«Происхождение. Как Земля создала нас»

Историю людей меняли не только новые технологии, войны или политические решения — на нас повлияли тектонические процессы, изменение климата, океанских и воздушных течений и другие события планетарного масштаба. В книге «Происхождение. Как Земля создала нас» (издательство «АСТ»), переведенной на русский язык Анастасией Бродоцкой, популяризатор науки Льюис Дартнелл рассказывает о роли геологических процессов в истории человеческого вида и о том, как они до сих пор определяют наш рацион, образ жизни и глобальные проблемы. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным массвому пермскому вымиранию и особенностям нашей планеты, которые сделали ее более устойчивой к подобным катастрофам.

Огонь и известняк

До сих пор мы исследовали, как породы вроде известняка и мела определяют ландшафты и дают строительные материалы — камень как таковой и ингредиенты для цемента и бетона. Мы строим здания из этих материалов, чтобы защититься от стихии, однако само возникновение органических пород, вероятно, помогло защитить жизнь на Земле от катастрофических массовых вымираний.

Один из величайших катаклизмов в истории жизни на нашей планете произошел на рубеже пермского и триасового периодов, 252 миллиона лет назад. Массовое пермское вымирание произошло в момент, когда вся суша на планете была соединена в сверхконтинент Пангею, и это было, безусловно, самое страшное массовое вымирание за все полмиллиарда лет существования сложных организмов на Земле. Ископаемые находки показывают, что в результате этого апокалипсиса погибло около 70 процентов всех сухопутных и до 96 процентов морских видов, и на восстановление биологического разнообразия на планете ушло почти 10 миллионов лет. Как будто кто-то взял и стер все, что было написано на глобальной доске, что еще и знаменовало фундаментальную смену характерных земных форм жизни: эра «старой жизни» (палеозой) сменилась эрой «средней жизни» (мезозой), в которой на планете главенствовали динозавры и голосеменные хвойные деревья^*.

Как полагают, причиной Великого пермского массового вымирания стали массивные выбросы лавы. В результате череды мощнейших извержений высвободился общий объем, вероятно, в 5 миллионов кубических километров жидкой лавы, которая растеклась на сотни километров, покрыв огромные площади земли морями раскаленной породы; затем она остыла и превратилась в обширные регионы базальта^**. Поскольку эти регионы заливались лавой много раз подряд, возникло несколько слоев базальта. Сегодня мы наблюдаем их в виде, например, Сибирских трапп: это просторные гористые плато из сотен слоев, чьи склоны напоминают лестницы, поэтому и названы голландским словом «траппа», означающим «лестница» ^***.

При таких мощных извержениях вулканов в атмосферу выбрасывались большие объемы углекислого газа. Более того, геологи считают, что магма, вырвавшаяся на поверхность, чтобы создать Сибирские траппы, вероятно, была перенасыщена вулканическими газами, и на то было две причины. Полагают, что когда из глубины земных недр в Сибири поднялся мантийный плюм, он расплавил часть древней океанической коры, которая до этого оказалась поглощена при субдукции плит. Эта переработанная кора была богата летучими химическими соединениями и поэтому при нагреве выделила большое количество газов. Кроме того, по всей видимости, эти жидкие базальты на пути к поверхности сквозь земную кору встречались со стратами вроде угольных пластов, которые магма спекала при высоких температурах, отчего также выделялись газы.

Поэтому вероятно, что поначалу лава, создавшая Сибирские траппы, излилась на поверхность не в результате знакомых нам сегодня извержений вулканов: в тот раз все началось с мощной газовой отрыжки из чрева Земли. Огромные объемы углекислого газа, вырвавшиеся в результате в атмосферу, вызвали сильнейший парниковый эффект. Температура на поверхности Земли стремительно возросла, вода в океанских глубинах лишилась кислорода, отчего все живое на морском дне просто задохнулось. Из недр земли вырвались и другие вредные вулканические газы — хлористый водород и сернистый газ, — которые поднялись высоко в стратосферу. Выброс хлористого водорода должен был сильно повредить озоновый слой, отчего губительным ультрафиолетовым лучам солнца стало легче достигать поверхности нашей планеты. А сернистый газ, по-видимому, отчасти блокировал солнечный свет (препятствуя развитию фотосинтезирующих форм жизни и им подобных, которых он поддерживает), а затем выпадал из атмосферы в виде кислотного дождя.

Все эти многообразные бедствия в конце пермского периода вызвали стремительный коллапс экосистем по всей планете и запустили самое масштабное массовое вымирание в истории сложных организмов на Земле. Причем так бывало не только в пермский период: излияния жидкого базальта происходили и около 200 миллионов лет назад, на переломе между триасовым и юрским периодом, и считается, что это тоже вызвало массовое вымирание, которое расчистило дорогу динозаврам, и в результате они стали доминирующими сухопутными животными.

Но тогда произошла одна любопытная вещь. После пермского и триасового вымирания случались и другие крупные излияния базальта, однако ни одно из них, похоже, не запустило подобных массовых вымираний. Видимо, что-то на планете изменилось и она стала гораздо более устойчивой к потенциально катастрофическим последствиям мегаизвержений^****.

Два крупных излияния лавы, или эффузии (около 60 и 55 миллионов лет назад), создали и Северо-Атлантическую магматическую провинцию, когда Северная Америка отделилась рифтом от Евразии, что стало последним разрывом в истории Пангеи. Базальтовые породы, оставшиеся после этого события — «Мостовая гигантов» в Северной Ирландии и соответствующий ландшафт в Восточной Гренландии, состоящий из колонн четкой геометрической формы, — разделились при возникновении Северного Атлантического океана. Возможно, во время пермского вымирания излилось даже больше лавы, чем при возникновении Сибирских трапп. И подобно базальтам вулканического происхождения в пермский период магма, которая создала Северо-Атлантическую магматическую провинцию, прошла сквозь осадочные породы с высоким содержанием летучих соединений, залегавшие под поверхностью, в результате чего при их нагревании выделилось много углекислого газа вдобавок к тому, который высвободила вулканическая лава как таковая.

Однако все эти события не вызвали массовых вымираний. Да, для земного климата это было потрясение, и вторая фаза 55 миллионов лет назад совпала с палеоцен-эоценовым термическим максимумом, который мы рассмотрели в главе 3. Но хотя в результате этих катаклизмов и вымерли многие глубоководные виды, все это, видимо, лишь подхлестнуло стремительную эволюцию трех главных отрядов млекопитающих, которые преобладают на суше в наши дни: парнокопытных, непарнокопытных и приматов.

Какие же особенности Земли, появившиеся после юрского периода, сделали нашу планету настолько устойчивее к массовым вымираниям в результате крупных базальтовых излияний?

Один из важнейших факторов — это опять же распад Пангеи. Сверхконтиненты в целом не способствуют очистке воздуха от углекислого газа. Большие площади суши в центре сверхконтинента, лежащие далеко от моря, становятся очень засушливыми из-за небольшого количества осадков. Это означает, что эрозия горных пород требует меньше CO₂, к тому же возникает меньше рек, которые переносят осадки и питательные вещества в океан, чтобы удобрять морское дно и вызывать рост планктона, и все это также подавляет биологический механизм абсорбции CO₂. Вот почему в последние 60 миллионов лет, после окончательного распада Пангеи, планета стала гораздо лучше извлекать из атмосферы углекислый газ, попавший туда в результате масштабного выброса лавы. Но дело, разумеется, не только в этом. Геологический механизм снижения количества углекислого газа в атмосфере — эрозия гор — действует очень медленно. Так что внезапное повышение CO₂, вызванное возникновением огромной магматической провинции, запустило бы массовое вымирание значительно быстрее, чем эрозия горных пород успела бы понизить его уровень. Видимо, важнейшим фактором здесь послужил резкий биологический переход.

В начале мелового периода, около 130 миллионов лет назад, кокколитофоры распространились из мелководья континентальных шельфов в открытый океан, где стали жить в виде планктона. Примерно тогда же фораминиферы с кальцитовыми раковинами тоже переселились из ареала обитания глубоко на морском дне в поверхностные слои океанских вод. В результате местом обитания планктона, который производил кальцитовые раковины, стало не только мелководье вокруг континентов, но и открытый океан как таковой. Когда раковины мертвого планктона — кокколитофор и фораминифер — сыпались на морское дно, из них формировались осадки нового вида, и известняк образовывался не только на шельфах, но и на океанском дне. Эти морские обитатели гораздо лучше приспособились извлекать углекислый газ из атмосферы, связывать его и превращать в органические породы глубоко на дне. И с тех пор уровень углекислого газа на нашей планете устойчиво понижается.

Теперь даже в тех случаях, когда происходили извержения базальта и в атмосферу попадали большие количества углекислого газа, океанический планктон, формировавший известняк, выкачивал его из воздуха гораздо быстрее любых геологических процессов. Поэтому с начала мелового периода у Земли появился мощный компенсационный механизм, позволявший быстро уравновешивать резкие всплески вулканического углекислого газа, прежде чем он запустит неукротимое потепление и массовые вымирания. Поэтому, когда 55 миллионов лет назад палеоцен-эоценовый термический максимум повысил уровень углекислого газа и температуру на планете до катастрофических величин, жизнь на Земле спас планктон.

Так что и осадочные породы Белых скал Дувра, и известняковый фасад штаб-квартиры ООН могут служить нам напоминанием о глубокой взаимосвязи всего происходящего на Земле во все времена, которая и создала мир, в котором мы живем.

Подробнее читайте:
Дартнелл, Льюис. Происхождение. Как Земля создала нас / Льюис Дартнелл ; пер. с английского Анастасии Бродоцкой — Москва: АСТ, 2022. — 352 с.