Вулканом навеяло: Тепло извержения

Массивные извержения вулканов не раз приводили к катастрофическим последствиям в глобальном масштабе. Их сила позволяет менять климат всей планеты на целые тысячелетия.

Периоды глобального потепления не раз случались на Земле и раньше. К примеру, около 55 млн лет назад средние значения температуры подскочили на 5О С и продержались на этом уровне в течение почти 170 тыс. лет. Тысячи видов примитивных организмов не сумели адаптироваться к изменениям и вымерли. Но это же стимулировало беспрецедентный рост растительности и появление современных млекопитающих.

До недавнего времени оставалось неясным, что же послужило причиной того Позднепалеоценового термального максимума (ПТМ) – лишь теперь высказано обоснованное предположение о том, что причиной тому могли быть масштабные извержения подводных вулканов. Они насытили атмосферы триллионами тонн метана, создающего куда более сильный парниковый эффект, чем углекислый газ.

Первые свидетельства этому появились около 5 лет назад, когда ученые проанализировали образцы, полученные бурением дна Норвежского моря – по совпадению, неподалеку от Исландии, чья вулканическая жизнь так живо интересовала нас в прошлые недели (читайте: «Шум и пепел»). Здесь, на глубине обнаружилось до 700 кратеров погасших вулканов диаметром более 1 км. Морское дно просто усыпано ими, как огромными веснушками – и, похоже, некогда здесь творились такие события, по сравнению с которыми вся человеческая история кажется пшиком. Тем более что кратеры эти расположены в области, под которой имеются известные естественные резервуары метана.

Исследование проб со дна Норвежского моря сегодня продолжает группа Хенрика Свенсена (Henrik Svensen). Особенно заинтересовали их обнаруженные в этих отложениях кристаллы циркония. Разумеется, кристаллы эти содержат отнюдь не идеально чистый цирконий. В следовых количествах здесь присутствуют и другие тяжелые элементы, в том числе уран и свинец. Проанализировав относительное содержание различных изотопов этих примесей в кристаллах, ученые подтвердили, что они образовались как раз в начале ПТМ, около 55 млн лет назад. Эти кристаллы могли сформироваться лишь в ходе вулканической деятельности – а значит, с началом ПТМ действительно совпала масштабная серия извержений.

Магма, вырываясь из жерла, раскаляла окружающие осадочные породы, что приводило к высвобождению из них метана и масштабным выбросам этого парникового газа в атмосферу. Планета разогрелась и не остывала на протяжении почти 200 тыс. лет.

Впрочем, далеко не все коллеги согласны с выводами группы Свенсена. Американский геохимик Алан Кауфман (Alan Kaufman) считает, что торопиться не стоит. По его мнению, несмотря на то, что начало того глобального потепления совпало с массовыми извержениями, из этого еще не следует, что они послужили ему причиной. Это еще необходимо доказать. Проблема в том, что пока трудно оценить реальные объемы метана, которые могли высвободиться в результате этого процесса. А значит, нельзя однозначно и сказать, насколько повлияли вулканы на подогрев планеты.

Впрочем, еще более интересную загадку представляет собой вопрос о том, что подогревало молодую Землю в ту пору, когда Солнце еще не набрало своей теперешней мощи – ведь это что-то тем самым подарило жизнь нашей планете.

На астероиде Фемида 24 подтверждено наличие льда

Две группы астрономов представили ИК-спектры астероида 24 Фемида, особенности расположения полос поглощения в которых можно объяснить только присутствием льда и органических веществ.

Долгое время астероиды, находящиеся в поясе между Марсом и Юпитером, считались каменистыми объектами, на поверхности которых лёд, испытывающий серьёзное воздействие солнечного излучения, не задерживается. Формирующиеся за орбитой Нептуна в поясе Койпера и облаке Оорта кометы, напротив, должны содержать большие объёмы льда и постепенно приобретать хвосты из испаряющихся веществ и пыли при сближении с Солнцем. В 2006 году стройность этой системы была нарушена: учёные обнаружили в поясе астероидов небольшие объекты с хвостами, напоминавшими кометные.

Для того чтобы определить состав этих «комет главного пояса», астрономы провели наблюдения 200-километрового астероида 24 Фемида, от которого откололись два кометоподобных объекта, изученные в 2006-м. Стоит заметить, что у специалистов уже имелись весьма надёжные свидетельства того, что на астероиде есть водяной лёд.

Обе группы использовали ИК-телескоп НАСА IRTF, установленный на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи. Авторы первой работы, американцы Эндрю Ривкин (Andrew Rivkin) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и Джошуа Эмери (Joshua Emery) из Университета Теннеси в Ноксвилле, сняли семь спектров за шесть лет, каждый раз наблюдая разные грани астероида. Во всех спектрах выделяется полоса поглощения на длине волны около 3,1 мкм, которая прямо указывает на водяной лёд, а в диапазоне 3,3–3,6 мкм обнаруживается полоса, соответствующая органическим веществам.

Эти данные подтвердила вторая группа исследователей, возглавляемая Гумберто Кампинсом (Humberto Campins) из Университета центральной Флориды (США). 23 января 2008 года учёные следили за астероидом в течение целых семи часов, что составляет 84% его периода вращения, равного 8,37 дня.

24 Фемида удалён от Солнца «всего» на 479 млн км, и объяснить присутствие льда на большей части его поверхности оказалось непросто. «В этой области астероиды имеют среднюю температуру в 150–200 К, а значит, поверхностный лёд должен сублимироваться за несколько лет, — отмечает не принимавший участия в исследованиях астрофизик Генри Се (Henry Hsieh) из Университета королевы в Белфасте (Ирландия). — Сложно увязать это с теми миллиардами лет, которые 24 Фемида провёл в поясе астероидов». По предположению учёных, под поверхностью объекта находятся защищённые от Солнца запасы льда, который выходит наружу при столкновениях астероида с некрупными телами, сохраняя тем самым целостность ледовой оболочки.

Полученные результаты свидетельствуют в пользу гипотез о том, что воду и органические вещества на Землю доставили астероиды и кометы. Теперь специалистам необходимо выяснить, насколько часто встречаются астероиды, похожие на 24 Фемиду, попытаться достать образец льда и определить соотношение дейтерия и водорода в нём. Если оно будет соответствовать земному, упомянутые гипотезы приобретут новых сторонников.

Впрочем, 24 Фемида, если он сформировался вместе с кометами за орбитой Нептуна и через некоторое время переместился ближе к Солнцу, может оказаться нехарактерным для пояса астероидов объектом. Такой вариант развития событий согласуется с моделью Ниццы, предложенной в 2005 году. В этой модели, которую признают далеко не все, рассматривается миграция планет-гигантов Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — после их формирования.

«Как бы там ни было, чётко отделить астероиды от комет становится очень трудно», — заключает г-н Ривкин.