Текст уведомления здесь

Ученые ошибались в оценках климата Земли более чем в два раза

Вопреки ранним оценкам, на нашей планете последние четыре миллиарда лет весьма стабильный климат. Вероятно, похожие условия и на других экзопланетах в зоне обитаемости.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из США провели детальное моделирование климата и солености морской воды на древней Земле. Согласно полученным результатам, колебания температуры на нашей планете были примерно вдвое меньше, чем считалось ранее, а состав океана — сравнительно близок к современному. Это значит, что условия на планете были благоприятны для развития жизни, и, вероятно, это типичная ситуация для землеподобных планет в зоне обитаемости. Соответствующая статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В последние десятилетия вопрос о климате древней Земли остро обсуждается исследователями по всему миру. Дело в том, что все имеющиеся о нем на сегодняшний день данные очень трудно состыковать между собой. С одной стороны, 3−4 миллиарда лет назад Солнце было на 20 процентов менее ярким, чем сейчас (яркость всех желтых карликов со временем растет). В теории планета должна была покрыться льдами, а средняя температура на ней упасть до -25 градусов по Цельсию. С другой стороны, около 3,8 миллиарда лет назад она подверглась так называемой Поздней тяжелой бомбардировке — на Землю падало множество тел диаметром в десятки и даже сотни километров. Между тем взрыв даже одного десятикилометрового астероида выделяет ту же энергию, что взрыв 100 миллионов мегатонн (100 миллиардов тонн) тротила, и массовые падения таких объектов должны были временно разогреть планету до средних температур в 85 градусов по Цельсию.

И сценарий замерзшей, и сценарий чрезмерно горячей молодой Земли, а особенно комбинированный сценарий, при котором оледенение сменялось немыслимой жарой, плохо сочетаются с недавно установленными фактами, согласно которым жизнь на нашей планете появилась уже 4 миллиарда лет назад и как минимум 3,6 миллиарда лет назад же научилась фотосинтезу. Выжить при таких скачках температур сложно, а устойчиво осуществлять фотосинтез при -25 или +85 известные нам организмы не могут.

Авторы новой работы использовали моделирование, чтобы понять, как будет земной климат реагировать на резкие колебания, связанные с уменьшением солнечного излучения, или, напротив, резким нагревом планеты. При этом они в деталях учли так называемый углеродный цикл — процесс, стабилизирующий климат на Земле. Когда на нашей планете становится слишком жарко, горные породы активно связывают углекислый газ, главный парниковый газ атмосферы. Со временем это приводит к снижению способности атмосферы удерживать тепло, и она охлаждается. При чрезмерном охлаждении Земли горные породы покрываются льдом и перестают связывать углекислый газ. Тогда как он продолжает прибывать с извержениями вулканов и со временем разогревает планету, выводя ее из состояния полного оледенения.

Как удалось установить разработчикам модели, весь период от 4 до 2,5 миллиарда лет назад средняя температура на Земле в долгосрочной перспективе не понижалась менее нуля градусов и не превышала 50 градусов (сейчас, для сравнения, средняя температура — в районе 15 градусов). Иными словами, если ранее считалось, что она колебалась в диапазоне 110 градусов (от -25 до +85), то теперь диапазон колебаний ограничен 50 градусами (от 0 до +50). Кроме того, модель показала, что океан на древней Земле не был ни чересчур щелочным, ни чересчур кислым и по pH был сравнительно близок к нейтральным значениям.

Такой диапазон температур и умеренные показатели pH для Мирового океана означают, что Земля была благоприятным местом для бактерий весь этот период. Это хорошо стыкуется с данными палеонтологов о возникновении жизни и первых фотосинтезирующих организмах. В основной части указанного диапазона температур цианобактерии вполне могут осуществлять фотосинтез.

Как отмечают авторы работы, попутно их модель показывает, что вообще все землеподобные по химическому составу и размерам планеты должны иметь не менее устойчивый климат. Оказалось, что почти никакое реалистичное изменение внешних условий для планеты на орбите с равной земной инсоляцией не приводит к ее замерзанию или чрезмерному перегреву. Это значит, что экзопланет с относительно стабильным климатом должно быть довольно много, что, в свою очередь, повышает шансы на возникновение и развитие жизни за пределами Земли.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

На полярном острове Белом когда-то росли березы

В то время он был частью материка в 200 километрах от моря, кроме того, остров неоднократно полностью уходил под воду.
Добавить в закладки
Комментарии

Специалисты Международной комплексной научно-исследовательской лаборатории по изучению изменения климата, действующей на базе Тюменского государственного университета, проследили за эволюцией климатических условий на территории острова Белый в Карском море. Изучение почв и погребенных торфов показало, что около 9—14 тысяч лет назад здесь наблюдался температурный максимум и существовала флора, характерная сегодня для территорий на 700 километров южнее. Об этом сообщается на сайте Департамента по науке и инновациям Ямало-Ненецкого автономного округа.

Изучение образцов позволило ученым выделить пять основных этапов в эволюции острова. Прежде всего обращает на себя внимание термический максимум, приходящийся на границу перехода между позднеледниковьем и голоценовой эпохой (9—14 тыс. лет). К этому периоду относятся находки в современной арктической тундре остатков злаковых трав и хвойных растений, которые в настоящее время характерны для субарктической зоны. Мало того, найдены и отдельные образцы растений, которые сегодня растут в так называемой гипоарктической зоне, что на 700 километров южнее Белого. Это значит, что в тот период здесь можно было бы увидеть карликовую березу, вахту, рдест, рогозу, вереск и морошку.

Кроме того, исследователям удалось установить, что Белый не всегда был островом. В начале голоцена, около 12 тысяч лет назад, эта территория была частью континента и находилась почти в 200 километрах от моря. Позднее, около 9 тысяч лет назад, в результате морского наводнения эта местность была затоплена и появился остров, который мы сегодня знаем как Белый. Впоследствии он еще несколько раз почти полностью уходил под воду.

По словам заведующего лабораторией Андрея Юртаева, формирование ландшафтов острова Белый происходило под воздействием целого ряда факторов: климатических изменений, тектонических подвижек, и, главное, изменений уровня моря. «Удивительно, но низкие молодые морские равнины, которые формируют острова и побережья Ямала и Гыдана, — это нестабильные в геоморфологическом и экосистемном планах территории. Наверное, можно их сравнить по этому критерию с горными территориями. А значит, они требуют очень точного и чуткого управления собой», — заключил Юртаев.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Торнадо в Иваново был одним из сильнейших в Европе

Спутниковые данные позволили значительно уточнить представления о крупнейшем смерче в новейшей истории нашей страны.
Добавить в закладки
Комментарии

Александр Чернокульский из Института физики атмосферы РАН и Андрей Шихов из Пенсильванского университета (США) с помощью спутниковых снимков уточнили представления о торнадо в Иваново, случившемся в 1984 году. Поскольку это экстремальное событие для России крайне редкое, к нему никто не был готов и все наблюдения были импровизированными и неточными. Новые данные позволили понять, что размах явления недооценивался: смерч был одним из сильнейших в Европе и очень мощным даже по меркам США. Анализ подобных явлений в России весьма важен, так как при текущем изменении климата они могут стать довольно частыми «незваными гостями». Соответствующая статья опубликована в Atmospheric Research.

Смерчи — крайне разрушительное явление, встречающееся в основном в Северной Америке и Европе. Причины их формирования (предположительно — столкновение атмосферных фронтов), как и то, почему почти нигде более в мире они не возникают, не вполне ясны. При этом изучать их важно — энергия одного смерча с диаметром воронки в километр равна энергии взрыва атомной бомбы в 20 килотонн. Именно из-за их огромной энергии в центральных штатах США редко можно увидеть каменный или кирпичный жилой дом — сильный смерч разрушает любое строение, но обломки каменных зданий намного опаснее, чем каркасных.

Если в США есть места, где число смерчей может превысить число дней в году, то для России это явление пока намного более редкое, в особенности если речь идет о сильных торнадо. Однако случаются и исключения: 9 июня 1984 года несколько смерчей возникли в Центральной России. Все они были далеки от населенных пунктов, кроме «ивановского» смерча. Скорость ветра в воздушной воронке достигала 100 метров в секунду, торнадо зацепил окраину Иваново и сильно повредил более полутора тысяч строений, убив около ста человек за пару минут. Никто не был готов к событию, и его параметры записали позднее, со слов очевидцев.

Авторы новой работы решили уточнить характеристики смерча, используя данные спутниковых наблюдений земной поверхности, — к счастью, один из западных сателлитов как раз в это время пролетал над Ивановской областью СССР. Оказалось, что в тот день образовался не один или даже несколько, а от 8 до 13 отдельных смерчей. Общая длина их маршрутов составила 540 километров. При этом самый большой смерч имел ширину воронки у земли в 1,74 километра. Маршрут этого наиболее широкого смерча составил примерно 80—85 километров в длину. Именно он и задел пригороды Иваново. [ ... ]

Читать полностью

Тулмозеро раскрыло обстоятельства «великой кислородной революции»

Как оказалось, уже на ранних этапах «кислородной катастрофы» концентрация этого газа в атмосфере была довольно высока.
Добавить в закладки
Комментарии

Международная группа исследователей, среди которых были ученые из Института геологии Карельского научного центра РАН, изучили солевые отложения, образовавшиеся в районе карельского Тулмозера 2,3—1,6 миллиардов лет назад. Оказалось, что они указывают на довольно высокую концентрацию кислорода на планете уже около двух миллиардов лет назад. Более того, она сравнительно быстро росла. Соответствующая статья опубликована в Science.

Около 2,4 миллиарда лет назад в нижних слоях атмосферы Земли начал в заметных количествах появляться кислород. Из-за этого на планете случилась «великая кислородная катастрофа» — состав доминирующих на ее поверхности организмов начал радикально меняться. До этого среди них господствовали анаэробные одноклеточные, но теперь их начали вытеснять аэробные. Вслед за появлением такого мощного окислителя, как кислород, появились и многоклеточные, которые со временем начали быстро прогрессировать, вышли на сушу и заселили всю планету. До этого события Земля мало напоминала нынешнюю — например, небо из-за другого состава атмосферы даже не было голубым. Масштаб «великой кислородной революции» обуславливает серьезный научный интерес к ее причинам и деталям. Однако до сих пор понять, как именно появился в воздухе кислород — сразу в больших количествах или понемногу и в очень малых, было практически невозможно.

Авторы работы решили восполнить этот пробел. Для этого они исследовали 800-метровый слой эвапоритов из окрестностей Тулмозера с помощью различных методов — от изучения в рентгеновских лучах до изотопного анализа. Эвапоритами называют породы, остающиеся при испарении большой массы морской воды. Соленая вода содержит немало сульфатов, кислород в которых в конечном счете берется из воздуха. В настоящий момент кислорода, связанного в морских сульфатах, примерно вдвое больше, чем его находится в воздухе планеты. Изучив содержание таких сульфатов в отложениях древностью в 2,3—1,6 миллиардов лет, можно примерно понять, насколько был распространен кислород в атмосфере тех времен.

Выяснилось, что уже два миллиарда лет назад в морской воде сульфатов содержалось около 10 ммоль/кг (в сегодняшнем Мировом океане их 28 ммоль/кг). Однако их окислительное воздействие было не в 2,8 раза меньше современного, а почти в пять раз слабее (с ростом концентрации сульфатов оно меняется нелинейно). [ ... ]

Читать полностью