Британский вулканолог и научный обозреватель Робин Джордж Эндрюс анализирует недавние предсказания ученых о формировании нового суперконтинента в журнале Scientific American. Naked Science перевел его статью для русскоязычных читателей.
Будущее со скрипом песка на зубах
Песчаные дюны простираются настолько далеко, насколько может видеть глаз, сверкая под неумолимым солнцем. Это море золотисто-охристого песка может показаться бесконечным существам, блуждающим по его бескрайним просторам. Но никто не бродит по этой пустыне, и здесь нет ни глотка воды. После того как все континенты слились в единый суперконтинент, влага и большинство животных остались лишь призрачным воспоминанием.
И это не Татуин или Арракис. Это Земля через 250 миллионов лет. По крайней мере, это возможно.
Суперконтиненты образовывались на Земле несколько раз в прошлом. Они образовались, когда тектонические плиты (огромные слои твердой породы, плавающие на поверхности мантии Земли) соединили сушу вместе, как кусочки головоломки. Формирование суперконтинентов — длительный процесс, поскольку плиты меняют положение примерно так же быстро, как растет ноготь человека. Последний суперконтинент, известный как Пангея, образовался более 300 миллионов лет назад и постепенно распался на протяжении 100 миллионов лет.
Если прогнозы ученых верны, то следующее землетрясение, получившее название Пангея Ультима, может образоваться вблизи экватора Земли через 250 миллионов лет и иметь потенциально разрушительные последствия. Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nature Geoscience, появление Пангеи Ультима, вероятно, приведет к резкому сокращению биоразнообразия из-за повышения температуры поверхности, в результате чего будущий суперконтинент станет пригодным для обитания более чем 90 процентов млекопитающих.
Это исследование широко освещалось в средствах массовой информации. Большинство средств массовой информации проницательно отметили, что люди также являются млекопитающими и поэтому столкнутся с трудностями в Пангее Ультима.
Но действительно ли это конец всему? Это зависит от того, кого вы спрашиваете.
Некоторые ученые открыто высмеивают идею предсказания будущего на 250 миллионов лет вперед. «Опровергнуть это совершенно невозможно, — говорит Роберт Стерн, эксперт по тектонике плит Техасского университета в Далласе. Об интерпретации я писал здесь — Н.С..
Но другие оценили исследование как полезный мысленный эксперимент и провокационное напоминание о том, что ни один мир, включая Землю, не может оставаться прежним в геологических временных масштабах. «В этом масштабе нет ничего постоянного», — говорит Елена Шебрякова, специалист по моделированию климата в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований. — С точки зрения физики прогнозируемый климат Пангеи Ультимы вполне обоснован. В этом нет ничего смешного».
Другие миры, другие суперконтиненты
Представленная в исследовании концепция конца света, безусловно, привлекает внимание. Однако некоторые ученые восприняли эту публикацию как рассказ не о судьбах млекопитающих, а о мире, населенном человеком в целом. «Нам необходимо развивать подобные творческие темы», — говорит Джон Дамс, эколог и биолог-эволюционист из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Это показывает, как устроена планета».
Несмотря на суровые выводы исследования, оно должно было быть веселым. Александр Фарнсворт, ученый-климатолог из Бристольского университета и ведущий автор статьи, ранее разработал несколько очень серьезных климатических моделей, в том числе связанных с далеким прошлым Земли. Но когда ему стало скучно во время карантина из-за пандемии коронавируса, он решил «сделать что-нибудь другое, что-нибудь веселое».
Он уже применил климатические модели к Вестеросу (одному из континентов в «Игре престолов») и Арракису (планете в «Дюне»). Почему бы не применить те же методы прогнозирования к следующему суперконтиненту Земли (который с сегодняшней точки зрения также представляет собой вымышленный мир) и посмотреть, что произойдет? Когда предварительное моделирование показало, что «впереди могут быть довольно трудные времена», Фарнсворт решил работать с коллегами, чтобы превратить эту забавную вещь в полноценную научную статью.
Они обнаружили, что столкновение компонентов Пангеи Ультима усилит вулканическую активность, вызвав серию мощных взрывных извержений и выброс парниковых газов, которые повысят температуру Земли. На суперконтиненте образовались бы обширные пустыни, а побережье стало бы невыносимо жарким и влажным, напоминая паровую камеру. Сожгнув значительное количество водородного топлива, Солнце станет светить на небе несколько ярче, что усугубит проблемы с теплом на Земле.
Однако, как отмечается в самой статье, такие прогнозы полны неопределенностей. Давайте пройдемся по нему шаг за шагом, пока не возникнет адский пейзаж Пангеи Ультима.
Тектоника плит предполагает, что внешний вид Земли постоянно меняется. К сожалению, у этого процесса есть и негативная сторона для геологии. Большинство горных пород, которые могли бы служить ценными индикаторами событий далекого прошлого, безвозвратно расплавлены под земной корой. Таким образом, никто не может с уверенностью сказать, сколько суперконтинентов образовалось и исчезло за время существования Земли, и разрыв в наших знаниях увеличивается по мере того, как мы углубляемся в прошлое.
Отследить прошлые движения плит чрезвычайно сложно. Однако предсказать будущие изменения внешнего вида планеты сложнее. Дитмар Мюллер, геофизик и эксперт по тектонике плит из Сиднейского университета, сказал, что дебаты по поводу сроков, порядка сборки и окончательной формы древних суперконтинентов, вероятно, будут «беспрецедентными к моменту формирования следующего суперконтинента» это займет много времени», — сказал он. Более того, суперконтинент не обязательно включает в себя всю территорию суши, и большие его части могут оставаться изолированными.
Пангея Ультима — лишь один из возможных суперконтинентов. Его также называли Пангея Проксима. Концепция была предложена в 1982 году геологом Кристофером Скотезе, соавтором нового исследования. Несколько других моделей земной коры также предполагают появление экваториальных суперконтинентов, таких как Ультима.
Но, возможно, один из суперконтинентов, Амазия, находится на гораздо более высокой и, следовательно, более прохладной широте. «Если возникнет суперконтинент, охватывающий Северный полюс, млекопитающие, вероятно, продолжат доминировать на планете», — сказала Джессика Уайтсайд, геохимик и палеоклиматолог из Университета Саутгемптона в Великобритании.
Допустим, Пангея Ультима окажется тем самым суперконтинентом, который появится на Земле через 250 миллионов лет. К тому времени солнце будет светить на 2,5 процента ярче, чем сейчас, почти наверняка говорят астрофизики. Но не звезды оказывают наибольшее влияние на климат.
Образование суперконтинентов происходит в результате столкновения плит. Некоторые плиты погружаются, подползают под другие, выделяют расплавленный материал и снова поднимаются, вызывая всплеск вулканической активности и, как следствие, потепление климата Земли.
«Все эти столкновения приведут к выбросу парниковых газов, таких как водяной пар, углекислый газ и метан», — говорит Уайтсайд. Извержения вулканов также могут вызывать похолодание, выделяя диоксид серы, который в сочетании с водяным паром образует аэрозоли, отражающие солнечный свет. Однако это похолодание продлится недолго, поскольку аэрозоли быстро исчезнут из атмосферы, что приведет к выраженному парниковому эффекту.
Самое горячее пространство находится глубоко внутри Пангеи Ультима. Не подверженные воздействию влажных ветров мирового океана, эти выжженные ландшафты могли бы соперничать с самыми засушливыми и безжизненными пустынями сегодняшнего дня, лишенными осадков и растительности. А вот на побережье избыток влаги в атмосфере может стать еще более серьезной проблемой. «Из близлежащего океана увеличивается испарение, что увеличивает относительную влажность», — сказал Фарнсворт. Любой, кто провел знойный летний день, знает, что изнурительна не жара, а влажность.
Смертоносное сочетание плоского рельефа и абсолютно засушливых внутренних районов могло бы исключить речной перенос богатых углеродом отложений в океан. Это нарушает процесс выветривания горных пород, что может оказать медленное, но значительное влияние на температуру Земли. Однако такие эффекты зависят от структуры горных хребтов и других топографических особенностей, и поэтому их практически невозможно предсказать.
«На самом деле это довольно сложно предсказать, даже очень сложно», — сказал Алекс Уиттакер, исследователь ландшафтной механики в Имперском колледже Лондона. «Мы до сих пор не совсем понимаем взаимосвязь между выветриванием горных пород и климатом, а тем более, что произойдет через 250 миллионов лет».
Хвост, ноги… главное — уши
Давайте будем более пессимистичны и предположим, что всё развивается по худшему сценарию, и что Пангея Ультима — адское место. Как там выживают наземные млекопитающие? Напомним, что наши предки млекопитающих хотя бы однажды подвергались воздействию экстремальных условий, сумев пережить удар астероида, который поразил Землю и уничтожил динозавров 66 миллионов лет назад.
Выживание наших древних предков частично объяснялось их способностью регулировать температуру тела. Млекопитающие могут делать это разными способами. «Когда дело доходит до макрельных лисиц и макрельных кроликов, у них большие уши, которые значительно увеличивают площадь их поверхности при обмене тепла с окружающей средой. Горячая кровь поднимается к этим периферическим органам, где тепло теряется в окружающую среду», — говорит сравнительный физиолог. Андреа Раммель из Университета Райса.
«Но, пожалуй, самое главное — это очень интенсивное потоотделение», — добавляет Румель. «Животным не нужно работать или что-либо делать, чтобы испарять воду. Но вода очень ценна, и когда она заканчивается, ее нужно где-то найти. Суперсухие пустыни. Это не так просто. Более того, за пределами определенной температуры и Значение влажности, ни один метод терморегуляции не поможет снизить температуру тела животного.Окружающая среда больше не будет принимать тепла и организм погибнет.Это закончится.
Но есть и другие возможности спастись от жары. «Многие современные виды пустынь ведут ночной образ жизни, чтобы избежать дневной жары», — говорит Джемма Беневенто, макроэволюционный палеонтолог из Зенкенбергского центра исследований биоразнообразия и климата в Германии. «Покупка его частично или полностью под землей также поможет защитить его от высоких температур».
Учитывая все это, какие млекопитающие бродят по пустыням Пангеи Ультима? Это то, что можно извлечь», — сказал Раммель. Он похож на длинноухую пустынную крысу из «Дюны».
Даст ли эволюция млекопитающим новые терморегуляторные способности в течение 250 миллионов лет? «Что произойдет, если средняя температура тела млекопитающих повысится?» — задается вопросом Руммель. Повысится ли верхний предел выживаемости? Это большой вопрос. Кажется, все доступные на сегодняшний день исследования чтобы указать, что более высокий температурный предел медленно формируется, если вообще образуется.. Легче повысить устойчивость к холоду, чем к теплу».
В целом, если Pangea ultima станет реальностью, «это будет редкое млекопитающее, способное выжить в предлагаемой среде», — сказал Дамс. Даже если млекопитающие найдут способ справиться с жарой, коллапс пищевой цепи все равно может привести к вымиранию в результате голода.
Мерить других своей меркой
Но все зависит от того, что означает слово «млекопитающее». «Если вы оглянетесь на 250 миллионов лет назад, то увидите, что линии, давшие начало млекопитающим, были совершенно разными анатомически и физиологически», — говорит Беневенто. «Через несколько сотен миллионов лет, а то и раньше, млекопитающие, которых мы знаем сегодня, неизбежно вымрут или начнут эволюционировать».
Эволюция может показаться нам медленной, но в геологических масштабах времени она молниеносна. 2,5 миллиарда лет спустя — это слишком далеко, чтобы с уверенностью предсказать судьбу млекопитающих или, если уж на то пошло, большинства других многоклеточных видов. «Никто не знает, что произойдет за это время. За около 250 миллионов лет [нептичьи] динозавры эволюционировали и вымерли», — сказал Тори, палеонтолог млекопитающих из Университета Шеффилда в Великобритании.・Г-н Херридж говорит.
Образование суперконтинентов – не такое стремительное событие, как падение кометы или, например, бурное воздействие человека на климат с разрушением естественной среды обитания. Такие мероприятия дают животному время на адаптацию. «Это сильно отличается от сценариев изменения климата, о которых все сейчас слышат», — сказал Херридж. «Я не думаю, что Pangea ultima — это самая большая проблема, с которой сегодня сталкиваются млекопитающие». Посмотрим, выживут ли они в ближайшие 100 лет».
Эта суперконтинентальная катастрофа может никогда не произойти. Но даже если это произойдет, возникает вопрос: что будет с океанами, даже если земля превратится в раскаленную пустыню? Поскольку исследование оценивало только выживаемость наземных млекопитающих, «киты могут чувствовать себя в безопасности», сказал Дамс. Возможно, обитатели моря станут правителями земли – если, конечно, сначала их не уничтожит человек.
Но это тоже сомнительно. Фарнсворт и его команда еще не закончили создавать сценарии разрушения Земли. «Теперь мы хотим работать над будущим океана», — со смехом говорит Фарнсворт.