СТАТЬИ
ГЕОХИМИЯ. КЛИМАТОЛОГИЯ
Оледенения в истории Земли, биосфера и низкая светимость Солнца Э.М.Галимов Институт геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского РАН (Москва, Россия)
Солнечная радиация недостаточна, чтобы удерживать на поверхности Земли температуру выше точки замерзания воды. Раннее Солнце имело светимость еще на 30% меньше и могло обеспечить температуру не выше –40°С. Между тем в архее океан был теплым. На ранней Земле (4.5–4.0 млрд лет назад) роль парникового газа, компенсирующего низкую светимость Солнца, играл метан. С появлением кислорода в океа не 2.7 млрд лет назад обстановка начала меняться, и 2.4 млрд лет назад, когда кислород вышел в атмосферу, содержание метана упало и ста ло недостаточным для компенсации низкой светимости Солнца. Концентрация же СО2 еще была мала. В результате разразилось глобальное Гу ронское оледенение, которое продолжалось почти 200 млн лет. В течение этого времени содержание СО2 росло и наконец достигло уровня, до статочного для компенсации низкой светимости Солнца. Оледенение сошло на нет. Установился стабильный теплый климат. Эта обстановка длилась более 1.5 мдрд лет. В благоприятных условиях процветала жизнь. Но тем временем назревал принципиальный конфликт между ролью СО2 в качестве источника биогенного углерода в биосфере и его ролью в качестве защитника биосферы от космического холода. Периоды уве личения продукции органического и карбонатного углерода при возросшем объеме биосферы приводили к оттоку атмосферного СО2 и к ох лаждению климата, вплоть до оледенений. Установилось колеблющееся равновесие. Впервые после длительной паузы оледенение (Стертское) произошло 0.73 млрд лет назад. Оно подавило биологическую активность. Восстановился климат, и цикл повторился. Периоды оледенений и потеплений стали чередоваться, хотя и через неравные (50–100 млн лет) промежутки времени. Установившийся тренд вновь видоизменился лишь в девоне в связи с выходом жизни на сушу и кардинальным изменением в связи с этим соотношений резервуаров углерода. Ключевые слова: солнечная светимость, биосфера, климат, оледенения, парниковые газы, изотопы углерода, карбонаты, органическое ве щество, геологическая история.
ПРИРОДА / 06 / 2019
В
44
ремя от времени в геологической истории Земли случались периоды оледенений. Иногда они носили катастрофический характер, приводя к массовым вымираниям отдельных видов. На рис.1 показаны периоды оледенений на шкале геологического времени от 4.5 млрд лет назад до современности. История оледенений выглядит замысловато. Первое относительно локальное Понгольское оледенение было отмечено в отложениях, возраст которых 2.7 млрд лет. До этого, в архее, климат оставался теплым. Понгольское оледенение длилось недолго. Но 2.4 млрд лет назад, в раннем протерозое, случилось грандиозное по масштабам и длительности Гуронское оледенение. Оно продолжалось почти 200 млн лет. Затем почти 1.5 млрд лет никаких следов оледенений не обнаруживается. Следующее проявилось только © Галимов Э.М., 2019
Эрик Михайлович Галимов, академик РАН, доктор геолого минералогических наук, научный руководитель Института геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского РАН (директор в 1992–2015 гг.), почет ный профессор Московского государственного универ ситета имени М.В.Ломоносова, член Президиума РАН (2002–2013), президент Международной ассоциации геохимии и космохимии IAGC (2000–2004). Геохимик. Награжден медалью Альфреда Трейбса (2004) и золотой медалью В.И.Вернадского (2018), лауреат Государствен ной премии РФ по науке и технологиям (2016). e mail: galimov@geokhi.ru
в конце протерозоя (730 млн лет назад). И дальше они стали происходить одно за другим. Никакой видимой закономерности во времени наступления периодов оледенения не видно. Это осложняет понимание причин оледенений. Высказывались разные предположения: например, что они связаны с изменением орбиты и флуктуациями в наклонении земной оси [1], с миграцией контиDOI:10.7868/S0032874X19060061
