Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

• Название: 100 великих загадок астрономии
• Автор: Александр Волков
• Жанр: Прочая научная литература

С той знаменитой январской ночи 1610 года, когда Галилей навёл свой телескоп на небо и открыл спутники Юпитера, многие учёные и энтузиасты последовали его примеру и открыли немало планет и звёзд, существование которых в настоящее время не подтверждается. И задолго до Галилея необъяснимые явления в космосе ставили в тупик мыслителей и будоражили умы обывателей. Сегодня – в XXI веке, несмотря на то, что современная наука продвинулась далеко вперёд, в астрономии накопилось множество открытий и наблюдений, которые требуют для своего объяснения новых теоретических построений. Все они, на первый взгляд, кажутся чрезвычайно сложными, но, учитывая опыт прошлого, ученые не спешат отступать.

О самых волнующих загадках современной астрономии рассказывает очередная книга серии.

---

Впрочем, многие ученые по-прежнему не признают этот сценарий. Все дело в том, пишет российский палеонтолог К.Ю. Еськов, что «вымирание динозавров идет весь поздний меловой период с более или менее постоянной скоростью, но, начиная с некоторого момента, эта убыль перестает компенсироваться возникновением новых видов; старые виды вымирают, а новых им на смену не появляется, и так вплоть до полного исчезновения группы… Иными словами: в конце мелового периода имело место не катастрофическое вымирание динозавров, а непоявление новых им на смену».

Так можно ли примирить сторонников и противников теории Луиса Альвареса? Как сейчас выглядит позднемеловой пейзаж после научной битвы?

В конце 2006 года на очередной ежегодной конференции Американского геологического общества одним из центральных событий стал доклад Герты Келлер из Принстонского университета. Речь шла все о том же «тогда» и «теперь» динозавров, вечно смертных в гипотезах, вечно бессмертных в диспутах ученых.

Доклад Келлер подводил черту под многолетними исследованиями в кратере Чиксулуб и его окрестностях, а также в некоторых других районах Северной Америки. Стремясь разгадать тайну убыли динозавров, Келлер и ее коллеги изучали останки не самих ящеров, а крохотных микроорганизмов, населявших эту местность в конце мелового периода.

«Окаменелые останки динозавров, – объяснила свой принцип работы Келлер, – слишком немногочисленны и разрозненны… Конечно, людям интереснее динозавры, но в действительности воссоздать истинную картину их гибели можно только с помощью окаменелых микроорганизмов той эпохи, потому что только они могут надежно указать время и обстоятельства своей смерти».

Картина эта оказалась очень запутанной. Но черную точку в конце «мелового листа» ставил все же метеорит. Точку. Многоточие. Метеориты…

Более 65 миллионов лет назад по не известной пока причине на нашей планете начался бурный всплеск вулканической и сейсмической активности. Извержения вулканов следовали одно за другим – и так на протяжении полумиллиона лет. Атмосфера планеты наполнилась огромным количеством углекислого газа, что привело к глобальному потеплению. Температура на поверхности воды и суши повысилась в среднем на 7–8 градусов (это означает, что летом она могла быть выше нормы на 15–20 градусов, а зимой – ниже на 8—12 градусов). Наступила климатическая катастрофа. Многие виды живого оказались на грани исчезновения; жизнь была буквально подорвана в своих основах. И именно тогда произошло столкновение Земли с крупным метеоритом, рухнувшим на Юкатан.

Следующая часть доклада Келлер стала главной сенсацией. Впервые ей удалось надежно подтвердить, что динозавры уцелели после этой катастрофы и прожили еще двести с лишним тысяч лет. «И тогда произошло второе за полмиллиона лет столкновение Земли с метеоритом, только намного больше Чиксулубского, – описывает итог обсуждения обозреватель журнала «Знание – сила» Рафаил Нудельман. – Вот оно-то и стало “последней соломинкой” для большей части морских видов и крупных наземных существ – динозавров и им подобных».

Но положит ли оно конец спорам о судьбе динозавров? И где находится кратер, оставшийся на месте падения второго метеорита?

Льды, зной и циклы Миланковича

Понятие «парниковый эффект» знакомо всем. СМИ регулярно сообщают о «глобальном потеплении», вызванном этим эффектом, а политики, не доверяя власти слов, делают решительные выводы, облекая их в такую словесную форму, как Киотский протокол, ограничивающий выбросы углекислого газа в атмосферу.

Фразы «Защитим климат Земли», «Спасем планету от потепления» давно вошли в наш обиход – как и мнение о том, что главной причиной изменений климата является человек, его промышленная деятельность. Но так ли уникально нынешнее потепление, или это естественный процесс, и он обусловлен изменением солнечной активности, а может быть, колебаниями орбиты Земли?

Климат по-прежнему остается одной из научных загадок. За время существования нашей планеты он не раз претерпевал поразительные изменения. Земля то покрывалась льдами и даже превращалась в снежный ком, то сбрасывала белые покровы. Нынешние ледники – лишь свидетели последнего оледенения, отступившего около 10 тысяч лет назад. Но что определяло длительность ледниковых и межледниковых периодов, сменявших друг друга, как день и ночь? Уж конечно, не человек! Смену эпох обусловливали космические факторы – влияние Солнца и планет Солнечной системы. Их взаимное расположение сказывалось на траектории Земли, то сближая ее со светилом, то отдаляя от него.

Если бы вокруг Солнца обращалась одна Земля, если бы она имела форму идеального шара, если бы ее ось вращения сохраняла одно и то же положение, то наша планета описывала бы, согласно законам Кеплера, идеальный эллипс, чья форма не менялась бы во веки веков. В таком случае любая область Земли в определенный день календарного года получала бы одно и то же количество солнечного тепла, в каком бы году мы ни вели наши наблюдения.

Циклы Миланковича

Но действительность лежит за рамками школьной геометрии. Земля – не шар, а эллипсоид, то бишь приплюснутый шар. Ее диаметр в районе экватора несколько больше расстояния между полюсами. Из-за этого под действием притяжения Луны и Солнца возникает особая сила, стремящаяся повернуть ось вращения Земли. Ось покачивается, постепенно описывая круговой конус и совершая один оборот примерно за 26 тысяч лет. Это явление называют прецессией.

Циклически меняются и другие параметры орбиты. Наиболее ощутимы периоды продолжительностью примерно в 100 тысяч лет (изменение эксцентриситета) и 41 тысяч лет (изменение наклона земной оси). Каждые 400 тысяч лет орбита Земли принимает почти идеальную круговую форму.

Все это не может не сказываться на климате нашей планеты, вызывая его колебания. Ведь меняется количество тепла, получаемого различными областями Земли. Еще в XIX веке была высказана догадка, что оледенения наступают, когда отдельные регионы начинают получать меньше тепла, чем обычно.

В 1915 году сербский математик Милутин Миланкович задался целью вычислить, сколько солнечного тепла получали разные регионы планеты за последние 600 тысяч лет, чтобы, может быть, понять причину наступления ледниковых периодов.

Составленные им графики были весьма выразительны. Так, анализируя схему, на которой было показано количество тепла, получаемого в летнее время полярными областями Северного полушария, Миланкович обратил внимание на то, что в отдельные эпохи кривая солнечной радиации была необычайно низка. Он предположил, что именно тогда начинались новые оледенения.

Если лето выдалось аномально холодным и пасмурным, если солнечные лучи не прогревали землю, то снег, выпавший зимой, мог пролежать до следующей зимы. Одно, другое лето, вот уже счет их мерится столетиями, и нарастает слой нерастаявшего снега, смиряя планету, стирая с ее чела признаки жизни. К тому же снег хорошо отражает солнечный свет, а потому эффект охлаждения планеты усиливается. Постепенно там, где ворошилась крупа снежинок, вырастала хрустальная плита льда. Ледник вытягивал тысячи языков, отравляя «морозным ядом» все, что жило вокруг. Он полз на юг, покрывая все большую территорию. Наступала новая ледниковая эпоха.

Кстати, до Миланковича считалось, что оледенения поочередно наступают то в Северном, то в Южном полушарии. Он же настаивал на том, что движитель «климатической машины» находится в Северном полушарии, ведь большая часть суши расположена здесь, а ледники образуются на суше.

Правота выводов Миланковича стала подтверждаться лишь после Второй мировой войны, а свое окончательное признание его гипотеза получила в 1970-е годы, когда геологи из Колумбийского университета Джеймс Хейс, Джон Имбри и Николас Шекелтон, исследуя глубоководные керны, проникли в прошлое на миллион с лишним лет, точно датировав сроки оледенения и продолжительность климатических циклов. Они впервые вычислили сразу несколько подобных циклов, длящихся 100 тысяч лет, 41 тысячу лет, 23 тысячи лет и 19 тысяч лет, и назвали их «циклами Миланковича».

«Мы уверены, что причиной оледенений являются изменения параметров траектории Земли, – писал Джеймс Хейс в 1976 году. – Доказательства настолько очевидны, что какие-либо иные объяснения излишни». Разумеется, подобное было сказано в полемическом пылу. Теория Миланковича по-прежнему подвергается критике. Она не учитывает роль тропиков в Южном полушарии, сложное взаимодействие морских и воздушных течений, промышленную деятельность человека.

По-видимому, механизм смены климата сложнее, чем предполагалось несколько десятилетий назад. Тут играет роль количество солнечного тепла, получаемого всей планетой, а не только отдельной ее областью, которую считали чем-то вроде кнопки спускового механизма или переключателя с «горячо» на «холодно».