100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ученые обнаружили, что древнее глобальное потепление произошло из-за изменений орбиты Земли

Древнее глобальное потепление вызвала сама Земля изменением орбиты – Учёные

При этом произошло массовое вымирание подавляющего большинства живых форм, существовавших на тот момент на планете. Однако, как считают специалисты, это стало толчком для зарождения современных животных.

Древнее глобальное потепление, произошедшее, приблизительно, 55 млн лет тому назад, является особенным тем, что его вызвала сама Земля изменением собственной орбиты. К такому выводу пришли учёные.

По их мнению, Земля неоднократно подвергалась в своём развитии периодам и, даже, целым эпохам с глобальным потеплением. Однако, на их фоне палеоцен-эоценовый термический максимум представляется совершенно особенным.

Температура на поверхности резко повысилась на 5-8 градусов, что привело к полному таянию полярных шапок Земли. Помимо того, произошло огромное расширение тропиков, вышедших далеко за экваториальные зоны.

Естественно, такие климатические изменения вызвали массовую гибель многих живых существ. Однако, именно после этого резкого температурного скачка стали развиваться современные виды млекопитающих.

Что стало причиной такого резкого скачка, учёные не могут понять и до сих пор. Установлено, что его сопровождало резкое повышение содержания в атмосфере углекислого газа. Его параметры достигли 2-3%, что намного больше нынешнего уровня.

Однако, никаких предпосылок для его накопления в подобном количестве не было. Соответственно, для термического максимума, повлекшего настоящий Апокалипсис, была совершенно иная причина.

Специалисты, в большинстве своём, считают, что такое явление вызвал уникальный момент движения, который осуществляла Земля по своей орбите. Именно он мог привести к катастрофическим последствиям.

К такому заключению учёные пришли после анализа древних осадочных пород. Результаты показали, что за последние 100 млн лет, самые заметные температурные колебания пришлись именно на паолеоцен-эоценовый максимум.

Земля 55 млн лет тому назад была намного теплее. При этом, некоторые изменения в её эллиптической орбите привели к поступлению дополнительного количества солнечного излучения.

Дополнительным притоком энергии был запущен механизм по стремительному глобальному потеплению. Не исключено, что оно смогло вызвать даже таяние ледников, находящихся под океаническим дном.

Это привело к высвобождению метана, мощного парникового газа, вызвавшего дополнительное повышение температуры и новые таяния.

И так, до тех пор, пока на Земле не разразилась самая настоящая экологическая катастрофа.

В прошлом Земли нашли примеры резкого ускорения глобального потепления

ТАСС, 16 августа. Палеоклиматологи открыли несколько примеров того, как рост средних температур уже приводил к резкому ускорению глобального потепления и дальнейшему потеплению климата Земли. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Science Advances.

Первое глобальное оледенение Земли связали с длительным потускнением Солнца

"Северная полярная шапка может исчезнуть в ближайшие десятилетия и столетия. Наши наблюдения и расчеты показывают, что это сделает климат планеты гораздо более уязвимым для крайне долгих эпизодов резкого роста температур, аналоги которых мы обнаружили в недавнем геологическом прошлом Земли", – отметил один из авторов исследоваия, научный сотрудник Массачусетского технологического института Константин Арншайдт.

Читайте так же:
Почему человек разговаривает во сне? Причины, что делать, фото и видео

Арншайдт вместе с коллегой Дэниелом Ротманом заинтересовались, как эпизоды резкого потепления и похолодания климата, которые происходили на Земле с момента вымирания динозавров, влияли на колебания температур в последующие эпохи. Эти оценки критически важны для понимания того, как текущее глобальное потепление повлияет на климат планеты в долгосрочном периоде.

Для получения подобных сведений палеоклиматологи собрали образцы осадочных пород, которые скапливались на дне мирового океана в последние несколько десятков миллионов лет, и измерили доли изотопов углерода и кислорода в их разных слоях. Это позволило ученым определить то, при какой температуре и солености воды сформировались эти отложения.

Проанализировав эти данные, ученые определили, насколько сильно температуры повышались или понижались после каждого эпизода резкого похолодания или потепления климата, и сопоставили эти данные между собой. Это позволило ученым оценить, насколько активно Земля реагировала на резкие перемены климата в разные геологические эпохи.

"Ранее наши коллеги анализировали только отдельные резкие колебания климата, в ходе которых температуры вырастали или падали на несколько градусов Цельсия. Вместо этого мы изучили всю статистику в целом и проанализировали все колебания климата", – пояснил Арншайдт.

Этот анализ неожиданно указал на то, что резкие понижения и повышения температур происходили далеко не с равной частотой в эпохи, предшествующие плиоцену, одну из относительно недавних геологических эр, которая завершилась 2,58 млн лет назад. В это время климат планеты резко поменялся, в результате чего началась последняя ледниковая эпоха, которая продолжается до сих пор.

Как обнаружили ученые, в предыдущие эпохи быстрые потепления климата происходили значительно чаще, чем похолодания. Это указывает на то, что изначально высокие среднегодовые температуры или прошлые эпизоды их повышения заметно повышали вероятность возникновения дополнительных всплесков глобального потепления. Это не было характерно для похолоданий.

С чем были связаны эти ускорения глобального потепления, ученые пока не могут сказать. Однако они предполагают, что они были спровоцированы переменами в характере движения орбиты Земли и различными биологическими процессами, к примеру, разложением органики в оттаявшей вечной мерзлоте, что провоцировали предыдущие эпизоды роста температур.

Нечто подобное, как предполагают ученые, может произойти в результате текущего глобального потепления, которое может уничтожить полярные шапки и вернуть средние температуры на Земле к тем уровням, которые наблюдались на планете в эпохи до плиоцена. Это сделает планету крайне уязвимой для последующих глобальных потеплений, подытожили палеоклиматологи.

Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли

В этих кернах льда хранится ценная информация о нескольких тысячах лет климатических данных. На таких глубинах в одном метре льда может содержаться информация о 500 годах (фото с сайта www.gdargaud.net)

Анализ содержания дейтерия в колонке льда, взятой на куполе «С» в Антарктиде, позволил детально восстановить ход температуры за 800 тысяч лет. За это время было восемь периодов потепления, чередующихся с более продолжительными холодными периодами. Авторы работы, участники Европейского проекта по бурению Антарктического льда (EPICA), приходят к выводу, что наступление очередного холодного или теплого периода инициируется периодическими изменениями орбиты Земли.

Читайте так же:
Исследование: ежегодно на Землю падает более 5000 тонн космической пыли

Климат последних сотен тысяч лет характеризуется довольно четкой периодичностью: длительные оледенения сменяются более короткими периодами потепления. Сейчас мы живем как раз в теплое межледниковое время. Идея о том, что чередование глобальных похолоданий и потеплений может быть связано с циклическими изменениями параметров земной орбиты, высказал ещё в 1920-годы сербский исследователь Милутин Миланкович (Milutin Milanković); см. Циклы Миланковича. Испытывая притяжение Солнца и других небесных тел, Земля действительно регулярно меняет форму своей орбиты, которая с периодичностью около 93 тыс. лет становится то более эллипсоидной, то более круговой (т. е. меняется её эксцентриситет). Кроме того, с периодичностью 26 тыс. лет меняется конус, описываемой Земной осью (прецессия), а с периодичностью в 41 тыс. лет — угол наклона земной оси к плоскости её орбиты. Комбинация этих изменений орбиты сказывается на количестве получаемого Землей тепла и на характере распределения его по поверхности планеты. Уменьшение инсоляции в высоких широтах приводит к очередному оледенению. Гипотеза о влиянии параметров орбиты Земли на ее климат начала находить свое подтверждение в 1980-х годах, когда появились хорошие данные по палеотемпературам, полученные при анализе донных отложений из разных точек Мирового океана.

В основе метода — определение относительного содержания тяжелого изотопа кислорода δ 18 O в кальците (из которого состоят панцири повсеместно встречающихся микроскопических планктонных фораминифер). При крупных оледенениях значительная часть воды, испарившаяся из океана и выпавшая на суше над ледниками, в океан не возвращается. Соответственно, молекулы воды, содержащие изотоп кислорода 18 О, будучи более тяжелыми, чем обычные молекулы воды (с изотопом кислорода 16 О), накапливаются в океане. При потеплении доля молекул воды с тяжелым изотопом кислорода, наоборот, уменьшается. Эти колебания в относительном содержании 16 О и 18 О в воде отражаются составом кальцита, из которого образуют свои раковинки фораминиферы, а также крупные животные — моллюски и плеченогие. Взяв колонку донных отложений, можно по тому, как изменяется δ 18 О с глубиной, судить о происходивших на Земле оледенениях или потеплениях.

Керны льда помещают во временное хранилище на куполе «С». Кусочки льда поедут в Европу для дальнейшего анализа, но большая часть керна будет храниться на станции в Антарктиде (фото с сайта www.gdargaud.net)

Блестящим подтверждением гипотезы о периодических изменениях температуры стали данные, полученные при бурении антарктического льда на российской станции «Восток». Поднятый там на поверхность ледовый керн (колонка льда), имея общую протяженность 3600 м, охватил слой льда, сформировавшийся за 420 тысяч лет. Помимо анализа газового состава пузырьков воздуха, сохранившихся во льду за многие тысячелетия, исследователи получили возможность проследить за изменениями температуры по содержанию во льду тяжелого изотопа водорода — дейтерия δD. Метод основывается на том, что пары обычной воды и «тяжёлой» (т. е. содержащей дейтерий) различаются температурой конденсации. Последние конденсируются и выпадают при меньшем охлаждении, чем обычные, «легкие», что и отражается составом льда, который при этом образуется. При потеплении дейтерия становится больше, а при похолодании меньше. Данные по ледовому керну со станции «Восток» до недавнего времени содержали самый длинный ряд наблюдений за температурой — 420 тыс. лет (опубликованы в журнале Nature в 1999 г.; на «Элементах» смотрите график в новостях от 6.10.2006).

Читайте так же:
Синдром Плюшкина — как избавляться от ненужных вещей

Панорама Европейской международной станции Конкордиа на куполе «C» в Антарктиде. Именно около этой станции проводилось глубинное бурение льда, результаты которого публикуются в недавнем номере Science. Снимок сделан в конце полярной зимы (фото Гийома Дарго (Guillaume Dargaud) с сайта www.gdargaud.net)

И вот этот рекорд перекрыт. В журнале Science опубликованы материалы по изменению температуры Антарктиды за 800 тыс. лет. Авторы статьи (их 32!), исследователи из Франции, Германии, Дании, Исландии, Швейцарии, Италии, Бельгии и Великобритании, являются участниками Европейского проекта бурения Антарктического льда (EPICA — Project for Ice Coring in Antarctica). Работы проводили около станции Конкордия, расположенной в Восточной части Антарктики (75 о 06′ S, 123 о 21′ E), на куполе «С» (известном также как «купол Чарли» — Charlie),. Это место находится в 560 км от станции «Восток», и хотя там так же холодно (средняя годовая температура -55 о С), погода менее ветреная. Очень важно и то, что ежегодно откладываемые слои льда на куполе «С» тоньше, чем на станции «Восток», и нет подледного озера (о существовании которого конечно не могли подозревать те, кто выбирал место для станции). В результате, пройдя буром даже несколько меньшее расстояние (3260 м) и остановив бурение в 15 м от скалистого ложа, исследователи получили на куполе «С» временную развертку для значительно более длительного срока — для 740 тыс. лет. Пока опубликованы отнюдь не все материалы анализа, но подробные данные об относительном содержании дейтерия во льду (δD) в обсуждаемой статье приводятся, а именно по этой величине можно судить об изменениях температуры, при которой формируются осадки.

Многолетний ход двух независимо полученных показателей, характеризующих изменения температуры за 800 тыс. лет в районе Антарктиды. По оси абсцисс – возраст отложений в тысячах лет до настоящего времени (т.е. ход времени - справа налево). Чёрная линия вверху – данные по относительному содержанию дейтерия δD в колонке льда с Европейской станции (EPICA) на куполе «С». Синяя линия внизу – данные по относительному содержанию тяжелого изотопа кислорода δ18O в донных отложениях в Южном океане (в последнем случае – инвертированная шкала). Пики на обеих линий соответствуют потеплениям (рис. из обсуждаемой статьи в журнале Science)

Выводы работы следующие. Во-первых, изменения во времени содержания дейтерия во льду Антарктиды хорошо соответствуют полученным ранее данным по содержанию тяжелого изотопа кислорода 18 О в донных осадках: периоды похолодания и потепления, выявляемые этими двумя совершенно независимыми способами, совпадают (см. график).

Динамика различных показателей климата Антарктиды за 800 тыс. лет (по абсциссе – тысячи лет до настоящего момента): a – рассчитанная по параметрам орбиты инсоляция на широте 55о С.Ш. (июль) и 65о Ю.Ш. (средняя за год); b– относительное содержание дейтерия δD во льду (синяя линия – купол «С», красная – станция «Восток»). Чем больше дейтерия, тем теплее был климат; c– содержание тяжелого изотопа кислорода δ18O в донных осадках (разным цветом показаны данные, относящиеся к разным районам океана). При потеплении климата содержание δ18O в океанической воде снижается (обратите внимание, что используется инвертированная шкала; соответственно повышение температуры также отмечается пиками); d– содержание пыли во льду на куполе «С». Пыль откладывается в основном в период оледенений (рис. из статьи: EPICA community members Eight glacial cycles from an Antarctic ice core в журнале Nature)

Во-вторых, для последних 400 тыс. лет получено прекрасное соответствие динамики во времени относительного содержания дейтерия (δD) на куполе «С» тому, что ранее для того же отрезка времени получено на станции «Восток». В-третьих, время наступления похолоданий и потеплений хорошо объясняется изменениями показателей орбиты Земли, хотя решающим оказывается не влияние эксцентриситета (формы орбиты), а взаимодействие прецессии (размер конуса, описываемого земной осью) и угла наклона оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца. Авторы подчеркивают, правда, что рассчитанные изменения инсоляции на самом деле незначительны. По-видимому, эти изменения служат только инициаторами, механизмами, запускающими перестройку глобальной климатической системы (в том числе — систему океанической циркуляции), но, соответственно, должны быть и усиливающие механизмы, действие которых и приводит к регулярной смене глобального похолодания глобальным потеплением и наоборот.

Установлена связь между глобальным потеплением и вращением Земли

Критики современных динамических моделей, на основе которых просчитываются изменения климата как назад во времени, так и вперед, совершенно правильно упрекают их авторов в поверхностности, притом в буквальном смысле слова. Даже в самых сложных сценариях теплового обмена, которые обкатываются на этих моделях, задействован весьма ограниченный набор переменных, описывающих состояние жидкостей (мировой океан) и газов (мировая атмосфера) на поверхности планеты, их химический состав, кинетическое поведение (воздушные и океанические течения), а также способность отражать или поглощать внешнюю, солнечную, и (в наиболее продвинутых моделях) внутреннюю радиацию, излучаемую из земных недр.

Читайте так же:
Как делают автомобили Volkswagen

А вот такая интересная переменная, как скорость вращения планеты, от которой зависит, во-первых, длина суток, то есть время, за которое поверхность нагревается и остывает, а во-вторых, скорость, с которой жидкости и газы увлекаются за вращающимся небесным телом, на котором мы живем, исследована очень мало.

Несмотря на микроскопические величины (речь идет о микро- и миллисекундах), стоит предположить, что энергетический вклад этой переменной в изменение климата должен быть весьма существенным, учитывая массу вещества, участвующего во вращении.

О том, что продолжительность земных суток никогда не укладывается в привычные 24 часа, известно уже давно. На протяжении года она изменяется в пределах одной миллисекунды, растягиваясь зимой и укорачиваясь летом (речь идет об астрономических временах года). Это обычные сезонные изменения, вызванные разницей между скоростями вращения твердой земной поверхности и ее газовых и жидкой оболочек, то замедляющих, то ускоряющих вращение планеты.

Кроме сезонных флуктуаций суток зафиксированы и более продолжительные — годовые, декадные (с приблизительным шагом в десять лет) и даже мультидекадные циклы: как показывают наблюдения, длина земных суток флуктуировала в пределах 4 миллисекунд за последние 65–80 лет. Для такой приличной флуктуации эфемерного вклада жидкой и газовой оболочек отнюдь не достаточно, а вот вращение тяжелых жидких внутренностей Земли, взаимодействующих с мантией, — твердой оболочкой между жидким железным ядром и земной корой — вполне может спровоцировать подобные колебания суток.

Путешествовать к центру Земли, вопреки предсказаниям Жюля Верна, мы пока не научились, но судить о том, как перемещается вещество в железном ядре, можно по смещениям магнитного поля, этим ядром и продуцируемого. Смещения же фиксируются очень точно.

В результате при сопоставлении графика вековых флуктуаций суток, отражающих неравномерное вращение Земли, с угловым моментом вращения земного ядра, картированным по смещению линий магнитного поля, было обнаружено, что эти процессы тесно взаимосвязаны: движение жидкого вещества в ядре прямо влияет на скорость вращения Земли.

Осталось выяснить, существует ли связь между этими двумя процессами и изменением температуры на поверхности Земли.

Сотрудники NASA Жан Дики и Стивен Маркус из Лаборатории реактивного движения в Пасадене (США) в совместной статье с Оливье де Вироном из Парижского университета Дидро и Парижского института физики Земли, опубликованной в вестнике Американского метеорологического общества Journal of Climate, такую связь установили. Ими были обработаны данные о среднегодовых температурах атмосферы, собранные за 140 лет наблюдений Институтом космических исследований Годдарда (США) и за 160 лет Британской метеорологической службой. При сопоставлении температурного графика с графиком флуктуаций суток и углового момента вращения ядра обнаружилось, что графики явно коррелированы, но лишь до 1930 года. После этого рост среднегодовой температуры шел уже без всякой связи с флуктуациями суток и углового момента ядра.

Читайте так же:
Интересные факты об аквариумах

Но самое интересное, что эта взаимосвязь остается в силе и после 1930 года, но только в том случае, если смоделировать график среднегодовых температур без антропогенного вклада. Из этого авторами делается вывод, что за последние 80 лет человеческое вмешательство нарушило естественную корреляцию между вращением Земли, угловым моментом ядра и ростом среднегодовых температур.

Данные в целом подтверждают антропогенную гипотезу потепления мирового климата. Но спешить с выводами пока не стоит: спорным местом в исследовании американцев и французов продолжает оставаться климатическая модель, по которой они высчитывали гипотетический график «естественной» среднегодовой температуры: до 1930 года он совпадает с фактическими колебаниями температуры — после уже расходится, продолжая, однако, коррелировать с временем вращения Земли и угловым моментом ядра. Но из этой так впечатлившей исследователей, но все же гипотетичной корреляции вовсе не следует, что фактический рост температуры спровоцирован именно неестественным, антропогенным, фактором.

К росту температуры могли привести и другие причины, до сих пор игнорируемые климатическими моделями.

Действительно, если сами исследователи показали, что климатические модели, прогнозирующие поведение температуры, не могут быть полными без учета таких серьезных факторов, как движение вещества в ядре и скорость вращения Земли, то не учитывать воздействие других геологических факторов тоже было бы неправильным. В результате землетрясения в Японии, как показали последние замеры, ось вращения Земли сместилась почти на 10 см. Другие землетрясения тоже смещали земную ось, например инцидент на Суматре на 6 см. Как такие изменения могут влиять на климат, только предстоит выяснить.

Еще одним естественным фактором, влияющим на температуру и сильно корректирующим антропогенную теорию, является магнитное поле, оказавшее большую помощь в обнаружении корреляции между вращением Земли и изменением среднегодовых температур на больших временных интервалах.

Его флуктуации, спровоцированные движением вещества в железном ядре, могут влиять на интенсивность бомбардировки земной атмосферы высокоэнергетическими частицами из космоса. Последние, как предполагают, вносят ощутимый вклад в процесс образования облаков, который, в свою очередь, регулирует количество солнечной энергии, отражаемой и и поглощаемой Землей. К счастью, флуктуации магнитного поля Земли происходят пока без какого-либо участия человека, однако его естественный вклад в изменение климата только предстоит исследовать.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию