Когда-то Земля выглядела как инопланетное место! Планета была фиолетовой

Около 65 миллионов лет назад на Землю в районе современного Мексиканского залива упал огромный метеорит диаметром около 10 километров. Он принес цунами, пожары, землетрясения и другие катаклизмы, а плотная пыль закрыла небо, постепенно охлаждая планету почти до ее ядра. В итоге погибло 70% всех живых существ. В первую очередь пострадали повелители планеты - динозавры. Однако к тому времени на Земле уже появилось много других видов, которые смогли адаптироваться к новым условиям, а некоторые даже дожили до наших дней.

Тараканы

Тараканы появились даже раньше динозавров: самое древнее окаменелое насекомое 9 сантиметров в длину датировано 300 миллионов лет назад. Во времена динозавров, как считают ученые, тараканы прекрасно себя чувствовали: гигантские ящеры обеспечивали их едой. Когда ученые изучили останки таракана возрастом 120 миллионов лет, попавшего в янтарь, они обнаружили в его желудке кусочки дерева, которые могли попасть туда с экскрементами динозавров. Но и после их гибели тараканы нашли себя в меняющемся мире.

Дьявольские лягушки

При длине в 41 сантиметр это была, пожалуй, самая большая лягушка из когда-либо живших на Земле, потому и получила такое название. Она обитала 65 - 70 млн лет назад, прямо в середине мелового периода, на Мадагаскаре. Дьявольская лягушка обладала настолько огромными ртом и желудком, что ей даже не приходилось охотиться: она просто садилась и ждала, пока добыча пройдет мимо. Она питалась меньшими по размеру лягушками, ящерицами и мышами, а также, возможно, детенышами динозавров.

Морские черепахи

Первые морские черепахи появились более 245 миллионов лет назад. Многие ученые полагают, что они были наземными существами, которые эволюционировали в морских обитателей во время мелового периода. В те времена черепахи были намного больше, чем сегодня, и с более длинными шеями.

Ящерицы

Хотя «динозавр» означает «ужасный ящер», это просто красивый образ. Динозавры никак не связаны с рептилиями, это разные группы. Но ящерицы были современниками динозавров, и большая их часть тоже вымерла после падения метеорита. Однако большой группе ящериц, 40% которой обитало в Северной Америке, удалось выжить. Потребовалось около 10 миллионов лет после мелового периода, чтобы ящерицы смогли вернуть утраченные позиции.

Крабы

Хотя крабы впервые возникли во время юрского периода, многие виды появились в меловом периоде, в том числе огромный краб Megaxantho zogue с искривленным когтем на подвижном пальце правой клешни. Пока правой клешней этот краб ломал раковины, более мелкий левый коготь впивался в добычу внутри. Хотя M. zogue вымер вместе с динозаврами, его черты переняли крабы, которые появились во время кайнозойской эры - и они встречаются до сих пор.

Сурки

Задолго до того, как катастрофа привела к исчезновению динозавров, млекопитающие уже начали постепенно обустраиваться на постоянно меняющейся планете. Одним из них был мохнатый здоровяк Vintana sertichi, который жил на Мадагаскаре. Судя по черепу, обнаруженному в 2010 году, этот сурок был крупнее большинства млекопитающих своего времени, его вес достигал 9 кг. Изначально V. sertichi обитали на суперматерике Гондвана в Южном полушарии. Потом материк распался на Африку, Антарктику, Южную Америку, Мадагаскар, Индию, Аравию и Австралию.

Грызуны

Грызун Rugosodon eurasiaticus был чрезвычайно распространен в меловой период и вымер около 35 миллионов лет назад. Самая древняя найденная окаменелость R. eurasiaticus датируется 160 миллионами лет. Считается, что этот грызун проложил путь другим млекопитающим, которые могли прыгать, рыть туннели и лазать по деревьям, а размерами были с мышь или бобра. Эти грызуноподобные млекопитающие впервые появились в юрский период, но сумели прожить более миллиона лет.

Всем в мире уже известно, что Земля постепенно нагревается. Как будто отрицательного изменения климата человеком было недостаточно, совершенно новое исследование показало, что повышение температуры планеты больше, чем это было 120 тысяч лет назад, совсем не удивительно. Оказывается, такое потепление будет продолжаться в течение следующей тысячи лет или около того, независимо от того, как изменится человеческая деятельность.

О чем говорит новое исследование

Бывший научный сотрудник Стэндфордского университета, а также официальный политик в области климата в Агентстве по охране окружающей среды США создал в высоком разрешении записи климата планеты в течение последних нескольких миллионов лет. Это гораздо больше, чем предыдущая запись, которая охватывала всего лишь 22 тысячи лет. В отличие от многих других исследований, которые сосредоточены на изменениях в годовом исчислении в новейшей истории, новое смотрит вглубь геологического прошлого через периоды потепления и охлаждения, а также проверяет температуру с 5000-летними интервалами.

Используя больше 60 ультрасовременных методов измерения температуры поверхности моря, доктор Каролина Снайдер провела одну из самых точных непрерывных записей температуры, данные которой ссылаются на дату колебания уровня углекислого газа как природного, так и техногенного происхождения.

"Это полезная отправная точка, - прокомментировала Снайдер. - Ученые смогут использовать и улучшить ее, поскольку в будущем будет доступно больше записей".

Доказательства необычного повышения температуры

Она нашла четкие доказательства того, что мы живем в необычно теплый период. После того как последний ледниковый максимум закончился 11500 лет назад, глобальная температура, естественно, начала увеличиваться, так как это всегда происходит во время межледниковых периодов. Тем не менее это исследование и многие другие ясно показывают, что нынешние темпы потепления значительно выходят за рамки того, что можно было ожидать.

На самом деле это исследование идет рука об руку с другим недавним обзором температуры океанов, в котором резко подчеркивается, что современная скорость повышения температуры в 10 раз больше, чем следовало ожидать. Но без океанов, которые поглощают огромное количество углекислого газа, скорость повышения температуры будет в 360 раз больше ожидаемой.

Даже учитывая этот массивный поглотитель углерода, а также все климатические механизмы, которые мы видели в прошлом и сегодня, исследование Снайдер показывает, что в ближайшую 1000 лет глобальная температура повысится на 5 градусов, даже если нынешний уровень парниковых газов внезапно стабилизируется.

Но в этом-то и есть загвоздка - уровень парниковых газов не может стабилизироваться внезапно.

К чему приведут усилия по стабилизации климата

Как мы знаем, Парижское климатическое соглашение было ратифицировано и использование возобновляемых источников энергии находится на подъеме. Мир начинает пытаться уменьшить углеродный след, но даже если каждая страна подпишет Парижское соглашение, уже к 2030 году мы превысим предел потепления в 2 градуса. К тому же в обозримом будущем количество выбросов будет продолжать расти.

Снайдер считает, что, основываясь на ее детальных палеоклиматических данных, удвоение доиндустриального уровня углекислого газа в конечном итоге может нарастить температуру на 9 градусов.

Реакция научного мира на исследование

Эта тревожная величина находится на конце расчетов других исследований, и некоторые климатологи довольно скептически к ней относятся. «Я считаю это исследование провокационным и довольно интересным, но количественные данные следует рассматривать весьма скептически, пока этот анализ не будет тщательно проверен научным сообществом», - прокомментировал Майкл Манн, эксперт-палеоклиматолог из университета штата Пенсильвания.

Но если расчеты Снайдер окажутся правильными, это значит, что мы стоим очень близко к обрыву. Согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, глобальная среднемесячная концентрация двуокиси углерода в атмосфере составляет 401,7 частей на миллион (при том, что индустриальный уровень составлял 280 частей на миллион). В этом случае эксперты считают, что мы приблизимся к удвоению доиндустриального уровня (560 частей на миллион) уже к 2100 году. Это значит, нас ожидают многие бедствия, связанные с потеплением климата.

Поздний протерозой 650 миллионов лет назад.

На карте изображён распад суперконтинента родиния, который произошёл 1100 миллионов лет назад.

Кембрий:
Кембрийский период начался примерно 570 млн лет назад, возможно, несколько ранее, и продолжался 70 млн лет. Начало этому периоду положил поразительной силы эволюционный взрыв, в ходе которого на Земле впервые появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке. Поперек экватора раскинулся громадный материк Гондвана, включавший в себя части современных Африки, Южной Америки, Южной Европы, Ближнего Востока, Индии, Австралии и Антарктиды. Помимо Гондваны, на земном шаре было еще четыре материка поменьше, расположившихся на месте нынешних Европы, Сибири, Китая и Северной Америки (но в совокупности с северо-западной Британией, западной Норвегией и частями Сибири). Северо-Американский материк того времени известен под названием Лаврентия.
В ту эпоху климат на Земле был теплее, чем в наши дни. Тропические побережья материков окаймляли гигантские рифы из строматолитов, во многом напоминавшие коралловые рифы современных тропических вод.

Ордовик. от 500 до 438 миллионов лет назад.

В начале ордовикского периода большая часть южного полушария была по-прежнему занята великим материком Гондваной, в то время как прочие крупные массивы суши сосредоточились ближе к экватору. Европа и Северная Америка (Лаврентия) постепенно отодвигались друг от друга, а океан Япетус расширялся. Сперва этот океан достиг ширины примерно 2000 км, затем вновь начал сужаться по мере того, как массивы суши, образующие Европу, Северную Америку и Гренландию, стали постепенно сближаться, пока наконец не слились в единое целое. На протяжении периода массивы суши смещались все дальше и дальше к югу. Старые ледниковые покровы кембрия растаяли, и уровень моря повысился. Большая часть суши была сосредоточена в теплых широтах. В конце периода началось новое оледенение. Конец ордовика был одним из самых холодных периодов в истории земли. Льды покрывали большую часть южного района гондванны.

Силур от 438 до 408 миллионов лет назад.

Гондвана надвинулась на Южный полюс. Океан Япетус уменьшался в размерах, а массивы суши, образующие Северную Америку и Гренландию, сближались. В конечном итоге они столкнулись, образовав гигантский сверхматерик Лавразию. Это был период бурной вулканической активности и интенсивного горообразования. Начался он с эпохи оледенения. Когда льды растаяли, уровень моря повысился и климат стал мягче.

Девон. От 408 до 360 миллионов лет назад.

Девонский период был временем величайших катаклизмов на нашей планете. Европа, Северная Америка и Гренландия столкнулись между собой, образовав огромный северный сверхматерик Лавразию. При этом с океанского дна были вытолкнуты кверху огромные массивы осадочных пород, сформировавшие громадные горные системы на востоке Северной Америки и на западе Европы. Эрозия поднимающихся горных хребтов привела к образованию большого количества гальки и песка. Из них сформировались обширные отложения красного песчаника. Реки выносили в моря горы осадков. Образовались обширные болотистые дельты, что создавало идеальные условия для животных, дерзнувших сделать первые, столь важные шаги из воды на сушу. К концу периода уровень моря понизился. Климат со временем потеплел и стал более резким, с чередованием периодов ливневых дождей и жестокой засухи. Обширные районы материков стали безводными.

Карбон. от 360 до 286 миллионов лет назад.
В начале каменноугольного периода (карбона) большая часть земной суши была собрана в два огромных сверхматерика: Лавразию на севере и Гондвану на юге. На протяжении позднего карбона оба сверхматерика неуклонно сближались друг с другом. Это движение вытолкнуло кверху новые горные цепи, образовавшиеся по краям плит земной коры, а кромки материков были буквально затоплены потоками лавы, извергавшейся из недр Земли. В раннем карбоне на обширных пространствах раскинулись мелкие прибрежные моря и болота и на большей части суши установился почти тропический климат. Громадные леса с пышной растительностью существенно повысили содержание кислорода в атмосфере. В дальнейшем похолодало, и на Земле произошло по меньшей мере два крупных оледенения.

Ранний карбон.

Поздний карбон

Пермь. от 286 до 248 миллионов лет назад.

Весь пермский период сверхматерики Гондвана и Лавразия постепенно сблизились друг к другу. Азия столкнулась с Европой, взметнув ввысь Уральский горный хребет. Индия "наехала" на Азию - и возникли Гималаи. А в Северной Америке выросли Аппалачи. К концу пермского периода формирование гигантского сверхматерика Пангеи полностью завершилось. Пермский период начался с оледенения, вызвавшего понижение уровня моря. По мере движения Гондваны к северу земля прогревалась, и льды постепенно растаяли. В Лавразии сделалось очень жарко и сухо, по ней распространились обширные пустыни.

Триас
от 248 до 213 миллионов лет назад.

Триасовый период в истории Земли ознаменовал собой начало мезозойской эры, или эры "средней жизни". До него все материки были слиты в единый гигантский сверхматерик Панагею. С наступлением Триаса Пангея вновь начала раскалываться на Гондвану и Лавразию, начал образовываться Атлантический океан. Уровень моря по всему миру был очень низок. Климат, почти повсеместно тёплый, постепенно становился более сухим, и во внутриматериковых областях сформировались обширные пустыни. Мелкие моря и озёра интенсивно испарялись, из-за чего вода в них стала очень солёной.

Юрский период
от 213 до 144 миллионов лет назад.

К началу юрского периода гигантский сверхматерик Пангея находился в процессе активного распада. К югу от экватора всё ещё существовал единый обширный материк, который снова назвали Гондваной. В дальнейшем он также раскололся на части, образовавшие сегодняшнее Австралию, Индию, Африку и Южную Америку. Море затопило значительную часть суши. Происходило интенсивное горообразование. В началепериода климат был повсеместно тёплым и сухим, затем стал более влажным.

Ранний юрский

Поздний юрский

Меловой период
от 144 до 65 миллионов лет назад

В течение мелового периода на нашей планете продолжался "великий раскол" материков. Громадные массивы суши, образовавшие Лавразию и Гондвану, постепенно распадались на части. Южная Америка и Африка удалялись друг от друга, и Атлантический океан становился всё шире и шире. Африка, Индия и Австралия также начали расходиться в разные стороны, и к югу от экватора в итоге образовались гигантские острова. Большая часть территории современной Европы находилась тогда под водой.
Море затопило обширные участки суши. Останки твёрдопокровных планктонных организмов образовали на океанском дне огромные толщи меловых отложений. Поначалу климат был теплым и влажным, однако затем заметно похолодало.

Граница мезозоя и кайнозоя 66 миллионов лет назад.

Эоцен от 55 до 38 миллионов лет назад.
В эоцене основные массивы суши начали понемногу принимать положение, близкое к тому, которое они занимают в наши дни. Значительная часть суши была по-прежнему разделена на своего рода гигантские острова, поскольку огромные материки продолжали удаляться друг от друга. Южная Америка утратила связь с Антарктидой, а Индия переместилась ближе к Азии. Северная Америка и Европа также разделились, при этом возникли новые горные цепи. Море затопило часть суши. Климат повсеместно был теплым либо умеренным. Большую часть покрывала буйная тропическая растительность, а обширные районы поросли густыми заболоченными лесами.

Миоцен. от 25 до 5 миллионов лет назад.

На протяжении миоцена материки все еще находились "на марше", и при их столкновениях произошел ряд грандиозных катаклизмов. Африка "врезалась" в Европу и Азию, в результате чего возникли Альпы. При столкновении Индии и Азии вверх взметнулись Гималайские горы. В это же время сформировались Скалистые горы и Анды, поскольку и другие гигантские плиты продолжали смещаться и наползать друг на друга.
Однако Австрия и Южная Америка по-прежнему оставались изолированными от остального мира, и на каждом из этих материков продолжала развиваться собственная уникальная фауна и флора. Ледниковый покров в южном полушарии распространился на всю Антарктиду, что привело к дальнейшему охлаждению климата.

Плейстоцен. от 2 до 0,01 миллионов лет назад

В начале плейстоцена большинство материков занимало то же положение, что и в наши дни, причем некоторым из них для этого потребовалось пересечь половину земного шара. Узкий сухопутный "мост" связывал между собой Северную и Южную Америку. Австралия располагалась на противоположной от Британии стороне Земли.
На северное полушарие наползали гигантские ледниковые покровы. Это была эпоха великого оледенения с чередованием периодов похолодания и потепления и колебаниями уровня моря. Эта ледниковая эпоха длится и по сей день.

Последняя ледниковая эра.

Мир через 50 миллионов лет

Мир через 150 миллионов лет

Мир через 250 миллионов лет

Каким образом жизнь на Земле смогла сохраниться во время чудовищных похолоданий, несколько раз охватывавших нашу планету 600-800 миллионов лет назад? Испытала ли Земля тотальное оледенение — вплоть до установления ледового покрова на всей акватории океана? Модель, предложенная канадскими исследователями, показывает, что океан, по-видимому, никогда не замерзал полностью, а Земля представляла собой не ледяной шар, а «слякотный». Резкие колебания климата в ту далекую эпоху были результатом взаимодействия чисто физических процессов и жизнедеятельности бактерий, которые осуществляли минерализацию (окисление) растворенного в океане органического вещества. Похолодание способствовало обогащению кислородом водной толщи, а тем самым создавались благоприятные условия для бактерий, которые, перерабатывая органику, поглощали кислород и выделяли углекислый газ. Попадая из воды в атмосферу, углекислый газ создавал парниковый эффект, то есть удерживал тепло у поверхности.

В истории Земли был период особенно холодный, отличавшийся самыми мощными оледенениями. Это время так и называют «криогенный период неопротерозойской эры » (см. Cryogenian). Продолжался он довольно долго — 220 миллионов лет (850-630 миллионов лет назад) и характеризовался чередованием небольших потеплений и сильнейших похолоданий. На суше, представленной остатками древнейшего материка — Родинии , толщина льда в некоторых местах достигала 6 км, а сами льды доходили до тропических широт. Уровень океана тогда понижался на километр (для сравнения скажем, что в последнее значительное оледенение, имевшее место 20 тыс. лет назад, он снижался только на 120 м). Некоторые исследователи полагают, что во время неопротерозойских оледенений лед покрывал не только сушу, но и весь океан.

Белая поверхность нашей планеты, напоминавшей в то время снежный ком (см.: гипотеза «снежной Земли», «Snowball Earth hypothesis»), хорошо отражала падающий на нее солнечный свет и, соответственно, почти не нагревалась. Такое холодное состояние Земли было весьма устойчивым. Объяснить же, каким образом планета смогла из него выйти, было непросто. Обычно предполагали, что произошло это благодаря серии мощных извержений вулканов, сопровождавшихся выбросом в атмосферу огромного количества парниковых газов (прежде всего СО 2), выпадением на белую от снега и льда поверхность Земли пепла и кислых дождей. Увеличение содержания в атмосфере парниковых газов позволяло удерживать тепло, а пепел препятствовал отражению солнечных лучей, что и приводило к постепенному оттаиванию поверхности Земли. Жизнь в это время была представлена только обитавшими в океане бактериями и мелкими одноклеточными водорослями. Первые крупные многоклеточные (так называемая эдиакарская фауна) появились только в самом конце неопротерозоя. Хотя бактерии и протисты значительно устойчивее к неблагоприятным воздействиям, чем многоклеточные, возможность их выживания в условиях длительного глобального оледенения весьма сомнительна.

Однако трудностей традиционно предлагаемого объяснения удалось избежать в рамках новой модели, которую уже окрестили как «слякотная Земля» (Slushball Earth) — в отличие от Земли «снежной» (Snowball Earth). Авторы этой модели, канадские исследователи Ричард Пельтье (Richard Peltier), Йонганг Лиу (Yonggang Liu) и Джон Краули (John W.Crowley) — все с физического факультета Торонтского университета (Онтарио, Канада), — предположили, что океан никогда не замерзал целиком. В нем всегда оставались достаточно большие открытые участки, где продолжался фотосинтез фитопланктона и где происходил интенсивный газообмен между водной толщей и атмосферой. При построении модели использованы как данные по физическим процессам, определяющим климат, так и представления о жизнедеятельности организмов, обитавших в океане.

О масштабах образования органического вещества в отдаленные геологические эпохи обычно судят по «изотопике» — по относительному содержанию в осадочных породах стабильного изотопа углерода 13 C. Дело в том, что в процессе фотосинтеза фитопланктонные организмы (а в последствии — и растения) потребляют преимущественно более распространенный легкий изотоп углерода 12 C. Соответственно, если где-то осаждается органическое вещество, то оно оказывается обедненным 13 C. А в воде, где жили фотосинтезирующие организмы, содержание более тяжелого изотопа 13 C оказывалось, наоборот, повышенным. Если же там образовывались карбонаты, то они также отличались повышенным содержанием 13 C (собственно, по этим карбонатам мы и судим о составе воды много миллионов лет тому назад).

Органическое вещество, синтезированное фитопланктоном, после отмирания клеток выпадает в осадок или же остается в толще воды в виде растворенного органического вещества, которое оценивают обычно как растворенный органический углерод — Dissolved Organic Carbon (DOC). В океане и сейчас углерода в такой форме значительно больше, чем связанного в телах организмов или находящегося во взвешенных частицах детрита . А в эпоху неопротерозоя, когда не было еще планктонных животных, потребляющих фитопланктон, такого растворенного органического вещества было существенно (на порядки) больше. Но растворенное органическое вещество — это пища для бактерий, которые при наличии в среде кислорода осуществляют его разложение (минерализацию). В процессе дыхания бактерий выделяется углекислый газ СО 2 , который может диффундировать в атмосферу.

В своей модели Пельтье и его соавторы исходят из того, что похолодание способствует обогащению поверхностных вод океана кислородом — в холодной воде кислород как и другие газы, растворяется гораздо лучше, чем в теплой. А чем больше кислорода, тем эффективнее протекает деятельность бактерий, минерализующих растворенное органическое вещество и выделяющих углекислый газ, который, попадая из океана в атмосферу, создает парниковый эффект и не позволяет океану остывать слишком сильно. Таким образом работает обратная связь, не допускающая крайнего необратимого охлаждения.

Модель (состоящая на самом деле из нескольких блоков: для каждого бока своя подмодель) предсказывает устойчивые колебания только в том случае, когда чисто физические процессы теплообмена увязаны с процессами минерализации органического вещества, осуществляемыми бактериями. Не исключаю, что модель Пельтье скоро будет подхвачена сторонниками гипотезы Геи (когда-то выдвинутой Джеймсом Лавлоком). Ведь в соответствии этой моделью получается, что организмы в ходе своей жизнедеятельности поддерживают планету (Гею) в состоянии, пригодном для дальнейшей жизни. По сути, это одно из краеугольных положений концепции Геи.