– Хорошо-то как!..
Гляциология
Гляциология изучает вечные льды. Причем необязательно в Арктике, Антарктике и Гренландии. Вечных льдов полно и у нас подносом – в Европе. Они есть во Франции, Швейцарии, Исландии, Германии… Автор во время написания этой книжки едва не уехал на один из австрийских ледников – не керны бурить, конечно, а на лыжах слегонца покататься. Но потом решил, что в Болгарии это будет сделать вдвое дешевле с тем же результатом, и отчалил в Болгарию…
И теперь, вернувшись из Болгарии, продолжаю работать на вечность, рассказывая вам о вечных льдах европейских ледников. Ледники в горах очень остро реагируют на колебания среднегодовой температуры. Чуть теплее стало – нижняя оконечность ледника подтаяла и ушла выше в горы. Похолодало – ледник опустил свой язык ниже.
Концы ледника можно точно датировать по сваленным им деревьям. Растущий ледник работает как бульдозер – он срезает деревья. А деревья – удобный объект исследования: возраст, когда дерево погибло, легко датируется радиоуглеродным методом или по годичным кольцам. Как определить срок гибели дерева по кольцам? Нужно найти в нем вулканическое (морозобойное) кольцо – оно обычно очень тонкое. На спилах американских секвой и европейских дубов, например, легко находятся вулканические кольца, соответствующие извержению Тамборы в 1815 году. Отсчитывая от 1815 года в сторону коры годовые кольца, можно легко определить год, когда дерево было срезано наступившим ледником. После чего несложно определить температуру этого года. Как это сделать? Очень просто! Известно, что температура падает на 6,5 градусов с каждым километром высоты. Иными словами падение температуры на три градуса эквивалентно подъему на высоту в полкилометра. То есть если температура в Альпах изменилась на градус, то ледник по высоте переместился на 160 м. 160 м – это по вертикали. А по горизонтали это могут быть и сотни метров, и километры. Слепой только не заметит, если ледник придвинулся на километр!
Есть в Альпах очень красивые ледники, которые люди рисуют столетиями. И даже на основе этих картинок и гравюр можно делать климатические выводы. На гравюре написан год, когда ее нарисовали, на ней всегда можно найти некие реперные точки (церковь, утес), относительно которых нетрудно определить, насколько сегодня по сравнению со временем создания гравюры переместился ледник. Гравюра, конечно, не микрометр, но никаких миллиметров здесь ловить и не нужно: можно ошибиться на 50 м, но это ошибка будет соответствовать ошибке всего в одну десятую градуса.
Здесь, правда, мы слегка отклонились от гляциологии в область исторической климатологии – такого метода, при котором климат прошлого восстанавливается по свидетельствам хронистов и описаниям современников, но страшного ничего нет, поскольку методы эти порой идут рука об руку. Скажем, знаменитый швейцарский ледник Гроссер Алетч – самый исследованный и самый тщательно датированный ледник на свете. Вокруг него нашли такое невероятное количество срезанной древесины и прочитали такое огромное количество исторических хроник, что, совместив то и другое, удалось с замечательной точностью восстановить температурную картину в этом регионе почти за 3 тысячи лет.
Однако более привычная публике разновидность гляциологии – изотопная. Все слышали, что ученые бурят антарктические льды, достают ледовые керны и вовсю исследуют их в своих лабораториях. Даже вице-президент Америки Альберт Гор летал в Антарктиду посмотреть на эти изыскания и очень впечатлился. На некомпетентного человека, интересующегося, куда идут деньги налогоплательщиков, легко произвести впечатление…
Впрочем, там действительно есть от чего прийти в восхищение. Диаметр ледяной колонки – пара десятков сантиметров. А длина – до 4 км. И достать колонку нужно не загрязненной бурильной смазкой, не треснутой, потому что если внутрь ледяного керна попадет воздух – пиши пропало. Невероятно сложная операция! И обработка образцов не менее сложна. Причем обрабатываются образцы не в Антарктиде. Ледяные керны привозят на исследования в Гренобль (Франция) или Колумбус (Америка). За тысячи километров ледяные столбики доставляют в специальных холодильных камерах, а после изучения помещают в холодильники на вечное хранение. Ледовые щиты планеты бурятся десятилетиями, и все добытые за все десятилетия керны хранятся. Да, это дорого. Но наука требует от налогоплательщиков жертв, иначе зачем вообще существуют налогоплательщики?
В лабораториях с помощью масс-спектрографий ученые устанавливают химический и изотопный состав кернов. По соотношению изотопов кислорода 18О и 16О в атмосферных осадках (то есть в снегах, которые выпали в Антарктиде и слежались в лед) определяют прежний климат. Дело в том, что изотопное соотношение очень четко коррелирует с температурой.
Разумеется, как и во всяком деле, в отборе ледовых проб тоже есть свои тонкости. Лед – так называемая реологическая жидкость. То есть жидкость, не подчиняющаяся вязкостному закону трения Ньютона. Она течет по особым законам. Ледовые слои могут складываться в складки, сминаться и оказываться друг под другом. Поэтому в одном и том же керне можно найти более молодые слои под более старыми. И если об этом не знать, запросто рискуешь получить неверные результаты. Надо сказать, правильное определение точки бурения – целое самостоятельное исследование. Тут как с болотами – бурят на ледовых куполах, откуда лед может только стекать.
Упомянутый Альберт Гор привез с ледового континента одну простую мысль (у американских либеральных демократов вообще сложных мыслей не бывает) о том, что содержание углекислого газа в атмосфере хорошо коррелирует с потеплением атмосферы. Это ему в Антарктиде сказали. Данная мысль так прочно засела в голове Гора, что с той поры он стал сильно бороться против глобального потепления, за Киотский протокол и удушение мировой промышленности, активно выделяющей парниковые газы.
Действительно, в ледовых столбиках попадаются вмороженные мельчайшие пузырьки воздуха, исследуя газовый состав которых можно узнать состав атмосферы Земли в глубоком прошлом.
Действительно, содержание в атмосфере углекислого газа очень здорово коррелирует с температурой – высокие пики температуры на графиках совпадают с высокими пиками содержания СО2 в атмосфере. То есть в эпохи потепления углекислоты в атмосфере было больше, чем в эпохи похолодания. Откуда же она бралась, если никаких активно пыхтящих фабрик и заводов миллионы лет назад еще не было? Об этом Гор как-то не задумался. А бралась она из океанов. Сначала росла среднеглобальная температура, потом повышалась концентрация парниковых газов в атмосфере: из-за повышения температуры воды океаны начинали активно газить, как теплое шампанское.
Но Альберт Гор этого уже не узнал. Места на его жестком диске не хватило, чтобы записать эту информацию. Так и ходит он до сих пор отважным борцом с углекислым газом…
Лимнология
Лимнология – это анализ озерных отложений. Озера – настоящие аккумуляторы климатической информации. Существует три вида анализа озерных отложений – диатомовый, микрофаунистический и изотопный.
Очень умные люди типа меня, когда слышат слово «диатомовый», сразу же смекают, что речь идет о чем-то, состоящем из двух атомов. И ошибаются! Диатомы – класс микроводорослей. В мире существует около 5 тысяч видов диатом. Причем соотношение этих видов в водоеме зависит от температуры. В холодной воде хорошо живут одни виды диатом, в чуть более теплой – другие. Потеплела вода на градус – изменился видовой состав. Живой термометр! Исследуя диатомовый микст, можно сказать, какая температура была в ту или иную эпоху.
Кое-что можно сказать и просто по характеру озерных отложений. Скажем, если в некоторых слоях керна донной грязи африканского озера Чад много песка, значит Сахара наступала в ту эпоху. Если песка нет совсем, а есть тропическая микрофауна, значит шумели здесь тропические леса. Так один слой керна за другим рассказывают нам, как менялся климат в данной части Африки. Это клево.
Недостатки этого метода те же. Во-первых, нужно правильные озера брать – верховые, то есть те, откуда только вытекает, а не втекает, путая картину. Во-вторых, имеются сложности с датировкой. Датируют слои обычно стандартным радиоуглеродным методом с присущими этому методу погрешностями. Для возраста 2–3 тысячи лет ошибка составляет плюс-минус 100 лет. Для начала христианской эры – плюс-минус 50. А для последних 500 лет радиоуглеродный анализ вообще использовать бессмысленно – слишком уж большой получается разброс, на 300 лет ошибиться можно. Основных причин тому сразу две: высокая крутизна калибровочной кривой (это неустранимая особенность метода) и нарастающие искажения естественного хода концентрации 14С в атмосфере в результате воздействия человека (так, с середины 50-х годов ХХ века уровень концентрации 14С в атмосфере повысился вдвое в результате испытаний ядерного оружия).