформировалась еще около 70 миллионов лет назад – намного раньше, чем принято было считать. К такому выводу они пришли, проанализировав несколько образцов породы, взятых со дна ущелья.

Впрочем, Большой каньон возник не сразу, а по меньшей мере в два этапа. Так, его восточная часть, по-видимому, образовалась, как и предполагали прежде, около 6 миллионов лет назад. Западная же его часть, как стало ясно теперь, существовала еще во времена динозавров, причем уже тогда глубина каньона всего на несколько сотен метров отличалась от нынешней. Соединились обе части Большого каньона гораздо позже.

Столь же загадочно и происхождение реки Колорадо, неутомимой строительницы этого чуда природы. Это – одна из крупнейших рек Северной Америки. Она начинается в Скалистых горах и, миновав штаты Юта, Аризона и Невада, впадает в Калифорнийский залив. За миллионы лет эта река, с необычайной силой вгрызаясь в толщу скал, прорезала многочисленные ущелья. Однако ее прошлое оказывается еще удивительнее ее настоящего.

Несколько лет назад американский геолог Стивен Дэвис, проанализировав изотопный состав речных отложений на территории штатов Юта и Аризона, убедился, что они принесены не из Скалистых гор, где находятся верховья реки Колорадо, а из Южной Калифорнии, из пустыни Мохаве, отличающейся сильно пересеченным рельефом и расположенной неподалеку от устья реки. Как такое могло случиться? Как эти породы оказались в 700 километрах вверх по течению? Это можно объяснить лишь одним. Тогда река текла в противоположном направлении.

Как полагает Дэвис, рельеф в этой части Северной Америки со временем разительно изменился. Выросли Скалистые горы и преградили путь реке. Она устремилась вспять и, в конце концов, проложила дорогу к Калифорнийскому заливу. Впрочем, пока ученые не берутся судить, когда произошел этот «поворот кругом».

Стоит добавить, что изначально река Колорадо текла по равнине. Однако около 65 миллионов лет назад началось поднятие плато Колорадо. На пути у реки появилось неожиданное препятствие. И она принялась пробивать дорогу, размывая вначале лежавший на поверхности слой известняковых пород, а затем уже протачивая себе русло в толще древних песчаниковых пород. Речному потоку было тем легче совершать свою работу оттого, что угол его наклона с изменением рельефа местности стал другим. Спокойная река обрела ярость горного потока. Особенно быстро Большой каньон разрастался в последние 2 миллиона лет. Сейчас на дне ущелья уже показались самые древние породы – граниты. Их разрушение идет гораздо медленнее. Как подсчитали ученые, за 40 лет река Колорадо углубляет свое русло еще на сантиметр.

Очень интересна геология Большого каньона. Его стены, обступающие долину реки, подобны раскрытой книге. Человек, знающий иероглифы, которыми испещрены ее страницы, без труда прочтет много любопытного об истории Земли. Глядя на стены скал, можно легко различить последовательность геологических слоев – летопись жизни нашей планеты за последнюю пару миллиардов лет. Чем глубже река врезалась в горные породы, тем дальше устремлялась в глубь земной истории, приоткрывая тайны отдаленных эпох. В наши дни этот громадный, запыленный фолиант может многое рассказать ученым о наступлении морей и об их оскудении, об эпохах грандиозных метаморфоз. Найденные здесь ископаемые останки дают представление о развитии жизни в далеком прошлом.

Самый древний пласт, слагающий дно Большого каньона – а именно в нем пролегает теперь русло реки Колорадо, – это черные сланцы возрастом 2 миллиарда лет. Их слой образовался, когда на планете существовали лишь одноклеточные организмы. В ту пору земная кора была еще очень неспокойна. Она вновь и вновь вздыбливалась, образуя скалы и горные массивы. Эти сланцы – последние свидетели той мощной тектонической деятельности.

Миллионы лет река Колорадо беспрепятственно катила свои воды, прорезая ущелье. Ничто не могло потревожить ее бег – даже появление в здешних краях человека. В 1540 году испанец Лопес де Карденас первым из европейцев увидел грандиозную панораму каньона. Однако это пустынное ущелье не заинтересовало ни его, ни других конкистадоров. Вплоть до 1869 года центральная часть Большого каньона оставалась terra incognita, «неведомой землей» – последним белым пятном на карте Америки.

Река Колорадо является главным источником воды для юго-западных штатов США. Еще в 1935 году была возведена плотина Гувера. В 1964 году в 200 километрах вверх по течению от Большого каньона вознеслась новая плотина и разлилось еще одно водохранилище. Река усохла. Неистовый поток, проносившийся когда-то по ущелью, всего за столетие превратился в жалкую речушку. Он уже не в силах мчать огромные глыбы и крушить ими скалы, ваяя стены каньона.

Впрочем, бурный норов этой реки не так легко укротить. Когда-то принесенные ею камни бились о стены каньона. Теперь они оседают возле плотины. Настанет время, и река нанесет сюда столько камней, что волны будут легко перекатываться через преграду. Река перехитрит строителей плотины.

Большой Барьерный риф

Большой Барьерный риф – это величайший коралловый риф на нашей планете. Он протянулся примерно на 2000 километров вдоль восточного побережья Австралии и состоит из 2900 отдельных рифов и почти 700 островков, которые разбросаны в мелководном море, населенном бесчисленными колониями кораллов. Его ширина составляет от 40 до 370 километров, а общая площадь – 347 800 квадратных километров. По размеру занимаемой территории он почти не уступает такой стране, как Германия. Это – самое грандиозное строительное сооружение, когда-либо созданное живыми существами. Риф можно заметить невооруженным глазом даже из космоса. По видовому составу фауны это – один из богатейших регионов Земли.

Первым европейцем, увидевшим его, был британский мореплаватель Джеймс Кук. 11 июня 1770 года корабль, на котором он совершал плавание к берегам Новой Зеландии и Австралии, едва не потерпел крушение, наткнувшись на подводную преграду. А сколько судов разбилось, минуя риф, ограждающий Австралию, словно барьером?!

Большой Барьерный риф можно заметить невооруженным глазом даже из космоса

Мы привыкли считать, что этому величественному памятнику природы вряд ли может что-либо угрожать. На самом деле здесь наблюдается массовая гибель кораллов. К 2012 году наконец удалось точно оценить масштаб бедствия. Какая же судьба ждет этот удивительно красивый риф?

Своим происхождением он обязан крохотным беспозвоночным животным, населяющим океан, – коралловым полипам. Их длина – всего несколько миллиметров. Они образуют громадные колонии, расселяясь на обширных территориях. Развившиеся личинки полипов поначалу плавают под водой, а затем на небольшой глубине прикрепляются к рифу. Они впитывают кальций, растворенный в морской воде. У них образуется известковый скелет, а рядом поселяются уже другие коралловые полипы. Эта колония все растет и растет.

Через некоторое время старые кораллы отмирают; но их известковые скелеты не рассыпаются на отдельные песчинки. Одноклеточные водоросли, что живут в сообществе с кораллами, «склеивают» их, образуя еще один «этаж» рифа, на котором в следующем году поселятся новые молодые полипы. Водоросли также снабжают своих соседей-полипов кислородом, который вырабатывают путем фотосинтеза, а еще сахаром, аминокислотами и жирными кислотами. Сами эти растения тоже выигрывают от сожительства с кораллами, поглощая выделяемые ими вещества. Именно водоросли окрашивают тропические коралловые рифы в удивительные цвета.

Свою работу полипы вершат с перерывами. Не раз за последние сотни тысяч лет наступало оледенение, и уровень Мирового океана заметно понижался. Колонии полипов гибли. Но вот ледниковый период заканчивался. Огромные массы льда таяли, вода прибывала, и тогда уцелевшие полипы вновь продолжали дело, начатое их далекими предками. Те рифы и островки, что мы видим сегодня близ побережья Австралии, возникли за последние 10 тысяч лет. Вообще же Большой Барьерный риф начал формироваться около 20—25 миллионов лет назад.

Поднимаясь со дна моря и достигая его поверхности, коралловые рифы образуют причудливые «каменные сады». Их красочное великолепие еще более оживляют разноцветные тропические рыбы. Полюбоваться ими – мечта любого, кто увлекается подводным плаванием. И не только ими! Коралловые рифы – место обитания многих видов животных. На рифах соседствуют самые разные виды коралловых полипов. На различных «этажах» рифов поселяются черви, моллюски, губки. Сюда приплывают акулы, киты, морские коровы.

Всего в окрестности Большого Барьерного рифа обитает около полутора тысяч видов рыб. Среди них – такие яркие и экзотические виды, как ошейниковые белогалстучники, помацентровые рыбы, рыбы-попугаи, рыбы-бабочки, скаты-хвостоколы. Кроме того, здесь живет примерно 400 видов коралловых полипов, 800 видов иглокожих (например, морских звезд) и 4000 видов моллюсков. На островах, составляющих Большой Барьерный риф, встречается свыше 240 видов птиц. Здесь образуют свои колонии буревестники, фрегаты, крачки.

К сожалению, коралловые рифы очень чувствительны к любым изменениям внешней среды. А ведь океан все сильнее прогревается, и его кислотность растет. Поэтому благополучие таких райских уголков, как Большой Барьерный риф, находится теперь под угрозой.Только за последние 27 лет, с 1985 по 2012 год, плотность колоний кораллов снизилась здесь примерно вдвое. Причиной тому стали несколько факторов.

Все чаще кораллы гибнут из-за того, что температура воды постепенно повышается. Ведь они очень чутко реагируют на это. Температура воды в тропических морях обычно составляет 26—28 °С. Если на несколько дней она поднимется всего на один градус, то кораллам станет не по себе. Они испытают настоящий стресс. В таком состоянии они активно отторгают одноклеточные водоросли, с которыми живут в симбиозе. Рифы обесцвечиваются, их пёстрая окраска меркнет. Пышный подводный лес превращается в унылый, беловатый каркас, составленный из известковых скелетов.

Тропические бури – опять же из-за глобального потепления – становятся все сильнее; от них особенно страдает южная и центральная части рифа. Этими бурями уничтожен почти каждый второй коралл (точнее, 48 %). Наконец, заметно возросла численность естественных врагов кораллов – морских звезд. Если ничего не изменится, то к 2022 году нынешняя популяция кораллов сократится еще на 10 %. Десятки тысяч морских животных, расселившихся в районе рифов, лишатся привычной среды обитания.

В последние годы скорость вымирания кораллов заметно повысилась. Начиная с 2006 года риф ежегодно теряет почти 1,45 % своих обитателей. В то же время начиная с 1990 года скорость нарастания известковых скелетов у кораллов сократилась на 15—20 %.

Увы! Рифы так же хрупки, как стеклянные витрины. По случайности или неразумию мы то и дело оставляем в них бреши. Эти подводные «высотки» зияют бесчисленными проломами. Там в море сброшены ядовитые сточные воды, там, добывая известняк, вынули целую стену кораллов, там, тараня все на пути, случайно прошел корабль – в океане народная тропа не зарастает годами. По оценке ученых, пройдет примерно полвека, прежде чем края ран сомкнутся – и природа залатает эти дыры.

Страдают рифы и от массового туризма. Ежегодно Большой Барьерный риф посещают около 2 миллионов туристов, прежде всего любителей подводного плавания. Сейчас им разрешено бывать лишь на отдельных островах. Нельзя даже дотрагиваться до рифов и тем более охотиться под водой.

Власти Австралии и международные организации принимают различные меры, чтобы защитить этот памятник природы. Удастся ли это сделать?

На лучшее можно только надеяться, а худшие сценарии… они легко просчитываются на компьютере. Вот прогноз, который составил в начале этого века биолог Ове Хег-Гульдберг из Сиднейского университета. «Сейчас мы наблюдаем спорадическую гибель отдельных колоний. К 2020 году мы столкнемся с массовым, повсеместным отмиранием кораллов. Вначале этот мор охватит рифы Карибского моря и Юго-Восточной Азии, к 2030 году перекинется на Большой Барьерный риф, к 2040 году распространится на всю остальную южную акваторию Тихого океана. Если события будут развиваться по худшему сценарию, то уже к началу XXII века коралловые колонии в большинстве прибрежных районов погибнут. Моря станут другими».

Нам остается лишь смотреть и ждать. Так есть ли будущее у Большого Барьерного рифа?

Человек и Земля

Сколько людей выдержит Земля?

В октябре 2011 года произошло уникальное событие. На свет появился семимиллиардный житель Земли. Планеты, которую два столетия назад населял всего миллиард человек и которая за это время не стала богаче ресурсами. Скорее, наоборот. Не случайно ученые и политики все чаще задаются вопросом: «Сколько людей выдержит Земля?»

Между тем к середине этого века численность мирового населения, по прогнозам, достигнет 9,3 миллиарда человек. К 2100 году, если не случится непредвиденных катастроф, на планете будет проживать уже 10 миллиардов человек!

В процентном отношении самые высокие темпы прироста характерны для беднейших стран мира – для африканских государств, лежащих к югу от Сахары (например, Нигерия – 2,53 %), а также для Пакистана (2,44 %), Индонезии (1,26%), Бангладеш (2,02 %) и Филиппин (2,36 %). Для сравнения: в России речь приходится вести не о приросте, а об убыли населения (– 0,57 %). Для Японии темпы прироста составляют 0,14 %, для Германии – 0,07 %.

Особенно быстро в этом столетии будет расти население Африки, ведь пока этот континент сравнительно малолюден. Здесь, к удивлению многих, проживает всего миллиард человек – если быть точным, 1,03 миллиарда (по данным на 2011 год). Уже через 40 лет, таков прогноз, здесь, на «континенте беспросветной нищеты», будет жить 2,084 миллиарда человек. И что дальше? К 2100 году – около 3,6 миллиарда человек. В Европе же, где и сегодня проживает, лишь 738 миллионов человек, к концу века население, как явствует из прогноза, сократится до 674 миллионов.

К середине этого века численность мирового населения, по прогнозам, достигнет 9,3млрд человек

Уйдет в прошлое, как предсказывают эксперты, и привычка говорить о «засилье китайцев». В последние годы рост населения в КНР замедлился. Уже к 2021 году самой населенной страной на планете станет Индия. В 2050 году, согласно прогнозу, в Китае будет проживать около 1,42 миллиарда человек, в то время как в Индии – 1,61 миллиарда человек.

Изменится и возрастная структура населения. Если в 2004 году средний возраст землян составлял 27,6 года, то к 2050 году он повысится предположительно до 38,1 года. Значительно возрастет доля пожилых людей: с 10 % (по данным на 2012 год) до 22 % (в 2050 году), в то время как доля детей в возрасте до 15 лет сократится с нынешних 30 % – до 20 %.

В последние два десятилетия тема перенаселения Земли постепенно отошла в сторону, уступив место теме глобального потепления, которое стали считать главной угрозой человечеству. Тем временем население планеты продолжало расти. И вот итог: мы не можем прокормить 7 миллиардов человек. Что же говорить о 10 миллиардах? Чтобы справиться с нехваткой продовольствия, нужно кардинально повысить урожайность сельскохозяйственных культур. «В ближайшие 40 лет нам предстоит произвести такое же количество продовольствия, что и за последние 8000 лет» – так пояснил эту арифметику эксперт Всемирного фонда дикой природы Джасон Клэй. В таком случае «к 2050 году мы уже не узнаем нашу планету».

Но даже технические новшества не помогают преодолеть ограниченность ресурсов. Мировое производство зерна достигло своего максимума в 1984 году, и с тех пор этот результат не удается повторить, хотя численность населения планеты выросла за это время на 2 с лишним миллиарда человек. Интенсивное возделывание земли влечет за собой нарастающую эрозию почвы – и этот процесс усугубляется глобальными изменениями климата, все более частыми наводнениями, засухами и другими стихийными бедствиями. Все эти факторы сдерживают развитие сельского хозяйства. Очевидные успехи сменяются неудачами.

Так сколько всего людей способна выдержать наша планета? Британский экономист Томас Мальтус в конце XVIII века утверждал, что Земля может прокормить не больше миллиарда человек. Долгое время казалось, что сама жизнь опровергла мрачные, убийственные тезисы Мальтуса, заявлявшего, что помогать бедным аморально, поскольку это лишь приводит к повышению рождаемости и, стало быть, плодит нищету. Промышленная революция XIX века создала множество рабочих мест, позволивших людям сносно зарабатывать на жизнь. «Зеленая революция» ХХ века убедила многих, что Земля может прокормить гораздо больше людей, чем считали отъявленные пессимисты.

Так сколько их будет ровным счетом? Восемь, десять, пятнадцать миллиардов?

«Если бы все люди жили так же, как бразильские индейцы, обитающие в девственных лесах, то на Земле могло бы проживать от 20 до 30 миллиардов человек. Если же все будут потреблять природные ресурсы в таких же количествах, как жители Соединенных Штатов Америки, то с экологической точки зрения наша планета давно перенаселена», констатировал несколько лет назад швейцарский социолог Клаус Ляйзингер.

Исходя из подобных рассуждений, ряд ученых уже пытался определить, сколько всего людей может выдержать Земля. Диапазон оценок поразительно широк – от 1,2 миллиарда до триллиона человек. Последнюю цифру привел более 30 лет назад итальянский исследователь Чезаре Маркетти в своем полемичном отклике на знаменитое исследование «Пределы роста», опубликованное Римским клубом в 1972 году. Наша планета, можно сказать, безлюдна, а мы просто не умеем нормально хозяйствовать, или, как сказал бы Франсуа Вийон, «от жажды умираем над ручьем»! Маркетти нарисовал утопическую картину глобального города-сада, где люди будут проживать в огромных домах, каждый из которых станет подобен целому городу. Отдельные, менее населенные территории отведут для отдыха горожан. В этом сценарии все участки Земли, которые только можно распахать, будут плодоносить. Так что естественные ландшафты исчезнут, сметенные этим безмерным «человековейником», разросшимся на планете.

Нижнюю границу, которую мы уже превысили почти в семь раз, назвал в своей книге The Population Bomb («Демографическая бомба»), ставшей бестселлером в 1968 году, американский биолог Пол Эрлих. В ней он, впрочем, предсказывал всемирный голод, что разразится на нашей планете в 1970-х годах. Однако объявленная катастрофа, как это часто водится, не состоялась. И все же в его прогнозах было зерно истины, если не учитывать строгих временных сроков. В частности, он писал тогда, что в 1970-х годах сотни миллионов человек умрут от голода. В действительности за период с 1968 по 2010 год жертвами голода стали около 300 миллионов человек.

Реалистичнее выглядит оценка, которую предложили экологи Уильям Риз и Мартин Вакернагель, разработавшие в 1990-х годах концепцию «экологического следа». По их расчетам, общая площадь продуктивной земли на нашей планете составляет 9 миллиардов гектаров. Если поделить ее на 6 миллиардов человек (тогдашнее население планеты), то получается, что на каждого приходится полтора гектара земли. Затем они определили, сколько гектаров требуется жителям различных регионов, чтобы сохранить свой привычный стандарт потребления. Оказалось, что европейцам нужно от 3 до 4 гектаров земли, жителям США – 5,1 гектара, в то время как индусы могли обойтись всего 0,4 гектара. Если бы все захотели жить как американцы, нам потребовалось бы целых три Земли, если бы – как жители с умеренным уровнем потребления (2—3 гектара на человека), то на Земле хватило бы места для 4,5 миллиарда человек.

Как бы то ни было, человечество, похоже, и впрямь живет не по – экологическим – средствам. Последствия перенаселения Земли уже ощутимы. Нас же становится все больше!

Можно ли потерять почву под ногами?

«Почва является ценнейшим естественным ресурсом любой страны», – сказано в документе, подготовленном Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН. Почва – своего рода «мост между живой и неживой природой». Это – наше богатство, которое нам надо бережно хранить. Почва питает растения; она – фундамент, на котором зиждется жизнь на Земле.

Структура слоев почвы

Но в результате эрозионных процессов часть почвы теряется; плодородная земля гибнет. Неправильные методы ведения сельского хозяйства ускоряют эрозию. Человек поистине стал мощной геологической силой. За всю историю цивилизации им уничтожено около 2 миллиардов гектаров земель; они превращены в пустыню.

В начале нового века статистика тревожно чеканит числа. Ими измерены все просторы земли и все общества, населившие их. Вот некоторые данные, приводимые экспертами ООН:

– эрозия грозит 3,6 миллиарда гектаров земли более чем в 110 странах мира. Под угрозой – 12 % всей европейской земли; особенно тревожное положение сложилось в Испании;

– пустыни и засухи угрожают жизни 1,2 миллиарда человек;

– каждый год мы безвозвратно теряем от 5 до 12 миллионов гектаров (от 50 до 120 тысяч квадратных километров) пахотной и пастбищной земли. Ее верхний, плодородный слой полностью смывает вода или уносит ветер. Кроме того, обширные территории отводятся под строительство железных и шоссейных дорог, аэродромов и военных баз, промышленных предприятий и коттеджных поселков.

А ведь земли у нас не так много! Сейчас для нужд сельского хозяйства используется лишь 11 % всей территории суши. Благодаря искусственному орошению, вырубке лесов или дренажу можно увеличить общее количество пахотной земли, однако большая часть суши по-прежнему останется непригодной для занятий сельским хозяйством. Примерно треть суши покрыта пустынями и полупустынями; остальная территория либо слишком увлажнена (например, заболочена), либо скована вечной мерзлотой, либо «одета камнем».

А сколько земли занято городами! Как правило, они располагаются на лучших пахотных угодьях. Например, в США они занимают всего 3 % территории страны, но при этом поглотили 29 % всей земли, которую можно было бы использовать для нужд сельского хозяйства.

Причину легко понять. Издавна люди селились там, где земля приносила обильные урожаи. Там вырастали деревни; потом некоторые из них превращались в города. Наконец, городки, деревни, поселки сливались, образуя мегаполисы. Под их асфальтом, в их чреве, исчезали лучшие пашни и выгоны для скота.

Современные же крестьяне подчас довольствуются третьесортной землицей. Тем легче процессы эрозии губят ее. Потворствуя им, человек разрушает собственную среду обитания. Гонясь за сиюминутной выгодой, мы теряем извечные блага, дарованные нам. Мы не ведаем, что творим, и не терпим при этом возражений.

По данным ООН, главные причины эрозии почвы таковы: выпас скота (34,5 %), вырубка лесов и уничтожение естественного травяного покрова (29,5 %), неправильная обработка земли (28,1 %), чрезмерное истощение почвы (6,8 %) и промышленная деятельность (1,2 %).

На севере Китая, например, эрозия грозит обширным районам страны, что связано с неправильным орошением полей и уничтожением лесов. В последние десятилетия власти КНР пытаются сдержать эрозию с помощью лесонасаждений, но безуспешно. Пустыня Гоби подступила уже к китайской столице. Песчаные бури в Пекине бушуют сейчас в четыре раза чаще, чем в 1950-х годах.

Когда-то в африканском Сахеле – на землях, примыкающих к Сахаре с юга, – поля возделывали два-три года, а потом забрасывали почти на 20 лет, чтобы плодородие почвы восстановилось. Однако численность населения быстро растет, поэтому земле не дают долго пустовать. Она теряет питательные вещества. Положение можно было бы поправить с помощью удобрений, но у крестьян нет денег на них. Там, где отступает человек, махнув рукой на поля, превращенные в пустошь, наступает пустыня.

Человек привычно делит сушу – среду своего обитания – на две части. В одной разлита вода, ведется завидная жизнь, возведены города и селения; в другой – постылые просторы пустыни, песчаная несчетность пустоты, устрашение живого – безводная пустошь. Между ними долго царило равновесие, но вот пустыня, поощряемая неумной и неумелой хозяйственной деятельностью человека, пришла в движение. Сейчас в той же Африке она каждый год поглощает территорию, примерно равную Швейцарии, – почти 40 тысяч квадратных километров. Нетрудно посчитать, что через дюжину лет площадь потерянных земель достигнет чуть ли не полумиллиона квадратных километров.

Вследствие этой «ползучей аридизации», этого опустынивания не только Африки, но и других континентов, уже сегодня почти 40 % всего урожая собирают на территориях, требующих искусственного орошения. Постепенно они пропитываются солью и выходят из оборота. Неправильное орошение полей давно стало серьезной проблемой. Тут важна мера, а ее часто не знают.

Многие крестьяне слишком скудно поливают поля. Влага полностью испаряется, а соль остается на поверхности, покрывая землю безжизненной коркой. Другая крайность – обильное орошение полей. Вода не успевает стекать, застаиваясь на бороздах и грядах. Соль оседает, скапливается у корневищ растений.

«Соляная болезнь» подкрадывается неприметно. Первый признак ее – появление на обочинах полей сорняков, выносливых к соли. Постепенно культурные растения начинают чахнуть; они медленнее созревают; их урожайность снижается. Вот уже кое-где поблескивают крупицы соли. Со временем поле затягивается белой коркой. В конце концов, его придется забросить. Ветер довершает его гибель, сметая верхний слой почвы. Недавняя пашня превращается в пустыню.

Сегодня от этой беды страдают многие страны с засушливым климатом, в том числе Индия, Китай, Ирак, Пакистан. В Европе, по данным ЕС, сильно засолены почти 4 миллиона гектаров пахотных земель. В Австралии ежегодный ущерб, вызванный этой напастью, оценивается в 300 миллионов долларов. Американские эксперты считают, что урожайность орошаемых полей в США ниже среднего уровня на 30 %.

Лишь в некоторых странах – в США, Австралии, Израиле – умеют бороться с «соляной болезнью». Там избегают избыточного полива полей, заботятся о дренаже, а кроме того, осмотрительно используют землю, ведь различные растения по-разному реагируют на соль. Так, абрикосы и апельсины вянут при одном ее появлении в почве, а вот хлопок и сахарный тростник неприхотливы – они растут и на засоленной земле.

Если удастся сделать нечувствительными к соли другие культурные растения, например злаки, это позволит поправить положение дел в сельском хозяйстве. Засевать засоленные земли можно было бы именно генномодифицированными растениями.

Пока же почва истощается, урожаи падают, поэтому крестьяне распахивают пастбищные земли. Со временем местным жителям придется переселяться в города, а вместо урожая рассчитывать на гуманитарную помощь. Ежегодно, по данным ООН, около 3 миллионов человек покидает исконную область проживания из-за того, что «земля умерла». К началу XXI века число «экологических беженцев» достигло 22 миллионов человек, что в перспективе грозит социальным взрывом. По прогнозу экспертов ЮНЕП (Программы ООН по окружающей среде), к середине века около миллиарда человек вынуждены будут перебраться в Европу и США, а это уже – катастрофа. Похоже, мы теряем почву под ногами?

У воды темное будущее?

Вода для нас по праву основа жизни, ее чудесная субстанция. Сладчайшая вода, боготворимая мистиками и язычниками, вода, дающая надежду всему живому. С незапамятных времен люди селились по берегам рек и озер, вдоль водных путей и возле источников, почитая священными и ручейки, и родники. Человеческая цивилизация зарождалась в долинах великих рек. Мы не можем жить без воды. И в то же время вода для многих людей все еще остается пределом мечтаний! Неужели такое возможно?

По самым осторожным оценкам, от одного до полутора миллиардов человек во всем мире лишены возможности пить чистую воду. Это приводит к вспышкам инфекционных заболеваний. Ежедневно около 6000 человек, прежде всего дети моложе пяти лет, умирают от болезней, вызванных плохим качеством воды.

Конечно, запасы воды на планете еще велики, однако во многих районах складывается тревожная ситуация. Ее порождают непрестанный рост населения, изменение климата, а также различные амбициозные проекты. «Райские сады» в пустыне обходятся очень дорого. Разумно ли в Объединенных Арабских Эмиратах выращивать фрукты на орошаемой территории площадью 70 тысяч квадратных километров, хотя ничто не мешает ввозить их из-за границы? Так попусту растрачивается вода.

Нашу планету называют «водной». Две трети ее поверхности покрыты водой, но эта видимость обманчива. Почти 97,5 % этой воды не пригодно ни для питья, ни для орошения полей, ни подчас для других хозяйственных нужд. Это – соленая вода. Большая же часть запасов пресной воды недоступна для нас, поскольку содержится во льдах Антарктиды и Гренландии, а также в горных ледниках. По оценке ЮНЕСКО, лишь около 0,0075 % всей воды, имеющейся на Земле, – это питьевая вода, причем распределена она крайне неравномерно. И в ближайшие годы ее количество на душу населения будет только сокращаться. Между тем, всего за столетие – с 1900 по 2000 год – мировое потребление воды возросло в шесть раз; через полвека оно удвоится.

По признанию экологов, «ситуация вышла из-под контроля». Чистая вода становится дефицитом во всем мире. Уже в середине 1990-х годов от ее нехватки страдало 40 % населения планеты. По прогнозам ученых, вследствие изменений климата в XXI веке дефицит питьевой воды станет еще заметнее. Так, по одному из сценариев, в 2080 году от 14 до 38 % жителей средиземноморских стран Европы ощутят этот дефицит на себе.

От одного до полутора миллиардов человек во всем мире лишены возможности пить чистую воду

При этом вода зачастую расходуется очень беспечно. Так, в Пекине, где численность населения превысила 20 миллионов человек и где в последнее десятилетие уже ощущается нехватка воды, попросту теряется до 40 % всей питьевой воды. А ведь она становится новой ценностью – «жидким золотом». В стране «бюргерского порядка», в Германии, например, потери питьевой воды – из-за старых труб, неисправных кранов – не превышают 8 %.

Мы всё еще не бережем воду! И природа вряд ли нас пожалеет. Проблема катастрофических засух, которые ожидают многие области планеты в наступившем веке, нами совершенно недооценивается.

Между тем, по прогнозам ученых, если количество осадков, выпадающих, например, на юге Африки, сократится всего на 10 %, то запасы пресной воды в ЮАР и Ботсване уменьшатся примерно на 23 %, а если – на 20 %, то воды в реках ЮАР станет на 42 % меньше, ну а Ботсвана полностью останется без пресной воды.

А что в других регионах? Священная река индуистов, Ганг, почти на 40 % питается гималайскими ледниками. Какое-то время, по мере их таяния, уровень воды в Ганге будет повышаться, но чем заметнее станут отступать ледники, тем сильнее начнет мелеть река. Еще более драматичные изменения ждут другую великую реку – Инд. Ее вода почти на 80 % – это талая вода ледников.

Как отмечает британский исследователь Фред Пирс, автор книги «Когда реки пересохнут», возможно, именно катастрофическая нехватка питьевой воды станет самым страшным последствием наблюдаемых изменений климата: «Длительные засухи, перемежающиеся с наводнениями, растрескавшаяся земля, уничтоженные засухой экосистемы, пересохшие реки и, может быть, худшее – полная невозможность предсказать, когда и где прольются дожди, появится вода».

Люди еще могут заранее готовиться к засухам, создавать запасы продовольствия. С животными и растениями хуже. Многие обитатели рек и ручьев, привыкшие к определенным условиям обитания, просто вымрут. Изменятся целые экосистемы. Уйдут в прошлое уютные, безмятежные мирки, радовавшие художников и поэтов. Все эти чудесные, тихие речки, катившие свои воды «чуть слышными струями, блистая искрами серебряной волны»(К. Случевский), могут попросту угаснуть, оставляя нам мертвые прожилки пустых русел.Сбудется ли этот мрачный прогноз? Неужели у воды и впрямь темное будущее?

Признаки беды наблюдаются в разных частях света. Знаменитая Желтая река – Хуанхэ – жарким летом почти пересыхает в низовьях, поскольку огромное количество воды отводится на нужды сельского хозяйства. Стремительно высыхает озеро Чад – важнейший источник питьевой воды в Центральной Африке. Аральское море всего за три десятилетия превратилось в мертвый водоем. По оценке экспертов ООН, его гибель – это экологическая катастрофа сродни Чернобыльской.

Мелеют реки, высыхают озера, почва пропитывается солью. Чад и Аральское море, Хуанхэ и Колорадо – этапы больших заблуждений. В них, как в капле воды, отразился наивный оптимизм строителей нового мира, решивших не ждать милости от природы. Эти жалкие водоемы, сведенные в один печальный перечень, мы готовы были вычерпать до последней капли. Наш оптимизм испарился. Лишь облака пыли и песка поднимаются в небо; их носит с места на место ветер; они увековечивают беспощадную хозяйственную деятельность человека в ХХ веке. Не правда ли, в наше время фраза о потопе устарела; куда вернее сказать: «После нас хоть пустыня»?

Снабжение человечества чистой водой является одной из ключевых задач в XXI веке. Что можно предпринять для этого? Похоже, вокруг питьевой воды – вокруг ее добычи, очистки и поставки потребителям – складывается громадный рынок, который оценивается во многие миллиарды долларов. Он охватывает и строительство плотин, и выведение новых сортов сельскохозяйственных растений, которые потребляют не так много воды, и доставку питьевой воды туда, где спрос на нее особенно высок, и сокращение расхода воды на заводах и фабриках. А почему бы не начать массовое сооружение установок по опреснению морской воды? Установок по очистке и повторному использованию сточных вод? Или не заняться доставкой к берегам Южной Африки антарктических айсбергов? Разве нельзя их использовать в качестве источника питьевой воды?

А запасы грунтовых вод? Разве не помогут они перехитрить судьбу? Увы! Мы уже теперь пьем воду «в кредит», проматывая запасы ее подземных хранилищ. Не случайно уровень грунтовых вод во многих районах планеты заметно понизился. В Пекине, например, за несколько десятилетий грунтовые воды отступили в глубь земли метров на шестьдесят. Проседает и почва – в некоторых районах уже метра на три. В Бангладеш и странах Персидского залива в пустоты, образовавшиеся в подземных резервуарах, все чаще просачивается морская вода.

Так неужели справедлив мрачный прогноз, и человечество через четверть века столкнется с глобальным дефицитом воды? Что же произойдет тогда? Уж не будут ли люди, веками погибавшие за золото и нефть, теперь еще и сражаться за воду?

Грядут ли войны за воду?

По прогнозам ученых, через 40 лет население Земли увеличится на 2 с лишним миллиарда человек. Это приведет к новому глобальному дефициту: все острее будет ощущаться нехватка воды. В XIX веке люди гибли за металл, в XX веке – за нефть, в XXI веке начнутся войны за воду?

Сколько человечество себя помнит, воды всегда не хватало. Эта насущная проблема не раз становилась движителем прогресса. Близость реки задавала направление мысли. Первые культурные растения начали выращивать по берегам Нила, Евфрата и Тигра – великих рек, прорезавших пустыни и засушливые степи. Земледелие здесь было невозможно без искусственного орошения.

В будущем, возможно, обмелеют, а то и пересохнут некоторые реки, все чаще будут вспыхивать конфликты из-за воды

В наше время многие районы Земли преобразились. В засушливой Калифорнии появились повсюду бассейны и виноградники. В израильской пустыне Негев собирают урожаи бананов и фиников. На Канарских островах, где почва выжжена солнцем, любой турист может по десять раз на дню принимать душ.

Идиллия? Почему же так мрачны политические прогнозы?

По мнению многих экспертов, уже к концу этого столетия средняя температура на планете повысится на несколько градусов. Значительно расширится территория, занятая пустынями; обмелеют, а то и пересохнут некоторые реки; всё чаще будут вспыхивать конфликты из-за воды.

В засушливых районах планеты вода – это больше чем «живительная влага», «энергоресурс» и т.д. Здесь она становится политическим рычагом, способом нажима на неугодных соседей. Вода – это власть. Владеющий истоком реки может в любое время «перекрыть кран», держа соседние страны «в фарватере» собственной политики. Независимость немыслима без нормального снабжения водой.

В свое время советские чиновники намеревались, затевая поворот северных рек, уравнять Сибирь и Среднюю Азию. Их идейные наследники уверены, что реки нужно поворачивать лишь ради высшего неравенства. Вода, как золото и нефть, не делится на все человечество. Крупными реками – этими водосборами, охватывающими обширные территории, – должны владеть избранные народы. Синие прожилки на картах становятся залогом будущего благополучия или политических неудач, усиливая дух кастовости в мировой системе государств.

По оценке немецких экспертов из Союза экологии и защиты природы, к 2025 году до 3 миллиардов жителей Азии и Африки будут страдать от нехватки питьевой воды. Уже сейчас ее дефицит ощущается в Северной Африке, прежде всего к югу от Сахары – в Нигерии, Судане, Сомали, Чаде, Мали и Буркина-Фасо.

Вода – это естественное богатство Земли, и, как всякий природный ресурс, а не фабричный продукт, она постепенно убывает. За ближайшие десятилетия ее больше не станет. Наоборот, многие источники грунтовых вод мы успеем за это время исчерпать или загрязнить.

Специалисты Германского фонда мирового населения прогнозируют, что в 2050 году наименьшими запасами воды будет располагать Ливия. Здесь на одного человека будет приходиться 31 кубический метр воды. Кроме того, в этом черном списке такие страны, как Кувейт (47 кубометров на человека), Катар (58), Мальта (68), Саудовская Аравия (76), Йемен (85), Бахрейн (96) и Иордания (103).

В странах третьего мира разворачивается борьба за воду. По статистике, более 200 речных систем мира используется двумя или несколькими соседними государствами. Вокруг некоторых рек могут развернуться настоящие бои. Споры из-за воды начинаются всюду, где река или озеро пересекают государственную границу, яблоком раздора падая на политическую карту. Одни страны владеют истоками рек, другим достались низовья. Между ними царит хрупкое равновесие. Оно нарушается всякий раз, когда в верхнем течении той или иной реки вырастает очередная помпезная плотина. Ее появление меняет водный баланс в регионе.

«Кто играет с нильской водой, тот объявляет нам войну» – так в 1970-х годах запугивал своих соседей, владевших верховьями Нила, президент Египта Анвар Садат. В Египте и сегодня более 90 % потребляемой воды – это нильская вода. В 1990 году, когда Эфиопия собралась строить плотину в верховьях Нила, власти Египта резко воспротивились этому. По их настоянию Африканский банк развития отказался выделять Эфиопии обещанный кредит, и грандиозный замысел пришлось оставить.

Между Турцией, Ираком и Сирией отношения давно стали напряженными из-за права забирать себе то или иное количество воды Тигра и Евфрата. Китай, Лаос, Таиланд продолжают спорить из-за раздела вод Меконга. В Китае подумывают также о переброске в центральные районы вод реки Цангпо, протекающей в Тибете, – той самой реки, что, повернув на юг, становится одной из крупнейших рек Индии, где ее называют Брахмапутрой. Эти планы не преминули сказаться на отношениях между Индией и Китаем. На Ближнем Востоке Сирия, Ливан и Палестина конфликтуют с Израилем и Иорданией, снова и снова деля воды Иордана – сегодня чуть ли не жалкой, обмелевшей речушки, для которой остались в далеком прошлом блаженные библейские времена.

Уже в 1951 году произошел первый военный конфликт между Сирией и Израилем, он был спровоцирован строительством водопровода, ведущего из верховий Иордана в пустыню Негев. Ситуация обострилась в 1964—1967 годах, когда соседние с Израилем арабские страны задумали отводить большую часть воды от истоков Иордана, тем самым оставляя Израиль без воды. Шестидневная война разрешила это конфликт. Израиль овладел Голанскими высотами, где находился самый большой исток Иордана. Впоследствии генерал Моше Даян заявил, что его страна вела войну из опасения оказаться отрезанной от водных ресурсов всего региона. Безопасность Израиля можно было обеспечить, лишь перекроив политическую карту Ближнего Востока в соответствии с гидрографической картой. Это и было сделано.

По оценкам экспертов, в настоящее время насчитывается около 300 потенциальных очагов конфликтов, вызванных нехваткой воды. В них может быть втянуто более 40 % всего мирового населения, главным образом жители стран третьего мира.

Успокаивает лишь тот факт, что до сих пор не было ни одной войны, которая велась бы исключительно за воду. Речные ресурсы можно разумно использовать. Так, плотины выгодны и странам, лежащим ниже по течению. Они защищают от наводнений, а в засушливое время позволяют наладить снабжение водой. Даже непримиримые враги – Индия и Пакистан – еще полвека назад заключили договор об использовании вод Инда.

Встречаются и другие примеры разумного использования воды. Например, в США, словно предвещая будущее, появились «банки воды» – своего рода биржи, где фермеры могут предложить запасы имеющейся у них воды, если им нет сейчас надобности в ней. Излишки ее продаются, а не тратятся без всякой пользы.

Вполне возможно, что в будущем появится международный суд, который станет решать, разумно ли то или иное правительство расходует водные ресурсы. Такой суд вправе выносить свои санкции странам, где вода тратится абы как.

Свое слово скажут и ученые. Они ищут эффективные способы очистки загрязненной воды. В их арсенале самые разные приемы: от аэрации воды до разведения в ней таких растений, как ряска. Генная инженерия должна помочь созданию новых сортов культурных растений, способных произрастать на солоноватой почве. Есть идеи опреснения морской воды и даже использования айсбергов. Помогут ли они отвратить мрачное будущее? Справится ли человек и на этот раз с дефицитом воды? Насколько вероятны войны из-за…обычной воды? Удастся ли их избежать?

Виновны ли люди в лесных пожарах?

Лесные пожары стары как мир. Сколько растут на нашей планете леса, столько они и горят. Однако в последние десятилетия кажется, что сообщения о пожарах приходят все чаще. Леса пылают в средней полосе России и в Калифорнии, в Израиле и Австралии, Греции и Испании.

Лесной пожар– страшное природное бедствие

Статистика подтверждает первые впечатления. Так, всего за полвека средняя площадь, ежегодно охватываемая огнем в средиземноморских странах, возросла в четыре раза, причем в Испании – почти в десять раз. В 1960-х годах здесь отмечалось всреднем 1920 лесных пожаров в год, теперь – 21 516, и пожары становятся все сильнее.

В целом во всем мире за последние 100 лет интенсивность лесных пожаров заметно возросла. Вообще-то во многих регионах эти пожары с давних времен являлись чем-то обыденным. Однако всякий раз, когда полыхает слишком сильно или же пожары случаются чересчур часто, они становятся угрозой для всей экосистемы леса.

Исследование, проведенное в Австралии, показало, что местная природа нормально восстанавливается, если только пожары происходят не слишком часто – раз в 10 лет. Если же лес горит чуть ли не каждый год, то рано или поздно он гибнет.

Что же становится причиной бедствий, которые с пугающей неизбежностью обрушиваются на нас?

По сведениям экспертов из Всемирного фонда дикой природы, всего 5 % лесных пожаров вызваны естественными причинами, например ударом молнии. Во всех остальных случаяхвиноват человек.

Даже аномальная жара, установившаяся в 2010 году на территории России, сама по себе не стала причиной многочисленных пожаров. Напомним, что тогда в конце июля температура в центральных районах нашей страны превысила климатическую норму на 12°. В некоторых местах она достигала 42 °С в тени. Российские метеорологи заговорили о том, что такой жары не было тысячу лет. Обширные области России оказались охвачены огнем. Общая площадь пострадавших территорий составила около 9000 квадратных километров.

Однако эксперты и в этом случае не снимают вину с людей. Даже в такую жаркую погоду лес не вспыхнет от бутылочного стекла, поблескивающего на солнце. Все это, скорее, досужие слухи, миф. Лесные пожары характерны для экосистемы Австралии, для африканской саванны, но никак не для российского Нечерноземья.

Чаще всего, как показывает практика, в России и других европейских странах лес загорается из-за брошенного кем-то окурка или оставленного без присмотра костра. В некоторых районах Африки, Южной Америки и Юго-Восточной Азии до сих пор занимаются «огненным выкорчевыванием леса», на десятки километров выжигая его ради расширения посевной площади.

Ущерб от пожаров, вызванных человеческим фактором, может оцениваться в миллиарды долларов. Случается, что лес горит по вине*censored*ганов или его умышленно поджигают. В Италии в поджогах обвиняют мафию. После пожаров спекулянты задешево скупают выжженные участки, которые затем идут под возведение загородных поселков. В других странах подозрение порой падает даже на фирмы, которые занимаются… борьбой с пожарами или же насаждают леса на выгоревших пустошах.

Наконец, нельзя забывать, что за последние десятилетия уклад деревенской жизни разительно изменился. Многие отдаленные села и деревни газифицированы, а потому люди перестали нуждаться в дровах. Экологи в один голос твердят: «Пожары происходят все чаще потому, что люди в деревнях… не топят печки».Еще полвека назад местные жители на телегах приезжали в лес, чтобы собрать хворост, а еще лучше – упавшие деревья. Теперь от человека в лесу не польза, а мусор – бумажные пакеты, полиэтиленовые упаковки.Кроме того, все больше полей пустует, что в Южной Европе, что в Центральной России. По этим заросшим пустошам огонь распространяется особенно быстро. По перепаханным полосам он так стремительно не растекался бы.

Но не стоит ли за фигурами «Человека небрежного» или «Злонамеренного», с которыми можно справиться силой закона, нечто более зловещее – изменения климата? Человек же – это, скорее, соломинка, что ломит верблюда, давно надломленного климатическими капризами. По этому поводу в научных кругах продолжаются споры.

Сторонники гипотезы глобального потепления подчеркивают, что угрожающий рост числа лесных пожаровявляется одним из индикаторов происходящих климатических изменений. Теперь сезон пожаров начинается в умеренных широтах, в том числе в Центральной России, раньше обычного и длится дольше. Это вписывается в картину глобального потепления. Лесные пожары на западе США, подчеркивает на страницах журнала Science Стивен Раннинг из университета штата Монтана,«играют в этой части страны ту же роль, что и ураганы, которые со все большей силой обрушиваются на восточное побережье США». Те и другие события «наглядно иллюстрируют слова о том, что интенсивность природных катастроф должна нарастать по мере того, как среднегодовая температура на планете будет повышаться».

Не все ученые согласны с тем, что мы живем в эпоху глобального потепления. В любом случае и сторонники, и противники этой гипотезы сходятся в том, что сами по себе лесные пожары становятся фактором, влияющим на климат, ведь при сгорании древесины выделяется большое количество накопленного в ней углекислого газа.

На протяжении многих миллионов лет пожары были естественной частью природных процессов, протекавших на нашей планете. С извечным постоянством леса и саванны вспыхивали от ударов молний. Так природа очищала себя – от сухой травы, от ветвей и сучьев, устилавших землю, от повалившихся деревьев.

Однако в наши дни около 95 % лесных пожаров происходит по вине человека, а значит, они случаются почти в 20 раз чаще, чем заведено в природе. И это имеет самые драматические последствия для мирового климата. Лесные пожары лишь ускоряют изменение климата на планете.

Ученые предупреждают, что мы незаметно скатываемся в замкнутый круг, в ловушку, из которой не выбраться, пока не сгорит последний лес на Земле. Чем теплее становится на планете – а первое десятилетие наступившего века оказалось самым теплым за всю историю метеорологических наблюдений, – тем чаще происходят лесные пожары. Нельзя не признать очевидного факта: пожары все больше угрожают еще сохранившимся лесам в средних широтах, прежде всего в Центральной России и центральных районах Европы. Но чем больше выгорают леса, тем больше гибнет деревьев, которые поглощают углекислый газ. Парниковый эффект усиливается, леса все сильнее горят, деревьев становится все меньше…

Конечно, жарким, сухим летом вряд ли удастся избежать лесных пожаров. Нам остается лишь делать все возможное, чтобы ущерб от них был сведен к минимуму. Ну а чтобы предупредить пожары, надо наводить порядок в лесу, очищать его от мусора. Нужно усилить наблюдение за отдаленными лесными хозяйствами, уход за ними и, например, изменить систему лесонасаждений. Эти бесконечные ряды деревьев, аккуратно высаженных на одинаковом расстоянии друг от друга, лишь способствуют быстрому распространению пламени. Оно мчится вдоль этих полос, словно автомобиль по скоростному шоссе. Чем «естественнее» лес, тем он лучше противостоит огню.

В Советском Союзе охране лесов – зеленого богатства страны – придавалось куда большее значение, чем сейчас, и велась она гораздо эффективнее. Нам же остается признать, что без надлежащей заботы о лесе мы будем гореть каждый год. Не хотелось бы повторять своих ошибок!

Когда разливается нефть…

История нефтяной промышленности – это история непрерывных катастроф, результатом которых становится загрязнение окружающей среды. Терпят аварию танкеры, дают течь нефтепроводы, изливаются в море нефтепродукты, используемые в качестве корабельного топлива. Нефть стала одним из главных видов «мусора» техногенной цивилизации. Каждый год в окружающую среду попадает в среднем около 600 тысяч тонн сырой нефти. Некоторые из этих катастроф помнятся десятилетиями. Ведь, даже когда раны заживлены, остаются рубцы – напоминание о перенесенном несчастье. Что-то непоправимо меняется, будь то в организме, в природе. То же касается экосистем, пострадавших от разлива нефти.

Не так давно в Мексиканском заливе взорвалась нефтяная платформа Deepwater Horizon («Глубоководный горизонт»). За три месяца, с 20 апреля по 16 июля 2010 года, в море вылилось от 500 тысяч до миллиона тонн сырой нефти. Неужели природа сумела справиться даже с таким бедствием? Как подобные события сказываются на экосистемах пострадавших регионов?

Известен блестящий пример «самоисцеления» природы от «нефтяной чумы». Побережье Франции, Бретань, 16 марта 1978 года. Американский танкер «Амоко Кадис» потерял управление и был выброшен на скалы. В море вылилось 223 тысячи тонн сырой нефти. На поверхности образовалось нефтяное пятно размером с Люксембург. Было загрязнено 350 километров французского побережья. Крупнейшая на то время подобная катастрофа. Спасатели подобрали свыше 20 тысяч мертвых птиц. Погибли миллионы моллюсков, морских ежей и других обитателей морского дна. Сократилось количество рыбы, добываемой у берегов Бретани, были уничтожены многочисленные устричные банки. Но затем начались чудеса.

Разлив нефти в Мексиканском заливе на платформе Deepwater Horizon

Первые признаки выздоровления природы обнаружились уже через несколько месяцев. Нефть как будто исчезла. В пострадавшие районы стали возвращаться животные. Сегодня следы бедствия почти загладились. К этому преображению природы человек оказался не причастен. Наоборот, там, где нефть убирали экскаватором, последствия беды оставались еще долго видны. Экосистема восстанавливалась здесь медленнее, чем в тех районах побережья, которых человек не касался.

Итак, в Бретани природа «взяла все в свои руки». Этому способствовали определенные условия. Волны у здешних берегов вздымаются очень высоко. Так, высота прилива достигает примерно 10 метров. Отступая от побережья вместе с отливом, вода уносила из бухт огромные количества нефти, собравшейся здесь. Грязная вода сменялась чистой, морской. У берегов Бретани часто штормит. Во время бурь волны, обрушиваясь на берег, переворачивали камни, взметывали песок. Поэтому нефть, покрывшая побережье, не успевала просочиться в глубь почвы, ее уносило обратно в море.

Морская вода здесь относительно теплая, насыщенная кислородом. Тот и другой фактор ускоряют естественные процессы разложения нефти. Ведь существует несколько сотен видов бактерий, питающихся ей; они обитают и в пресной, и в соленой воде. Эти микроорганизмы располагают особыми ферментами, с помощью которых преобразуют углеводороды, содержащиеся в нефти, в легкорастворимые жирные кислоты. Организмы же всех других живых существ, лишенных этих ферментов, не могут усваивать нефть, для многих она является ядом.

Впрочем, даже бактерии не способны поедать всю нефть без остатка. Каждая из ее фракций перерабатывается особым видом микроорганизмов. Короткие углеводородные цепочки, такие как пропан, полностью разлагаются всего за несколько дней. На разложение более длинных цепочек уходит больше времени, а на переработку сложных органических молекул требуются многие месяцы, а то и годы. Отдельные высокомолекулярные компоненты, например асфальтены – их доля в сырой нефти составляет от 5 до 10 %, – не поддаются биологическому разложению.

Кроме того, бактериям, чтобы справиться со своей работой, нужен постоянный приток кислорода, а также присутствие различных веществ, таких как соли азота, фосфаты и железо. Без этих химикатов-посредников они не могут переваривать нефть, а в морской воде концентрация этих веществ невысока. Поэтому даже в тех благоприятных условиях, что были в Бретани, прошли годы, прежде чем нефть полностью разложилась.

Совсем иначе развивались события у побережья Южной Аляски, в проливе Принца Уильяма. Танкер « Эксон Валдиз» наткнулся на риф 24 марта 1989 года. Около 40 тысяч тонн сырой нефти вылилось из его трюма, загрязнив почти 2000 километров побережья. Последствия аварии были катастрофическими. В этой вязкой, черной жиже погибло не менее 350 тысяч морских и водоплавающих птиц, бесчисленное множество рыб, рачков, моллюсков и растений. Численность мальков сельди сократилась более чем наполовину (популяция сельди не восстановилась здесь до сих пор). Жертвами катастрофы стали также около 2800 каланов, обитавших в районе пролива, 200 тюленей и более 20 косаток.

Впрочем, уже через несколько лет здесь шумели многочисленные птичьи колонии, сюда вернулись морские львы, тюлени, каланы. Береговая полоса как будто очистилась от нефти. Но это лишь на первый взгляд. На самом деле под галькой и песком по-прежнему скрывается – в основном в виде клейких комочков – около 80 тысяч литров нефти. На поверхности она исчезла, но стоит только копнуть, замечается снова и снова. Пройдет еще много времени, прежде чем последний комочек нефти окончательно растворится.

Легко объяснить, почему катастрофа у берегов Аляски имела более тяжкие последствия, чем в Бретани. Вода в районе Аляски очень холодная. Биологические процессы разложения при такой низкой температуре протекают крайне медленно. Так, если вода разогрета до 20 °C, то нефть разлагается в ней в четыре раза быстрее, чем при 0°. Пролив Принца Уильяма, где произошла авария, – это очень спокойное место. Здесь почти не наблюдаются приливы и отливы, а потому нефть, покрывшая побережье, чрезвычайно долго вымывается отсюда – разве что вместе с дождевой или талой водой.

Какая же судьба ожидает разнообразные и очень сложные экосистемы Мексиканского залива? В море здесь вылилось почти в 20 раз больше нефти, чем при аварии танкера «Эксон Валдиз». Правда, нефть довольно быстро исчезла с поверхности моря. Но еще никогда в глубоководную часть моря не попадало такое количество сырой нефти. Мы ведь и теперь плохо представляем себе, какие экосистемы существуют в глубинах моря, как взаимосвязана жизнь их обитателей. Тем более трудно подсчитать, какой ущерб тамошней флоре и фауне нанесло огромное количество нефти, проникшей туда.

Дно залива теперь напоминает кладбище. От нефти пострадали, например, колонии глубоководных кораллов. Биологи из Пенсильванского университета, обследовав через несколько месяцев после катастрофы участок дна размером 15Ч40 метров на глубине 1400 метров примерно в 11 километрах от платформы, отыскали множество погибших или отмирающих кораллов. Лишь 10 % кораллов в этой колонии остались целы и невредимы.

Итак, способность природы восстанавливаться после катастроф общеизвестна, но она далеко не безгранична. Недаром целый ряд известных биологов видевших своими глазами, какой ущерб наносит разлившаяся нефть, призывают полностью запретить добычу нефти в море.

Серьезные, благие пожелания…

Но только кто ж им запретит? Вопреки всем усилиям человека, нефть стремится вернуться в природу, и это может иметь самые драматичные последствия.

Скоро ли кончится нефть?

В XVII веке, случалось, нефтью смазывали колеса повозок и лечили подагру. В XVIII веке из нее научились изготавливать керосин. В XIX веке началась ее промышленная добыча.

Черная жижа нефти стала теми чернилами, которыми пишется история. Уже в годы Первой мировой войны Англия, Франция и Россия строят планы раздела нефтяных месторождений в зоне Персидского залива. Война Гитлера против Советского Союза была не только «молниеносной», но и «нефтяной». Кавказские месторождения нефти должны были стать основой процветания немецкой экономики. «Если мы не возьмем Баку, – говорил Гитлер, – мы проиграем войну». Так и вышло.

Экономисты же говорят, что «нефть стала фактором риска мировой экономики». Черное золото постепенно превращается в яд, парализующий экономическое развитие. Уже сейчас можно лишь догадываться, какая ожесточенная борьба за мировые нефтяные ресурсы развернется по мере их оскудения.

Пока этих запасов хватает. Проблема в другом: темпы добычи нефти начали отставать от растущей потребности в ней. Мировая экономика напоминает разогнавшийся локомотив, в топку которого уже не успевают «подбросить жару» несколько машинистов, да эти работники еще и отвлекаются на споры друг с другом, на минутные забастовки, а то ломают свои лопаты и кричат: «Мы объявляем войну», а мотор паровоза начинает работать с перебоями, машину трясет, и при недосмотре машинистов, да еще какой-нибудь горке на пути, состав может и остановиться. Нескоро его потом разгонишь!

И машинисты все те же. В ХХ веке, считают скептики, нефтяная крестословица была разгадана. Здесь неутешительны уже не столько прогнозы, сколько факты. Все главные открытия сделаны; все крупные месторождения нефти нанесены на карту. Новых удач ждать неоткуда.

Пик мировой добычи нефти, очевидно, будет достигнут до 2025 года. Далее начнется неизбежный спад и, следовательно, дефицит энергоресурсов, если человечество не найдет замены этому важнейшему топливу мировой экономики.

Тридцать три из 48 нефтедобывающих стран уже миновали этот пик – израсходовали большую часть имевшихся у них запасов нефти. Так, заметно меньше нефти добывают Индонезия и Оман. Спокойно смотреть в будущее могут разве что Саудовская Аравия, Венесуэла, Иран и Ирак, если, конечно, им удастся удержать контроль над своими нефтяными запасами.

Разведанные запасы нефти в 2005 году

Пример Омана показывает, как быстро страна может лишиться источника процветания. Так, еще в 1992 году в султанате Оман ежедневно добывали до 720 тысяч баррелей нефти, но пять лет спустя – неожиданно для экспертов – нефть в крупнейшем месторождении страны кончилась. Теперь в Омане добывают всего 50 тысяч баррелей в день, а ведь бюджет страны прежде состоял на две трети из «нефтяных денег».

Неуверенность в завтрашнем дне доходит до того, что среди специалистов уже всерьез обсуждается, так ли велики запасы нефти на Ближнем Востоке. Ведь страны ОПЕК, располагающие 80 % запасов мировой нефти, на протяжении ряда лет публикуют схожие данные об объеме своих ресурсов, будто они и не добывают нефть. Сколько там действительно имеется нефти?

А мировая потребность в черном золоте продолжает расти. Если сейчас добывается около 30 миллиардов баррелей нефти в год, то в 2020 году будет требоваться примерно 42 миллиарда баррелей в год. Вот и спрашивается: сумеют ли страны, добывающие нефть, справиться с подобным «заказом»?

За минувшие 150 лет человечество добыло и израсходовало около 1,1 триллиона баррелей. По оценкам экспертов, разведанные запасы нефти составляют сейчас примерно 1200—1300 миллиардов баррелей, хотя никто не может поручиться, что эта цифра верна. Если довериться ей, то нефти хватит всего лет на сорок, не больше!

«Миновали золотые дни Аранхуэса»? Известный аналитик нефтяного рынка Мэттью Симмонс (США) заявил, что в ближайшие годы цена на нефть может взлететь до 200—250 долларов за баррель вместо нынешних 100—120. С резким ростом цен на энергию вырастут и цены на продовольствие. В свою очередь, товарооборот упадет. К слову, при дефиците энергоносителей мы не сумеем нормально распорядиться даже имеющимися ресурсами – например, металлообработка или металлургия переживут спад, потому что эти отрасли будут испытывать энергетические проблемы. Мировая экономика окажется в глубоком кризисе.

К концу ХХI века опустевшие нефтяные скважины, бездействующие трубопроводы, многие-многие тысячи бесславно уничтоженных гектаров лесов и полей будут напоминать нашим потомкам о недолгом нефтяном буме, который развеялся, как сон, как богатства погибших империй. Неужели это видение, достойное самых мрачных визионеров, все-таки сбудется?

Сколько люди добывают нефть, столько боятся, что она кончится. В 1919 году главный редактор американского журнала Geological Survey прогнозировал, что запасы нефти иссякнут в ближайшие 9 лет. В 1972 году американский аналитик Деннис Медоуз представил Римскому клубу свой знаменитый доклад «Пределы роста», обещая, что нефти скоро не будет.

История добычи нефти сопряжена с чередой подобных ошибочных прогнозов.

В начале 1990-х годов Россию никто не причислял к крупнейшим экспортерам нефти. Однако уже в 2003 году наша страна впервые вышла на первое место в списке производителей нефти, обогнав Саудовскую Аравию. Конечно, немаловажную роль сыграла политическая конъюнктура. После 11 сентября 2001 года страны Запада стали закупать меньше нефти у арабских государств, предпочитая торговать с Россией.

К 2012 году российские нефтяные компании довели суммарную добычу нефти до 10,27 миллиона баррелей в день, опередив Саудовскую Аравию (10,007 миллиона баррелей в день) и США (7,513) и оставив далеко позади Иран (4,245) и Китай (4,071). К 2020 году наша страна планирует повысить уровень добычи до 11 миллионов баррелей в день – тем более что мы располагаем целым «царством нефти», Сибирью.

По площади Сибирь почти равна Индии и Китаю, вместе взятым. Но если в этих странах в общей сложности проживает около 2,5 миллиарда человек, то в Сибири не наберется и 27 миллионов – это в регионе, обладающем огромными запасами нефти, природного газа и пресной воды, не говоря уже о всяких алмазах, золоте, платине, никеле и уране.

В интервью, данном незадолго до смерти, известный британский историк Алан Баллок сказал следующее: «Удастся ли России сохранить контроль над Сибирью – вот один из ключевых вопросов XXI века». Население Сибири, как и всей России, постепенно сокращается. Остаются лишь бросовые запасы газа и нефти.

Нефть называют «золотом дьявола». Ни в одной стране третьего мира не выявлено ни единого случая, чтобы добыча нефти оказала в долгосрочной перспективе положительное влияние на экономику страны. «Нефтяные деньги» всюду разворовываются. Идут на закупки оружия, на подавление сепаратистов, борющихся за провозглашение независимости или хотя бы за свои права. В погоне за нефтью человечество напоминает стадо китов, которое все азартнее и стремительнее мчится вперед и вот-вот выбросится на берег…

Гигантский потенциал нефтеносных песков, нефтяные месторождения на дне моря, инновации в нефтяной отрасли – все это может в какой-то мере удовлетворить растущий спрос на нефть. Но ситуация остается критической. Так выдержит ли нефть конкуренцию с другими энергоресурсами? Или окажется настолько дорога, что выгоднее будет пользоваться солнечной или ветровой энергией?

Что сулит нам альтернативная энергетика?

Уже сейчас очевидно, что запасы нефти, природного газа и угля со временем иссякнут, да и резервы урана для атомных электростанций тоже ограничены. Солнце же бесплатно снабжает нас невероятным количеством энергии. Достаточно всего 0,005 % солнечной энергии, ежегодно получаемой нами, чтобы удовлетворить потребность всего человечества.

Нам надо признать, что использование ископаемых видов топлива явилось мимолетным эпизодом в нашей истории. Нам, можно сказать, был открыт краткосрочный кредит под промышленную революцию. Подлинное же, неразменное богатство планеты – воздух, вода и солнечные лучи – осталось с нами. В XXI веке успех ждет те страны, где им воспользуются. Так оно и было тысячелетиями. Теперь эта эпоха возвращается. Нашим потомкам вновь придется жить в «солнечном веке», где главным подспорьем будут возобновляемые природные ресурсы. В этом мире источником всей жизни на планете, как и в глубокой древности, станет прежде всего Солнце.

В 2030 году мы будем покрывать за счет Солнца всего 6 % нашей потребности в энергии. В 2130 году, если технология к тому времени улучшится, этот показатель достигнет уже 70 %. В наши дни пейзаж развитых стран немыслим без линий электропередачи. Леса средней полосы России источены просеками, по которым тянутся ЛЭП, точно древесина – точильщиками. К концу XXI века до неузнаваемости изменится облик степей и пустынь; они покроются зеркалами и панелями, собирающими свет. Эти засушливые районы казались потерянными для нашего хозяйства. Теперь «черные» и «красные» пески превратятся в золотые. Отсюда энергия будет поступать в другие, более холодные страны.

В 2003 году Римский клуб основал международную организацию под названием Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC). Ученые и политики, входящие в ее состав, разработали глобальную концепцию энергоснабжения Европы, Северной Африки и Ближнего Востока. Благодаря ей все страны-участницы останутся при своих интересах: Европа получит электрический ток, не загрязняя атмосферу новыми выбросами парниковых газов, Северная Африка – энергию, необходимую для опреснения морской воды, а страны Ближнего Востока – альтернативный источник энергии, помимо традиционной нефтедобычи.

Желоба солнечной электростанции концентрирующего типа

Эта программа – она получила название DESERTEC (от английских слов, обозначающих пустыню и технику) – предусматривает строительство не одной громадной электростанции, а обширной сети небольших станций мощностью от 50 до 200 мегаватт, размещенных на всей территории от Марокко до Саудовской Аравии. Речь идет о крупнейшем проекте за всю историю солнечной энергетики, о проекте, который по своему размаху и значимости может сравниться с программой покорения Луны. В энергетике грядет настоящая революция.

Количество солнечной энергии, получаемой Северной Африкой, в 100 с лишним раз превышает уровень потребления энергии всем населением планеты. Всего 0,3 % территории Сахары могут полностью обеспечить электрическим током и Северную Африку, и Европу. Выработанный в пустыне ток можно без особых проблем транспортировать в другие страны. Как ожидается, к 2050 году около 17 % всей потребности Европы в электроэнергии будет покрыто за счет поставок тока из Африки и Азии, причем стоить он будет не дороже традиционно вырабатываемого на ГЭС или ТЭЦ.

Итак, мы все острее сознаем, что наши естественные ресурсы ограничены. Эта опасность, как и страх перед глобальным потеплением, побуждает нас все чаще отдавать предпочтение альтернативным видам энергии. Прогнозируется широкое использование возобновляемых энергоресурсов в самой Европе – строительство ветровых, солнечных и геотермальных электростанций, гидроэлектростанций и станций, работающих на биомассе. К примеру, Норвегия с ее протяженной, изрезанной фьордами береговой линией должна делать ставку на использование энергии ветра и воды, Испания – энергии солнечного света.

В планах TREC и создание ветроэнергетических офшорных комплексов у побережья Атлантического океана, а также Северного и Балтийского морей. По заявлению руководителей немецкой энергетики, Германия намерена довести суммарную мощность всех ветроэнергетических установок (ВЭУ), сооруженных в Балтийском и Северном морях, до 10—14 гигаватт. Первая подобная станция – Alpha Ventus, расположенная в Северном море, – начала вырабатывать ток в 2010 году. У берегов Европы рождается новая, очень перспективная сфера энергетики.

Возводить ВЭУ в открытом море выгодно по двум причинам. Во-первых, в промышленно развитых странах осталось мало пустующих территорий, где можно было бы разместить каскад ВЭУ. Во-вторых, ветер в открытом море дует с неизменным постоянством, причем в море он заметно сильнее, чем на суше.

Германия далеко не одинока в строительстве офшорных парков ВЭУ. Возможно, через несколько десятилетий значительная часть потребности Европейского союза в электроэнергии будет покрываться за счет сооружения целой сети электростанций в морях, омывающих Европу. Так, власти Великобритании намерены к 2020 году возвести девять офшорных парков ВЭУ общей мощностью 32 гигаватта. Это будет крупнейший в мире проект такого рода.

Вполне логично в этом ряду смотрелась бы и Россия, ведь наша страна имеет поразительно протяженную линию побережья, и некоторые наши регионы, например на берегах того же Балтийского моря, могли бы получать энергию буквально из ничего – из ветра, веющего в море.

Море… Час за часом, день за днем волны то лениво набегают, то яростно обрушиваются на берег. В их нескончаемом перекате – обещание «вечных двигателей» энергетики, залог строительства станций, которые будут вырабатывать электрический ток с упрямым постоянством метронома.

Вот уже несколько десятилетий ученые и инженеры пытаются приручить неприметную мощь воды, поставить ее на службу человека. Перед ними открываются радужные перспективы. Ведь в стихии Мирового океана заключена невероятная энергия. Если бы мы научились ее использовать, подсчитали специалисты, то какой-нибудь отрезок безлюдного побережья протяженностью от 30 до 60 километров – например, на российском Севере или Дальнем Востоке – мог бы заменить громадную АЭС или ТЭЦ.

Уже сейчас создаются и опробуются все необходимые технологии для этого. Впрочем, большинство проектов пребывает пока на стадии либо планирования, либо разработки опытных образцов. А потому с каждым ударом волн о берег почти вся эта мощь, все эти ватты, помноженные на ватты, попусту растрачивается. Однако со временем значение «морских электростанций» – приливных, волновых, океанотермических, осмотических, а также электростанций на морских течениях – будет только возрастать.

В перспективе, полагают руководители TREC , возникнет громадная энергосеть, объединяющая страны Европейского союза, Северной Африки и Ближнего Востока. На всей этой территории будет активно развиваться производство электроэнергии из возобновляемых ресурсов, что сделает эти государства независимыми от цен на ископаемые энергоносители. Сбудутся ли подобные планы? Станет ли XXI век временем триумфа альтернативной энергетики? От утвердительного ответа на этот вопрос зависит судьба всего человечества. Ждет ли нас беспросветный кризис, когда запасы нефти заметно сократятся и взлетят цены на другие традиционные ресурсы? Или мы все-таки будем жить в «солнечном веке»?

Можно ли научиться жить без всего?

Природные ресурсы только кажутся нам неистощимыми. Мы привыкли относиться к ним как к чему-то бросовому, как к дарам природы, которая позаботится о нас всегда. Темпы потребления сырья стремительно нарастают. Вот только до каких пор так будет продолжаться? Судьба всей мировой экономики, ее ладное, поступательное развитие зависит от того, надолго ли хватит ресурсов и насколько безболезненно мы сумеем пережить один из главных кризисов XXI века – дефицит полезных ископаемых? Когда же станет ощутимой их нехватка? Когда мир начнет задыхаться от глобального отсутствия сырья?

В последнее время апокалиптические прогнозы вновь входят в моду. Каждый лишний доллар стоимости барреля нефти увеличивает спрос на мрачные сценарии будущего. Все больше людей полагает, что в ближайшие десятилетия начнется ожесточенный, кровавый передел рынка сырьевых ресурсов.

На первый взгляд арифметика проста. Если взять известные на сегодня запасы того или иного вида сырья (учитывая лишь коммерчески рентабельные месторождения) и поделить их на объем годового потребления, мы получим время, отпущенное нам на то, чтобы стать «полными банкротами» – пустить по ветру все богатства природы. Согласно этим расчетам, меди и вольфрама, урана и никеля хватит всего на несколько десятилетий.

Цифры и пугают, и успокаивают. Отцы и дети могут отдыхать. По кредитам общества потребления расплатятся внуки. Вот странно только, что за последние полвека мы оперируем одними и теми же цифрами. Горизонт исчезновения черного золота и теперь еще так же далек, как было, например, при «черных полковниках» в годину памятного доклада «Пределы роста».

Фокус тут не геологический, а экономический. Чем выше цены, например, на нефть, тем чаще в категорию рентабельных переходят скважины, где еще лет десять назад добывать ее было невыгодно. Другая переменная величина в расчетах – новые технологии. К нефти можно пробиваться теперь сквозь километровые толщи камня и песка. Можно закачивать в скважину воду или пар, выдавливая из земли все до последней капли. Меняется и картина потребления сырья. Так, с появлением волоконно-оптических линий расход медной проволоки значительно снизился, а запасы меди растянулись еще на сколько-то лет.

Так что подсчет имеющихся у нас ресурсов пусть и позволяет оценить состояние экономики, но как основной инструмент прогнозирования явно ненадежен. Текущая конъюнктура рынка может увести далеко от начертанной футурологами кривой. И все же некоторые приблизительные выводы можно сделать и теперь.

Например, что касается нефти, газа, угля и урана, то мы хотя бы приблизительно видим, каковы запасы, которыми располагает человечество (так, каменного угля хватит еще лет на двести). Иначе обстоит дело с металлами: их ресурсы – вопреки мнению экспертов – кажутся многим едва ли не безграничными. Изучены и даже открыты еще далеко не все мировые месторождения металлов. Целый континент – Антарктида – пока объявлен заповедной зоной.

Переработка отходов позволяет частично преодолеть истощение природных ресурсов

Однако проблемы очевидны и здесь. Рынок мировых запасов металлов поделен между горсткой добывающих компаний: они диктуют цены на сырье, порой вступая в картельные сговоры. Так, весной 2005 года бразильская Companhia Vale do Rio Doce и австралийско-британские концерны BHP Billiton и Rio Tinto неожиданно повысили цену на железную руду на 70—90 %. Три четверти мирового рынка железной руды контролируется этими компаниями, и цены диктуют они.

Месторождения металлов сосредоточены прежде всего в «трех А»: Австралии, Африке и Андах. Так, 30 % всех известных запасов меди принадлежит Чили; две трети всей железной руды экспортируется Австралией и Бразилией. Запад давно превратился в простого потребителя чужих ресурсов, богатого нахлебника мирового рынка.

Гораздо сложнее положение на рынке редких металлов. Например, три четверти всей мировой потребности в ниобии – необычайно жаростойком металле, используемом при изготовлении трубопроводов и турбин, – покрывается за счет одного-единственного бразильского рудника. Почти 98 % всей платины добывается в четырех рудниках, причем на долю одного из них – в Южной Африке – приходится 66 % всей потребляемой в мире платины.

Таким образом, весь мир, все мировое благополучие, зависит от считаного числа рудников. Были времена, когда цены на сырье оставались относительно низкими и добывающие компании не расширяли объема производства, не вкладывали средства в новое оборудование и технологии, в транспортные коммуникации, и теперь они едва успевают поставлять на рынок требуемое количество сырья.

В связи с этим возрастает роль рециклинга. Тем более что расходы на переплавку металлолома ниже, чем на производство стали из свежедобытой руды.

С нефтью, газом или углем такой фокус невозможен. В пустую канистру не соберешь несколько литров бензинных паров. Одно слово – невозобновляемые ресурсы. Осталось только бы успеть подготовиться к началу нефтяного кризиса. Мы обнищаем, так и не разбогатев. Удастся ли выйти из этой беды без серьезных потрясений? Нашим потомкам придется волей-неволей приучаться жить «без всего».

Пока же мировая экономика, по мнению экспертов, все больше напоминает колосса на глиняных ногах. Глобальный кризис сырьевого рынка может обернуться крахом для азиатских сверхдержав – Китая, Индии и Японии. Доля импорта природных ресурсов японской промышленностью достигает 80 %. Индия зависит от импорта природного газа на 50 %, а нефти, в том числе иранской, – на 70 %. И именно сейчас, когда «век нефти» близится к закату, Индия и Китай стремительно наращивают ее потребление.

Проблемы не решаются; их передоверяют наследникам, преемникам, следующим кандидатам в президенты, новому составу парламента… Маховик потребления раскручивается все быстрее, сминая карты политиков, выдавливая из земли все ее богатства до последней капли, не оставляя потомкам ничего.

Еще недавно многие видели один из выходов в миниатюризации бытовой техники: на смену, например, вычислительным машинам, занимавшим целые комнаты, пришли ноутбуки и мобильные телефоны, которые умещаются на ладони. Однако ЭВМ были товаром штучным, а популярную бытовую технику продают миллионами штук. К тому же срок службы новой техники стремительно сократился. Модели двух-трехлетней давности считаются абсолютно устаревшими и почти повсеместно заменяются на новые. То же касается и другой бытовой техники, в том числе автомобилей.

Мы неудержимо расходуем запасы полезных ископаемых как раз в то время, когда осознали, что они скоро иссякнут. Мы словно пустились пировать ввиду надвигающегося голода и в этом разгуле, не церемонясь, бросаем наземь, топчем, портим большую часть продуктов, словно спеша все надкусить, все попробовать. Наша техногенная цивилизация крайне расточительна. По данным Американской национальной инженерной академии, около 93 % сырья, израсходованного в США, никогда не превратится в товар. Кроме того, почти 80 % всех продаваемых товаров – одноразового пользования.

Безжалостные и равнодушные к современникам, с которыми готовы конкурировать и бороться до их последнего дыхания, мы тем более равнодушны к потомкам. Мы свободны, и каждый из нас имеет право потреблять все, что он захочет. Мы потребляем, значит, мы живем. Время пока есть…

Тайная власть Самария и Европия

Через пару тысячелетий археологи установят, что в конце ХХ века произошла резкая смена материальной культуры Homo sapiens. На смену традиционному мусору, всем этим керамическим черепкам и проржавевшим металлическим деталькам, приходит мусор нового типа: отходы цифрового века, или электронный мусор. Технологическая революция, свершившаяся на рубеже веков, привела к резкому увеличению его объемов. По всему миру люди отказываются от устаревшей аналоговой электроники и приобретают цифровую технику. Выбрасывают ламповые телевизоры и покупают телевизоры с плоским экраном.

С каждой тонной телефонов, попадающих на свалку, промышленность теряет 150килограммов меди, 5килограммов серебра и почти 100граммов палладия

Тем временем запасы полезных ископаемых понемногу сокращаются. Лихорадочно ведутся поиски новых месторождений. В таких условиях все более важную роль должен играть рециклинг ненужной электроники. Ведь ее количество растет астрономическими темпами, но лишь малая часть поступает пока на переработку.

Особенно важен рециклинг мобильных телефонов и компьютеров. Сейчас на их производство затрачивается 15 % всего кобальта, ежегодно добываемого в мире, 13 % палладия, по 3 % золота и серебра. По большей части эти металлы рано или поздно «предаются нами земле», «из праха в прах возвращаются». С каждой тонной телефонов, попадающих на свалку (это примерно 10 тысяч трубок), промышленность теряет 150 килограммов меди, 5 килограммов серебра и почти 100 граммов палладия.

Если бы переработка электронного мусора стала нормой, то предприятия, занятые выпуском новейшей электроники, могли бы за счет этого хоть частично удовлетворить свою потребность в сырье. В таком случае они уже не зависели бы во всем, например, от поставщиков редкоземельных элементов, прежде всего КНР.

Каких-каких элементов? Для нас таблица Менделеева – это «несколько знакомых фигур, затерянных в толпе не узнаваемых нами бериллиев». Десятки химических элементов для нас – это смутные тени, которые все сливаются на одно лицо. Только бирочки с атомными номерами позволяют их различить. Между тем многие из них окружают нас повсюду. Ими, пусть и крупицами их, начинены приборы, которыми мы пользуемся на каждом шагу, – например, телефоны и компьютеры.

Вот упомянутые уже редкоземельные элементы. Долгое время они оставались золушками экономики – не были нужны никому. Лишь в последние два десятилетия спрос на них резко возрос. Их часто называют «топливом современности». Без них не может существовать современная электроника. Ведь эти металлы стали неотъемлемой частью новейшей аппаратуры. Они используются в телефонах и ноутбуках, энергосберегающих лампах и электромобилях, солнечных элементах и ветроэнергетических установках. Заменить их практически нечем. Если искать им замену, нужно заново разрабатывать всю эту аппаратуру, развивать новые технологии ее производства.

Нам впору с закрытыми глазами ставить на каждом из аппаратов, содержащих эти элементы, штампик Made in China («Сделано в Китае»). Ведь около 97 % всех редкоземельных элементов поставляет на мировой рынок Китай, который фактически стал их монопольным производителем. Остальные 3 % приходится на долю США, Индии и России. Спрос на них растет. То же происходит с ценами, что ведет к заметному удорожанию новых моделей техники. Если в начале 2010 года килограмм неодима – металла, применяемого в ветроэнергетических установках, – стоил 42 доллара, то полтора года спустя – 283 доллара. Стоимость самария, используемого при изготовлении мощных постоянных магнитов, возросла за этот период почти в 8 раз.

Эпоха «китайской монополии» началась недавно – в середине 1990-х годов. Центр добычи редкоземельных элементов – автономный район КНР Внутренняя Монголия. Здесь, в окрестностях города-миллионера Баотоу, находится один из крупнейших карьеров мира – Баян-Обо. Более половины всего добываемого в мире неодима или лантана (это – топливные элементы и аккумуляторы для электромобилей) ведет свое происхождение отсюда. По оценке геологов, здесь содержится до 35 миллионов тонн редкоземельных элементов. Велики ли эти запасы? В 2011 году, например, во всем мире добыли около 130 тысяч тонн «редких земель». Так что проблема не в нехватке этого ценного сырья, а в очевидной зависимости всей мировой электронной промышленности от диктата одной-единственной страны, с которой трудно договариваться. Для Китая редкоземельные элементы – их нефть и газ «в одном флаконе». Тем более что Баян-Обо – далеко не единственное в КНР месторождение. Все шире разворачивается добыча редкоземельных элементов и на юге страны.

Между тем что касается запасов редкоземельных элементов, то Китай здесь вовсе не монополист. На его долю приходится лишь 38 % всех этих запасов, еще 19 % – на долю стран бывшего Советского Союза, 13 % – на долю США, 5 % – на долю Австралии и 3 % – на долю Индии. Почему же Китай, даже не обладая «контрольным пакетом акций», добился мирового лидерства в этой отрасли промышленности? Чем не загадка геополитики?

«У Ближнего Востока есть нефть, у нас – редкоземельные элементы», сказал 20 лет назад китайский лидер Дэн Сяопин. В начале 1990-х годов власти КНР пошли на ценовой демпинг. Низкая зарплата китайских горняков позволяла удерживать цены на сырье на том уровне, который был невыгоден, например, для американских компаний – к тому времени как раз они задавали тон на мировом рынке. Кроме того, в Китае практически не обращали внимания на вред, наносимый окружающей среде, а потому не было нужды и тратиться на меры безопасности.

За минувшие два десятилетия ценовой демпинг привел к закрытию почти всех нерентабельных рудников, например, в США и Австралии. Теперь это позволяет государственным предприятиям КНР диктовать цены на редкоземельные элементы всему остальному миру, заметно ограничив поставки жизненно важного для мировой экономики сырья: в 2005 году объем экспорта этих металлов из КНР составлял 65 600 тонн, а в 2011 году квота на их вывоз была снижена до 35 тысяч тонн. Официально это объяснялось «ужесточением экологических стандартов». Эксперты же говорят еще и о стремлении Китая развивать свою собственную инновационную экономику – а для этого убирать с пути конкурентов, которые тоже крайне нуждаются в этом сырье. По прогнозам специалистов, уже в 2014 году мировая промышленность будет испытывать нехватку семи редкоземельных элементов. В списке «дефицитных товаров» – диспрозий, европий, лантан, неодим, празеодим, тербий и иттрий.

В поисках решения проблемы все чаще задумываются о рециклинге. Это позволит восполнить нехватку сырья. Но, разумеется, пройдет самое меньшее 5—10 лет, прежде чем будут созданы все необходимые технологические условия для этого.

Между тем ажиотажный спрос на редкоземельные элементы возрос настолько, что в Японии, например, задумались о глубоководном роботе, который займется освоением их подводных месторождений на глубине до 2000 метров. Эти залежи располагаются близ острова Окинава и в самом сердце Японии, у полуострова Идзу – неподалеку от Токио. Впрочем, даже если первые испытания робота завершатся успешно, то, по признанию специалистов, только лет через десять, а то и больше станет возможна промышленная добыча вожделенного сырья. К слову, уже на протяжении нескольких десятилетий ведутся разговоры о добыче железомарганцевых конкреций, которыми изобилует дно Мирового океана. Однако время подводных рудников и шахт все еще не пришло.

Откуда взялось на Земле золото?

В пору экономических кризисов люди всеми способами пытаются спасти свои сбережения – например, скупают золото. Любопытно, что этот металл, как убедились астрономы, тоже рождается в эпоху кризисов, но не земных, а небесных. Компьютерные модели, представленные астрофизиками, свидетельствуют, что идеальные условия для синтеза золота возникают при катастрофических событиях в мире звезд. В это время вспыхивают термоядерные реакции, которые порождают в большом количестве тяжелые элементы, в том числе вожделенный металл. Но в недрах каких небесных объектов это может происходить?

Долгое время ученые предполагали, что золото рождается при взрывах сверхновых звезд. Однако этот сценарий не мог объяснить характер распределения тяжелых элементов во Вселенной. Другое дело – столкновения нейтронных звезд (они возникают на месте взорвавшихся звезд, если те не превратились в черные дыры). По оценкам астрономов, их только в нашей Галактике около миллиарда, хотя в большинстве своем они пока не обнаружены.

Эти звезды – поистине рай небесный для физиков. Ни в одной лаборатории мира нельзя воссоздать условия, царящие там. Прежде всего, поражает их плотность. Вещество в них сжато сильнее, чем в атомном ядре. Так что нейтронная звезда диаметром около 20 километров оказывается в 1,4—3 раза массивнее Солнца. Это означает, что чайная ложка звездной пыли будет весить около миллиарда тонн – больше, чем все люди, населяющие нашу планету, вместе взятые.

Идеальные условия для синтеза золота возникают при катастрофических событиях в мире звезд

Как показывают модельные расчеты, при столкновении двух нейтронных звезд в окружающее пространство мгновенно – за тысячную долю секунды! – выбрасывается большое количество необычайно раскаленного звездного вещества. Его масса в несколько раз превышает массу Юпитера.

Когда плазма остывает до температуры менее 10 миллиардов градусов, в ней начинаются цепные реакции, которые сопровождаются быстрым захватом большого количества нейтронов. Это приводит к образованию тяжелых элементов.

Ученые соотнесли картину распределения этих элементов, полученную путем моделирования на компьютере, и оценили предполагаемое число столкновений нейтронных звезд. Соотнесли и убедились, что именно подобные события, очевидно, и породили большую часть золота, платины, урана, содержащихся во Вселенной. Почти все то золото, ради которого люди гибли веками, – это золото звезд нейтронных.

Когда же оно возникло? Как попало на нашу планету?

Точное время синтеза золотых запасов Земли можно установить только приблизительно. Например, предполагается, что возраст этого золота – не более 10 миллиардов лет, ведь именно таков возраст Млечного Пути. Незримые «космические фабрики» по производству драгметаллов открылись в нашей Галактике лишь после того, как она сформировалась. После того как звезды в ней старились, взрывались, превращались в черные дыры или нейтронные звезды, а те время от времени сталкивались друг с другом. Под громовой аккомпанемент этой «космической алхимии» различные вещества, содержавшиеся в недрах нейтронных звезд, словно по мановению волшебной палочки, превращались в золото. Так что земные богатства (хотя бы некоторые) вдвое старше Земли. Им – почти 10 миллиардов лет.

Разумеется, атомы золота проделали долгий путь, прежде чем попали к нам на планету. Многие из них достигли наших палестин еще в ту отдаленную эпоху, когда на месте Солнечной системы вращалась обширная туманность из газа и пыли. Постепенно пылинки и небольшие крупицы, содержавшиеся в протопланетном диске, сталкивались и слипались, что вело к образованию твердых сгустков – планетезималей. В них уже содержались крупицы золота.

Планетезимали превращались в протопланеты. Когда, наконец, около 4,56 миллиарда лет назад возникла Земля, она была покрыта океаном магмы. В нем и происходило разделение химических элементов. Так, еще около 4,5 миллиарда лет назад, когда земная мантия пребывала в расплавленном состоянии, содержавшиеся в ней тяжелые металлы, в том числе золото, погрузились вглубь и образовали земное ядро. Мантия же сформировалась из более легких элементов – прежде всего горных пород.

По оценкам ученых, сегодня в недрах нашей планеты, на большой глубине, таится столько золота, что его запасов хватит, чтобы покрыть всю поверхность Земли слоем в 4 метра высотой. Перед этой апокалипсической картиной – Земля задыхается, скованная мертвенным бременем золота, – меркнут средневековые легенды о золотых дворцах и башнях Востока.

Впрочем, немало вожделенного металла залегает довольно близко к поверхности Земли. Мантия нашей планеты и ее кора содержат в десятки тысяч раз больше золота, чем допускает теория. Здесь также много платины и других ценных металлов. А ведь все они еще 4,5 миллиарда лет назад должны были погрузиться в глубь Земли. Почему же золото не кануло в земных недрах, а сохранилось прямо у нас под ногами – сея извечные войны среди людей, плодя злобу и смерть?

История появления золотоносных жил теперь, когда мы узнали, как золото попало на нашу планету, стала вызывать вопросы у ученых. Пытаясь разгадать этот «алхимический секрет», Матиас Уилболд и его коллеги из Бристольского университета проанализировали содержание вольфрама в пробах, взятых из мантии Земли. Один из его изотопов – вольфрам-182 – стал для них «меткой», позволившей выяснить некоторые подробности геологической истории планеты. Точный анализ содержания изотопа свидетельствует, что почти во всех пробах этот показатель одинаков. Исключение составляют разве что древнейшие образцы пород, собранные в Западной Гренландии. Там концентрация вольфрама-182 заметно выше. Самое примечательное, что эти образцы (их возраст – более 3,8 миллиарда лет) относятся к той эпохе, когда молодая Земля еще не подверглась интенсивной космической бомбардировке.

Почему же потом этот показатель начал снижаться? Дело в том, что вольфрам редко встречается в метеоритах. Когда около 3,8 миллиарда лет назад в сторону Земли устремилось множество астероидов, содержание вольфрама в ее мантии поневоле уменьшилось. Чем больше метеоритов падало на Землю, пополняя ее верхние слои, тем ниже становился этот показатель. Сегодня он почти повсеместно одинаков. Лишь наиболее древние образцы пород, относящиеся к эпохе, которая предшествовала Великой космической бомбардировке, сохранили свой прежний химический состав.

Зато, по оценкам геологов, за счет метеоритов, усеявших поверхность Земли, ее масса возросла почти на один процент. Никогда впоследствии наша планета не прибавляла так резко в весе. В этом космическая бомбардировка пошла ей на пользу.

Как и в другом: содержание золота и прочих драгоценных металлов в верхних слоях планеты вновь увеличилось. Когда-то они сыпались с неба буквально градом. Принесенные из космоса вещества, в том числе крупицы золота и платины, откладывались на поверхности молодой планеты, со временем смешиваясь с верхними слоями коры. Они не могли погрузиться в глубь Земли, ведь ее внутренняя структура уже окончательно сформировалась. Как отмечает Матиас Уилболд, «те самые благородные металлы, играющие важнейшую роль в нашем хозяйстве и нашей промышленности, по большей части оказались на Земле в результате случайного стечения обстоятельств – когда на планету обрушилось около 20 триллионов тонн метеоритов». Пусть это и была катастрофа – но с золотым отливом!

Грядут ли климатические войны?

Военные многих стран хотят «овладеть погодой», чтобы заполучить еще одно смертельное оружие. Человек долго бросал вызов Природе, дразнил ее, сводя подчистую леса и перекраивая реки. Теперь ее и вовсе задумали превратить в рабыню, найти в ее естестве «кнопочки», которые стоит только нажать, как чужую страну начнет лихорадить от неба над головой до земли под ногами.

По программе HAARP, финансируемой Пентагоном, предусмотрено изменение свойств ионосферы

В нашумевшем прогнозе американских исследователей Owning the weather in 2025 («Подчинение погоды в 2025 году») говорилось, что к указанному сроку военные научатся управлять погодой, то бишь овладеют новым средством запугивания и подавления потенциальных противников, которым придется тратить все силы на борьбу со стихийными бедствиями вместо того, чтобы сражаться на поле боя по всем правилам военного искусства. Целые регионы окажутся «под колпаком» у милитаристов, диктующих погоду на дворе. В перспективе военные научатся менять климат неугодных стран, отправляя былые учебники географии на свалку истории. «Нотами» в оркестре мировых держав, множащих давние претензии друг к другу, станут дожди, бури, туманы. По ним будут сыграны новые героические симфонии, сочиняемые самой Природой в честь творцов грядущих империй. На стороне победителя пребудет божественная благодать небес, на стороне проигравшего – лишь завывание адских стихий.

Die erste Kolonne облаков marschiert… die zweite Kolonne облаков marschiert…[1]

Кажется, все духи Природы перейдут на сторону научного прогресса, помогая преобразовывать мир вокруг, может быть, на погибель человечеству. В перспективе возможны манипуляции климатом в масштабе всей планеты. Вероятно, победа в такой войне окажется пирровой: равновесие климата нарушится, и стихийные бедствия вскоре причинят огромный вред уже стране-победительнице. Что, если после нескольких подобных побед сами триумфаторы позавидуют неудачникам? И неужели мы доживем до тех времен, когда у климатических катастроф появятся, наконец, свои «фирменные знаки», например, «глобальное похолодание made in USA (China…)[2]

В начале 1970-х годов прошлого века, в разгар Вьетнамской войны, американцы уже пытались поставить себе на службу стихию. Так, они искусственно усиливали муссонные дожди, надеясь потопить в грязи знаменитую «тропу Хо Ши Мина» – по ней велось снабжение партизан. Всего летчики ВВС США совершили тогда почти 3000 боевых вылетов, сражаясь не с противником во плоти, а с неосязаемыми громадами – облаками. Впоследствии сами американцы признавали, что эта стратегия не помогла. Однако пусть первое «климатическое оружие» стреляло с перерывами, как старинный мушкет, можно ли поручиться, что когда-нибудь оно не превратится в «автомат», и тогда библейские «хляби небесные» станут строкой в ежедневных метеосводках?

Эксперимент во Вьетнаме, похоже, так и остался пока единственным значительным примером ведения войны на всех фронтах, включая атмосферный. Пожалуй, для самих американцев та допотопная технология теперь и не очень важна, но вот в странах третьего мира, где длятся нескончаемые гражданские войны, она вполне пригодится, чтобы уничтожать урожай на территории, контролируемой повстанцами (или правительственными войсками). «Игры с дождем» могут стать в XXI веке в этих странах средством геноцида сельского населения.

В перспективе выбор погодного оружия огромен. Обрушивая на плацдарм, занятый врагом, страшные ливневые дожди, можно потопить его позиции в месиве грязи и воды, отгородившись от удара его авиации туманом. Когда же в бой пойдут самолеты собственных ВВС, в воздухе для них не будет преград. Лазерные лучи выжгут плотную облачную завесу, открывая «окошки» над вражескими мостами, электростанциями, военными базами. Или можно создать громадный перепад напряжения в атмосфере, и тогда полетят искусственные молнии.

В современной войне мужество может стать бесполезным анахронизмом, ведь воевать придется не с противником, уклоняющимся от сражения, а с мощными импульсами энергии (взрывной, электромагнитной, наконец, климатической), которые им точечно генерируются. Энергия, выделяющаяся во время тропического урагана, соответствует, например, взрыву 10 тысяч водородных бомб мощностью одна мегатонна каждая. Теоретически можно менять силу и направление ураганов. Пожалуй, если бы Карибский кризис разразился 100 лет спустя, в 2062 году, над всей Гаваной бушевало бы необычное по мощи торнадо, сметая трибуны революционеров, зенитные комплексы, обломки зданий и ряды народных колонн.

К счастью, пока на этом фронте успехи невелики. Неизвестно, удавалось ли американским военным вызвать ураган искусственным путем. В США вся информация по этому вопросу подозрительно засекречена. Связано ли это с тем, что подобные опыты ведутся, и, может быть, успешно? Успокаивает разве что одно: вызывать ураган имеет смысл, если только ветер устойчиво веет в направлении противника, но пока никто, к счастью, не научился управлять ветром. Буря, вызванная, чтобы разметать армаду вражеских сил, может вернуться и уничтожить собственные войска.

В 1977 году появилась резолюция ООН, запрещающая «гонку метеорологических вооружений и намеренные манипуляции над окружающей средой». Вполне возможно, что она была принята еще и потому, что военные почувствовали бесперспективность (пока!) этого направления удара и согласились разоружиться на маловажном для них фронте, чтобы бросить все силы на разработку других видов оружия массового поражения.

На какое-то время облака над армейскими полигонами «зависли», как испорченный компьютерный файл. Но рано или поздно произойдет его перезагрузка. Ведь управлять климатом – это один из лучших способов вести необъявленную войну против другой страны. Не бомбы обрушиваются на ее города и поля, а ливни, смерчи и град, то есть что-то естественное, раз и навсегда заведенное Природой. В ответ на капризы стихии никто не вздумает наносить ядерный удар. Ущерб от стихийных бедствий исчисляется миллиардами, паника среди населения, продовольственный и финансовый кризис, а виновников не найти – безликая судьба обрушила свой удар на одну отдельно взятую страну. Подобная стратегия может показаться военным абсолютно беспроигрышным ходом, чтобы добиться смены власти или хотя бы политического курса «государства-изгоя».

«Манипуляции над окружающей средой продолжаются» – якобы в научных целях. Так, в нашумевшей программе HAARP, финансируемой Пентагоном, намеренно изменяются свойства ионосферы. Опыты ведутся, как заявлялось не раз, «ради изучения природы полярных сияний». Но почему бы не предположить, что военных, участвующих в эксперименте, интересует, прежде всего, как создать в небе над США электромагнитный «экран», который выведет из строя электронику вражеских самолетов и ракет? Или как удерживать на одном месте в атмосфере области высокого и низкого давления, чтобы вызывать на территории противника невиданную засуху или наводнение?

Но имеет ли человек право вмешиваться в работу «климатической машины»? Не ждать милостей от Природы, а самому диктовать сводку погоды на завтра? Климат – это система глобального равновесия, и если вы ставите себе в зачет плюсы, где-то неминуемо появятся минусы. Если вы просите себе лишних благ, то кому-то не придется даже выбирать из двух зол – он получит их обязательно.

Можно ли осушить Средиземное море?

«Проект был гениален, страшен, безумен». Слова, сказанные Александром Герценом о несбывшемся мечтании даровитого русского архитектора А.Л. Витберга, справедливо будет отнести к его немецкому коллеге, жившему 100 лет спустя, –*censored*ману Зёргелю (1885—1952). Если бы его планы сбылись, они стали бы настоящим памятником прогрессу, идея которого вот уже второй век горячила умы интеллектуалов. Однако если бы они сбылись, произошло бы тягчайшее преступление против нашей планеты. Еще никто не решался стереть с карты мира целое море.

По воле архитектора Средиземное море превращалось в строительную площадку. Все начиналось у Гибралтара. Здесь взгромождалась плотина, на постройку которой требовалось почти в 4000 раз больше материалов, чем ушло на пирамиду Хеопса. Эта плотина длиной 35 километров и высотой до 300 метров отгораживала Средиземное море от Атлантического океана.

Другая плотина, поменьше, перекрывала Дарданеллы (или соединяла Сицилию с Африкой). Море оказывалось закупорено. А уровень Средиземного моря поддерживается лишь за счет притока вод Атлантического океана. Если возвести плотину на их пути, море обмелеет, отдав свою территорию человеку.

Зодчий, главным строительным средством которого стал рельеф, намеревался понизить уровень Средиземного моря на две сотни метров. Занимаемая им площадь сократится на 20 %, зато между Европой и Африкой появится «ничейная полоса» почти в 600 тысяч квадратных километров – огромный целинный простор, равный Франции и Нидерландам, вместе взятым. Соединившись, Европа и Африка постепенно превратятся в один экономический и хозяйственный регион – Атлантропу.

В 1920—1930-х годах все мечтали о новых глобальных проектах. На востоке Европы строили «новый мир», в Центральной Европе – «новый порядок», в Северной Америке насаждали «новый экономический курс», а к югу от Европы из пучины вод должен был показаться новый континент – Атлантропа.

Вся она становилась творческой лабораторией Зёргеля. По каналам, проложенным на севере Африки, опресненная морская вода текла в сторону Сахары, посреди которой возникало искусственное море. Бросовые, пустынные земли превращались в цветущую страну – житницу человечества, покрытую до горизонта плантациями, общая площадь которых достигла бы 3 миллионов квадратных километров.

Чертеж некоторых элементов Атлантропы

Зёргель, «великий маг и инженер географических наук», не оставил в покое и тропическую Африку. Он намеревался затопить бассейн реки Конго – большую часть территории Заира. По его расчетам, с появлением Конголезского моря площадью 900 тысяч квадратных километров климат в Африке изменится в лучшую сторону. Жара наконец отступит, и Центральная Африка превратится в такой же райский уголок, как острова Полинезии или Карибского моря, – в излюбленное место жизни и отдыха европейцев. Они расселятся по Африке, подобно тому как выходцы из Испании и Португалии населили некогда Южную Америку.

Черный континент срастется с Европой. Столицей новой империи – а Атлантропа в фантазиях Зёргеля превращалась в некое политическое образование, в «Соединенные Штаты Африки и Европы», – должен был стать возрожденный Карфаген.

На первый взгляд эта фантазия архитектора, возомнившего себя географом, экономистом и политологом, достойна присутствия разве что на страницах романов Герберта Уэллса. Однако она увлекла многих его коллег – тем более что была осуществима. Перечень специалистов, помогавших Зёргелю, читается как справочник «Кто есть кто в истории архитектуры».

Если обратиться к традиционной для тех десятилетий лексике, это был триумф человеческой воли, бросившей вызов Природе. И вызов был брошен очень кстати. Сама эпоха стала благодатным временем для утопий. Все, что прежде считалось невозможным для человека, теперь было позволено: в архитектуре, технике, науке, политике – и от утопий страдали уже не только народы, партии или общественные классы, но и природные феномены.

Любые утопии живут либо нашими надеждами, либо страхами. Первая мировая война не принесла в Европу стабильности. Сразу по ее окончании стали назревать кризисы. Многие со страхом смотрели в будущее, ожидая повторения бессмысленной бойни. А вот надежды других на «мир во всем мире» питали такие проекты, как Атлантропа. В те послевоенные годы Зёргель, как многие современники, мечтал о единой Европе, не разделенной границами и не охваченной враждой классов, партий и наций, Европе, не испытывающей недостатка ни в сырье, ни в дешевой энергии. Достичь этого можно было, считал он, лишь передав управление в руки технократов. Никогда прежде и, пожалуй, никогда позже люди не связывали с «всесилием техники» столько надежд, как в 1920-х годах. Казалось, можно все сделать по науке – спланировать, распределить, организовать, предусмотреть, создать «идеальный мир».

В свое время Зёргель был поражен, прочитав в одной из книг Уэллса о том, что во времена неандертальцев Средиземное море-де полностью пересохло, перегороженное цепью гор в районе Гибралтара, и лишь после таяния ледников бассейн его вновь наполнился водой. Сегодня слова Уэллса вызовут скептическую улыбку у географов, но Зёргель безоговорочно поверил в этот рассказ.

Так он пришел к идее перегородить Средиземное море искусственным способом. Сбывшийся план Зёргеля грозил опрокинуть прежние представления о географии. Корсика соединялась с Сардинией, а Мальта с Сицилией. Береговая линия Южной Франции продвигалась в глубь моря на 70 километров. Итальянский «сапожок» менялся до неузнаваемости, превращаясь в бочку.

Эти фантазии вызвали возмущение у жителей Южной Европы. Решительно ломался сам образ их жизни, связанный с морем. Через 30 лет после постройки плотины все портовые города Средиземноморья теряли выход к воде. Морские волки, веками кормившиеся дарами Нептуна, вдруг превращались в «сухопутных крыс». Архитектор, правивший судьбами мира, как Бог, мог предложить им два варианта: переселиться в новые города – все эти «Нью-Генуи» и «Нью-Мессины», которые будут построены вдоль новой береговой линии, либо все так же жить в старинных городах, ставших музеями под открытым небом, но жизнь будет пульсировать в стороне от них.

Как это часто бывает, работу над проектом приостановили вовсе не протесты местного населения, весь уклад жизни которого мог пострадать по прихоти одного технократа. Все решила власть. Мудрый, незаменимый правитель. Гитлер. Поначалу Зёргель рассчитывал на помощь нацистов, однако в Третьем рейхе скоро охладели к этому мирному проекту. Позднее, в разгар Второй мировой войны, Зёргелю запретят даже публиковать статьи об Атлантропе, превратив ее в еще одну крамольную мечту человечества.

…Мы крепки задним умом. Теперь-то мы знаем, что сооружение Гибралтарской плотины приведет к экологической катастрофе невиданных масштабов. Резко уменьшится количество воды, испаряющейся с поверхности Средиземного моря, а значит, и сократятся осадки во всем регионе. Одна засуха спешит сменить другую. Уровень грунтовых вод стремительно падает. Целинные земли, отвоеванные у моря, превращаются в пустыню. Мало того! Катастрофа будет не региональной, а мировой. «Ведь средиземноморская вода не может бесследно исчезнуть, – пишет немецкий климатолог Штефан Рамсторф. – Она окажется в других морях. Уровень Мирового океана повысится примерно на метр. Целые прибрежные регионы будут затоплены».

А ведь эта фантазия едва не сбылась!

Можно ли построить мост из Европы в Америку?

Немецкие дизайнеры Михаэль Хаас и Кай Цирц создали удивительный памятник архитектуры, подобного которому не знало человечество. Пока создали на бумаге. Однако, по их мнению, уже к середине века утопический проект станет явью. Громадный мост соединит Европу и Америку. Сам по себе этот мост превратится в новую часть света. Попробуем поверить этим визионерам и представим себе, что в XXI веке из Парижа в Нью-Йорк можно будет и впрямь добираться посуху.

…Итак, вторая половина столетия. Набережная французского города Сен-Назер, что лежит в 60 километрах от Нанта, на берегу Атлантического океана. Перед туристами, приехавшими сюда, открывается необычная панорама. Над перебегающими морскими волнами, на головокружительной высоте, простерлась еще одна линия горизонта. Ее сероватый точеный контур уходит вдаль, как будто сливаясь там с привычным для нас горизонтальным окоемом. Что же сместило наши представления о небосводе? Что рассекло его надвое? Трансатлантический мост! Он берет начало на западе Франции и вновь касается земли только в Бриджпорте (штат Коннектикут), на восточном побережье США.

Этот мост, протянувшийся на 3439 километров, соединил две части света и пролег над пустынными просторами Атлантики на высоте 800 метров. Вслед за Великой Китайской стеной это второй на Земле объект, возведенный человеком, который можно увидеть из космоса. Этот мост – более чем памятник архитектуры; он, скорее, провозвестник новой эпохи, которая окончательно свяжет народы Нового и Старого Света, не только их пространственно сблизит, но и, возможно, создаст единую атлантическую цивилизацию. Государства Европы и Северной Америки со временем будут все больше чувствовать себя частями одной целой страны.

Что же представляет собой этот мост, проложенный в небесах?

Впервые в истории архитектуры фундамент моста… парит в космосе. Мост подвешен к небу, напоминая гамак. Опорой ему служат искусственные спутники Земли, находящиеся на геостационарной орбите, то есть там, где сила притяжения нашей планеты и центробежная сила, действующая на спутники, взаимно уравновешиваются. Если наблюдать за ними с поверхности Земли, то они неизменно находятся в одной и той же точке небесного свода. С борта этих грузовых спутников спускаются тросы; к ним крепится остов моста.

На взгляд современных инженеров, сами эти тросы представляют собой настоящее чудо техники, ведь геостационарная орбита пролегает почти в 36 тысячах километров от Земли. Даже проблема выбора материала для них пока трудноразрешима. Ведь если изготавливать их из высокопрочной стали, то уже трос длиной в 60 километров лопнет под тяжестью своего веса. В НАСА экспериментируют сейчас с особыми углеродными волокнами – так называемыми нанотубами. Их диаметр составляет тысячные доли миллиметра. Возможно, из них и будут свиты тросы, что удержат мост, весящий несчетное количество тонн.

На возведение моста над Атлантикой уйдет не менее 35 лет. Самый грандиозный – самый высокий и длинный мост, когда-либо сооруженный человеком, – обойдется, по предварительным оценкам, в 3,23 триллиона евро.

Мост через Атлантику– фантазия или будущая реальность?

Большая часть моста представляет собой автостраду, продуваемую атлантическими ветрами, застроенную по обочинам ресторанами и кемпингами, обсаженную зелеными аллеями. Вдоль моста, на искусственных островах, вдающихся в море на сотни метров, вырастут два десятка городов.

Мост соединит все виды сообщения: пассажирские и грузовые перевозки, снабжение и связь. По нему помчатся экспрессы, развивая скорость свыше 300 километров в час. В шести вакуумных трубах, расположенных внутри моста, полетят поезда на магнитной подушке – «конкорды на рельсах», как прозвали их комментаторы. Они будут курсировать с континента на континент со сверхзвуковой скоростью, пересекая Атлантику всего за два часа. Из города в город, как «настоящие спринтеры», поспешат поезда ближнего сообщения.

Внутри моста будут проложены также высокоскоростные кабели, по которым будут передаваться громадные массивы информации. Строительство трансатлантического моста обернется не только транспортным бумом, но и новой информационной революцией.

Благодаря четкой геометрической планировке удастся избежать знакомых нам трудностей, возникающих из-за того, что мы вынуждены приноравливаться к рельефу, а потому полотно автострады обычно то суживается, то пересекается другими дорогами. Здесь ничего этого не будет, никаких ответвлений и перекрестков! Система движения будет тщательно спланирована так, чтобы на дороге не возникало заторов. По возможности все процессы автоматизируют.

Трансатлантический мост окажется чем-то большим, нежели просто транспортный путь или экономическая зона. Мост станет еще и средоточием культурного единства, ускорит слияние культур.

Изменится само назначение моста. Прежде это архитектурное сооружение лишь помогало преодолеть расстояние, разделявшее две точки пространства. Теперь оно станет местом расселения человека, само по себе будет новым жизненным пространством цивилизации. Трансатлантический мост соберет воедино разрозненные части света и отдельные народы, придаст новый импульс их развитию.

В крупнейших городах, возведенных вдоль моста, на искусственных островах, плотность населения достигнет 15 тысяч человек на один километр трассы. В общей сложности в этих 20 городах будет проживать около 8 миллионов человек.

В океанических мегаполисах будет предусмотрено все, что необходимо: жилые здания и коттеджи, супермаркеты, административные учреждения, промышленные предприятия и электростанции, средства городского транспорта, театры и кинотеатры, концертные залы и информационные центры, парки, рынки, площадки для гольфа и многое другое. На специальных турболифтах можно будет спуститься на воду, где расположатся плавучие портовые сооружения и стоянки для яхт.

Источником энергии станут более 20 тысяч ветряков, приводимых в движение атлантическими ветрами, а также около тысячи приливных электростанций, преобразующих энергию волн Гольфстрима. Избыток электроэнергии будет продаваться в Европу и Америку.

Развернется хозяйственная деятельность. Обширные залежи полезных ископаемых на дне Атлантического океана станут наконец доступны человеку. Вдоль моста вырастут буровые платформы для добычи нефти и газа. Прямо в открытом море появятся нефтеперерабатывающие заводы. Будут проложены трубопроводы для подачи нефти и газа не только в города – спутники моста, но и в Америку и Европу. Расширятся, наконец, районы добычи рыбы.

Со временем «морские города» объединятся в государство нового типа – Трансатлантический союз, напоминающий по своему устройству Швейцарию, а по своему назначению – быть «плавильным тиглем народов» – заслуживающий названия «Новая Америка». Владеть союз будет ни морем, ни сушей, а лишь частью мирового неба.

Остается добавить, что столицей этой страны, не существующей пока на карте мира, станет город Хоронто. Ориентировочно он протянется на 20 километров. Правда, его местоположение пока, можно сказать, «писано вилами по воде»…

…как «писано по воде» и это красивое инженерное видение, которому, как предсказывают, суждено появиться через несколько десятилетий. Люди ведь часто склонны ошибаться в прогнозах. Или дерзость архитекторов и строителей все-таки позволит чудесному воплотиться в явь? Сбудется ли эта утопия?

Что останется на земле, когда исчезнет человек?

Что произойдет с планетой после нашего вымирания? Какой геологический след мы оставим на Земле? Что станется с памятниками нашей инженерной мысли и хозяйственной деятельности?

В городах отсутствие человека станет заметным с первого дня

Американский журналист Алан Вайсман, автор бестселлера The World without us («Мир без нас»), смахнул человечество с лица Земли, как сбрасывают с шахматной доски фигуры проигранной партии, и посмотрел, что произойдет с нашим наследием, когда Homo sapiens как вид перестанет существовать. Подобный умозрительный эксперимент позволил оценить роль человека в истории Земли по тому, какая «тень» отброшена им на все ее будущие периоды, эпохи и эоны.

В городах отсутствие человека станет заметным с первого дня. Наши постройки и при нашей жизни напоминали тяжелобольных людей – за ними требовался постоянный уход. Стоит нам исчезнуть, как они начнут рассыпаться. Без отопления полопаются трубы, и теперь материал зданий будет подвергаться регулярным циклическим нагрузкам: то оттаивать, то замерзать.

Не все здания разрушатся одинаково быстро. Пожалуй, самые современные постройки окажутся еще и самыми «мимолетными», непрочными. А вот Ангкор, Кельнский собор, египетские пирамиды, Московский Кремль или даже собор Святой Софии в сейсмически опасном Стамбуле простоят без нас еще пару тысяч лет, пусть и превращаясь постепенно в бесформенную громаду, в то время как гордость ХХ века – Эмпайр-стейт-билдинг – давно сгинет.

«Мы видим, что Земля без нас буквально расцветает, что она быстро залечивает раны, нанесенные ей», – подчеркивает Вайсман. Многие виды животных только выиграют оттого, что их могучий конкурент в дарвинистской борьбе покинет ристалище шести континентов, четырех океанов. Мир без человека станет, прежде всего, миром птиц. Повсюду погаснут огни, зато зазвучат щебет и гам птичьих стай. Численность птиц, по оценке Вайсмана, станет прирастать примерно на миллиард в год, ведь они не будут гибнуть в огромном количестве по нашей вине.

Почти сведенные нами тропические леса снова начнут наступать на бывшие соевые плантации. В Азии и Африке увеличится поголовье животных, в морях начнет возрастать до прежнего уровня численность рыб. Даже в условиях глобального потепления многие коралловые рифы восстановятся в течение нескольких столетий. Земля удивительно быстро оправится от нашего присутствия и «отдохнет от нас».

Африка особенно легко вернулась бы в состояние первозданной дикости. Ее флора не ослаблена вторжением многочисленных чужеродных видов, случайно завезенных сюда. Ее фауна – слоны, жирафы, бегемоты, носороги – не так сильно истреблена человеком, как животный мир Америки и Европы. Павианы, одни из немногих приматов, готовые жить за пределами тропического леса, возможно, со временем стали бы играть в биологическом сообществе африканской саванны ту же роль, что древнейшие предки человека.

А вот наши домашние «питомцы» почти поголовно будут перебиты хищными птицами и зверями – так в старину приканчивали ближайших друзей и родных свергнутого монарха. Биологи уверенно называют лишь одно домашнее животное, которое, потеряв «суверена», сообразило бы, как выжить. Это – кошка. Конечно, в последние тысячелетия она приспособилась к жизни рядом с людьми. Однако ее охотничий инстинкт не притупился. Она легко прокормит себя – тем более что всюду будут мелькать стайки птиц.

Городские парки разрастутся, на ничьих глазах превращаясь в леса. Природа не терпит пустоты. Место, огороженное человеком, место, так долго расчищаемое им, захватят дебри. Бывшие мегаполисы станут настоящими заповедниками. Все больше животных будет переселяться в города, где выбор рукотворных гнезд, нор и берлог окажется невероятно велик. По лесистым холмам, разбежавшимся вдоль улиц и авеню, станут бродить медведи и волки, койоты и лисы. В опустевших домах приживутся коршуны и канюки. Городская фауна – и в видовом отношении, и по своей численности – будет более разнообразна, чем в окрестных лесах.

Уже лет через двадцать города зарастут. Сколько раз такое было в бурной истории мира! Одним из главных победителей в извечной борьбе человека и природы в нашем гипотетическом случае станет лес. Через два-три столетия почти вся Европа от Лиссабона до Урала вновь покроется густыми лесами – естественной растительной средой доисторических времен.

Лет через триста, когда обветшают и прорвутся дамбы, города, построенные в дельтах рек, например Хьюстон или Гамбург, скроются под речными наносами, подобно хазарской столице. Нахлынувшая морская вода затопит Нидерланды, ведь значительная часть страны лежит на землях, отвоеванных у моря. Уйдут под воду и некоторые острова.

Всего через пять столетий мало что будет напоминать о таких мегаполисах, как Москва, Берлин или Нью-Йорк. На их месте будет расстилаться холмистая местность, поросшая густым смешанным лесом. Руины рухнувших зданий напомнят о себе лишь характерным волнистым рельефом. А вот статуя Свободы в Нью-Йорке, пожалуй, переживет миллионы лет – только со временем она окажется на дне залива, подобно Александрийскому маяку, и покроется мириадами ракушек.

Вообще-то уже через тысячу лет уцелеют лишь немногие творения рук современных инженеров: например, некоторые мосты, возведенные нами, выстоят, подобно величественным римским акведукам. Под Ла-Маншем все так же будет зиять туннель, связавший экс-Англию с бывшей Францией. Он продержится, пожалуй, еще несколько миллионов лет, как и портреты американских президентов, высеченные в гранитной скале Маунт-Рашмор в Южной Дакоте. Зато Панамский канал зарастет, и две части Америки, разделенные им, воссоединятся.

К этому времени лик планеты неузнаваемо изменится. Тишина. Пустынные пейзажи. Глубокие пески. И случайные обломки распавшихся зданий. Это Вечность будет отдыхать посреди планеты Земля, упорством времени решая ее проблемы. Феномены природы окажутся гораздо сильнее чудес света.

Куда более прочную память о себе мы оставили, сами того не желая. Лишь при исследовании грунта или даже подлеска внимательный инопланетный «варяг», доведись ему посетить нашу планету, приметит следы куда-то испарившейся цивилизации: алюминиевые «жестянки», стекло, пластиковые трубы. О да! Мусор – вот наш главный вклад в геологию! Только планетарные катаклизмы, вроде нового ледникового периода, окончательно похоронят оставленные нами отбросы.

Глобальная химизация планеты и ее радиоактивное заражение – вот итог жизнедеятельности человека, которого впору назвать «уранообразующим видом» или «самым ядовитым из всех животных». Последствия этого загрязнения среды – этого медленного убийства живой планеты Земля – будут ощутимы, пожалуй, дольше всего.

Лишь через 35 тысяч лет почва очистится от свинца, которым мы пропитали ее в – такую короткую! – промышленную эпоху. Через 100 тысяч лет в ходе эволюции, может быть, появятся микроорганизмы, которые займутся переработкой автомобильных шин, мертвым грузом все еще разбросанных здесь. Наконец, накопленный нами уран-238 будет распадаться еще 4,5 миллиарда лет – ровно столько, сколько сейчас лет Земле.

Так что, заглядывая в мир, где человеку не найдется места, и пытаясь понять, что произойдет в этом «безлюдном мире», мы лишний раз задумывается над тем, «а что, собственно, происходит сейчас». Может быть, это научит нас лучше относиться к нашей родине – Земле. Относиться к ней как к живому существу.

Каким будет мир после исчезновения человека?

Вы никогда не задумывались, каким будет мир природы через 5 миллионов лет? Через 100 миллионов лет? Через 200 миллионов лет? Разве нет возможности оценить будущее научными методами? Законы селекции, принципы генетики, закономерности климатических изменений будут действовать и тогда. Им подчинится все живое.

Зная, например, скорость и направление движения континентов, можно представить себе, где они расположатся спустя миллионы лет. Зная расположение континентов, можно оценить, каким будет климат в тех или иных районах мира.

Нам известно и многое другое. Организмы позвоночных животных и впредь будут состоять из костей, мышц, различных органов тела. Мышцы и впредь будут сгибаться и разгибаться, а сердце – сокращаться. Даже через 200 миллионов лет будут существовать пределы роста животных и пределы скорости их передвижения.

Основываясь на этих прописных истинах, ученые пытаются представить себе, какие виды животных станут доминировать на нашей планете, если с лица Земли когда-нибудь исчезнет человеческая цивилизация. В основе предлагаемого очерка – гипотезы британского палеонтолога Дугала Диксона. На шкале его времени – три отметки: «5 000 000 год нашей эры», «100 000 000 год нашей эры» и «200 000 000 год нашей эры». Прогнозируя будущее, Дугал Диксон строго следовал законам эволюции и консультировался с известными зоологами, биологами, геологами и исследователями климата. Миры, сотворенные им, населили самые удивительные животные (справедливости ради стоит отметить, что немало специалистов отнеслись весьма критично к идеям Диксона. – А.В. ).

В будущем могут появиться совершенно новые виды животных

5 000 000 ЛЕТ СПУСТЯ.Большая часть планеты покрыта снегом и льдом. В Европе ледяная пустыня простерлась почти до 50° северной широты. Уровень Мирового океана упал на 150 метров, поскольку очень много воды превратилось в лед.

В заснеженной Европе лучше всего приспособились к вызову, брошенному природой, шерстистые крысы. Они населили обширные просторы тундры. В этих зверях, достигающих размера овцы, трудно признать потомков альпийских сурков. Длинная, густая шерсть делает их, скорее, похожими на современных обитателей тундры – овцебыков. Им недостает разве что рогов, да вместо копыт растут когти. Шерстистые крысы разрывают ими мерзлую землю в поисках корешков травы. В минуту опасности они ведут себя как все сурки: посвистывая, предупреждают друг друга и, собравшись в кружок, готовятся встретить врага.

Куда спокойнее в тропиках! Там бродят пурпуролицые обезьяны – потомки американских цепкохвостых обезьян. Леса Амазонии давно исчезли, но эти зверьки приспособились к проживанию в открытой местности. Везде они находят пищу, ведь они питаются не только плодами деревьев, но и мелкими животными, снующими в траве. Они давно пользуются орудиями труда, например плетут сети из веток и трав, а потом ловят рыбу. В модели Диксона из этих умников выведутся новые «сапиенсы», с острым умом и цепким хвостом.

Почему новые? Потому что в эту даль времен не званы даже отдаленные наши потомки. Никого из них не останется на Земле! Вымрут все высшие приматы. Компьютерная модель Диксона лишила их – и нас! – среды обитания. Homo sapiens исчезнет через пару миллионов лет. Будущее не принадлежит нам.

100 000 000 ЛЕТ СПУСТЯ.Оледенение давно сменилось потеплением. Вулканы – эти фабричные трубы природы – выбросили в атмосферу огромное количество углекислого газа. Средняя температура значительно превысила современный уровень. Полярные шапки растаяли. Экваториальные районы вновь покрылись дождевыми лесами.

Пышная растительность давала обильную пищу животным. Их поголовье росло, а сами они становились все крупнее. Оценивая количество растительной массы, которое будут производить в ту эпоху тропики, Диксон населил их самым исполинским животным за всю земную историю – диночерепахой. Она весит 120 тонн и должна съедать до 600 килограммов зелени в день. Врагов у такого увальня, способного растоптать одним движением, нет. Поэтому среди диночерепах выживают даже особи с дефектами панциря. В конце концов, этот костно-кожистый щит, сохранявшийся у черепахи с древнейших времен, у диночерепахи почти исчезнет. От него останется тонкий «корсет», стягивающий их рыхлое, мясистое тело.

Зато нынешним хозяевам природы – млекопитающим – в эту эпоху пришлось особенно худо. 150 миллионов лет – почти как и динозавры – над сушей владычествовали звери. Теперь кончился еще один цикл природы. Сыграв свою роль, звери сошли со сцены. Лишь отдельные их виды – подобно современным кайманам и игуанам, оставшимся от «золотого века» рептилий, – населяли давно облюбованные ниши.

Это, например, горные свинки, готовые целый день лежать и пережевывать сладкие зерна, которые добывают громадные серебристые пауки, живущие с ними в своеобразном симбиозе. Пауки сплетают прочные сети, что тянутся километров на двадцать. Семена и зерна, приносимые ветром, повисают в этих сетях. Вдоль паутинок, как вдоль кормушек, переползают свинки. Им не надо много двигаться. Пища, как манна небесная, сама сыплется на них. Свинка обрастает жирком, но идиллия длится недолго. Когда зверек откормится, паук съест его.

200 000 000 ЛЕТ СПУСТЯ.Возможно, к этому времени все разрозненные пока части света составят единое целое – суперконтинент Пангея II. Ее побережье покроется густыми дождевыми лесами. Их произрастанию способствует ветер, дующий со стороны Всемирного океана, ведь он приносит обильные осадки.

В этих лесах обитают исполинские кальмары, весящие около 8 тонн. Эволюция, как и геология, любит повторения. Морские обитатели вновь выбрались на побережье. Сухопутные кальмары стали намного крупнее своих морских сородичей, а продолжительность их жизни достигла почти 100 лет. Однако, как и прежде, жизнь, выбравшаяся из моря, сумела населить лишь узкую полоску леса вдоль побережья. За ней – бескрайняя унылая пустыня. Ведь суровый континентальный климат в срединной части Пангеи II совсем не благоволит ни флоре, ни фауне. Летом температура достигает +50 °С, зимой –30 °С. Зной и мороз попеременно мучают всех, кто решил поселиться здесь, а таких охотников немного.

Однообразие песков Срединной пустыни нарушают лишь многометровые башни, возведенные не человеком – гигамитами, потомками термитов. Микроклимат внутри их жилищ довольно сносный. Солнечные лучи проникают сюда сквозь окошки, обогревая башни, но не раскаляя их. Целыми днями гигамиты бродят в поисках капелек воды. Они увлажняют ими дно башен. Там, на теплой, размокшей земле, растут водоросли. Каждая башня – это небольшой оазис посреди пустыни. Вереница насекомых изо дня в день занимается ирригацией, словно древние жители Нильской долины. Если они прекратят свой труд, пустыня возьмет верх. Оазисы погибнут. Культура гигамитов вымрет. Что побуждает их трудиться? Инстинкт? Предвидение? Коллективный разум? А что заставляло древних людей рыть каналы, сооружать плотины? Людей, которым в модели Дугала Диксона не найдется места на Земле. Но жизнь, меняя обличья и повадки, будет продолжаться и процветать без них. Можно быть спокойным за нашу планету; она не станет пустовать, преображаясь по воле природных законов. Земля останется живой. А мы? Чему научат нас наши предсказания? Быть может, потомки, лучше нас поняв, что требуют законы эволюции, приспособятся к ним? Быть может…


Примечания

1

Первая колонна… марширует… вторая колонна… марширует (нем .).

2

Сделано в США (Китае…) (англ .)