Пыль. История современного мира в триллионе пылинок - Джей Оуэнс

Звучит все это пугающе знакомо, именно поэтому геологи прилагают такие усилия, чтобы пробурить ледяные щиты. Измерить древний климат Земли – значит нарисовать возможную карту будущего. Как все устроено на более горячей планете, где в атмосфере больше углекислого газа? Сколько там осадков? Куда дуют ветры? И что они переносят: пустынный песок или саванную пыльцу? Геолог Ричард Б. Элли говорит, что это можно сравнить с расшифровкой «руководства по эксплуатации» Земли. «Земля и вода, воздух и лед, почва и растения – если мы сможем выяснить, как они связаны и друг от друга зависят, то, возможно, сумеем принимать мудрые решения по глобальным вопросам», – отмечает он[544]. Земля и вода, воздух и лед, почва и растения – а еще пыль. Она – активная часть системы Земли и вовсе не инертна.

Но пока все же давайте сфокусируемся на ледяных кернах – этих хрупких хрониках, где содержатся ужасающие сведения о нашем прошлом и, как следствие, будущем (соответственно, и о наших неотложных обязательствах в настоящем). Они прекрасны, труднодоступны, ведь их добывают в самых экстремальных местах планеты, и чрезвычайно редки. На момент написания книги удалось извлечь всего лишь 22 керна полной длины – от поверхности до коренной породы[545]. Керны невообразимо ценны, ведь они – объектив высокого разрешения, который показывает системы Земли из прошлого. От этого зависит моделирование климата. Без этих точных ежегодных данных было бы невозможно делать прогнозы.

* * *

Извлечь 10-сантиметровый керн из трехкилометровой скважины не так уж просто. Эрик Вольфф руководит программой ледяных кернов в Британской антарктической службе (БАС) уже 30 с лишним лет. Он – ветеран экспедиций: провел два исследовательских сезона в Гренландии и шесть – в Антарктиде. По словам Эрика, у большинства ледяных кернов есть так называемая хрупкая зона, которая «норовит лопнуть», поскольку пузырьки воздуха расширяются при резком изменении давления[546]. Но из-за других участков Вольфф тоже переживает: боится, что керн уронят. Он знает, что это иррациональный страх, ведь кристаллы под давлением так спрессовались за тысячи лет, что «можно спокойно встать на любой конец трехметрового фрагмента – и ничего». Просто этот лед настолько драгоценный, что кажется хрупким.

Сразу после извлечения из скважины каждый фрагмент доставляется в полевую лабораторию, построенную прямо на ледяном щите. Бригады полевых логистов с помощью снегоочистителей роют траншеи и снежные пещеры глубиной до 6 метров. Это своего рода перерабатывающие предприятия, где керн хранится при комфортной температуре – 20 °C и защищен от солнечных лучей. Работа идет круглосуточно, люди трудятся посменно. Технологическая линия из десятка ученых осматривает, фотографирует, режет и измеряет каждый кусок льда. Одни фрагменты плавят для определения химического состава, у других измеряют электропроводность для анализа примесей. И без того узкий керн распиливают вдоль на несколько секций (5–12), чтобы можно было провести различные исследования и разослать образцы ученым по всему миру. Но хотя бы одну секцию оставляют в хранилище в Антарктиде – на всякий случай. «Вдруг на ледоколе сломаются все холодильники».

В лаборатории, будь то штаб-квартира Британской антарктической службы в Кембридже, Национальная лаборатория ледяных кернов США в Денвере или Институт Нильса Бора в Копенгагене, делают первый шаг в анализе керна. Это построение временной шкалы. Датирование верхних, более молодых частей может оказаться таким же простым занятием, как подсчет колец на пеньке. На Гренландский ледяной щит снег падает круглый год, но летом он нагревается под солнцем и сублимируется (то есть превращается изо льда сразу в водяной пар), оставляя после себя крупные воздушные кристаллы инея [547].

Таяние на центральном ледоразделе, где бурят скважины, событие довольно редкое. Раньше оно происходило раз в несколько веков. А вот за последнее десятилетие случилось трижды. В частности, из-за этого 14 августа 2021 года выпал беспрецедентный дождь. Он замерз и образовал характерный твердый ледяной слой. Чтобы визуально зафиксировать эту стратиграфию, срез ледяного керна гладко отполировали, а затем запечатлели полосы с помощью линейного сканера. Более бледные полосы свидетельствовали о присутствии минеральной пыли, занесенной на Гренландский ледяной щит в последнюю ледниковую эпоху. Твердый, плотный лед выглядит темнее. В глубине, по мере того как снег прессуется в ледниковый лед, его слои все труднее различить невооруженным глазом. Анализ продолжился. Ученые проверяли электропроводность растопленного керна, чтобы измерить примеси и найти слои зимней пыли, или искали перекись водорода, которая образуется только в результате реакций, вызванных летним солнечным светом. Между тем, математические модели потока помогали оценить взаимосвязь между ледниковым периодом и глубиной.

Пыль играет решающую роль в определении хронологии ледяных кернов. После извержений вулканов на льду могут оставаться желтоватые пятна или осколки тефры. На ледяном керне WAIS из Антарктиды есть заметная коричневато-черная линия около сантиметра шириной. Это след огромного извержения, которое произошло больше 20 тыс. лет назад и после которого лед, по всей видимости, полностью покрылся толстым слоем пепла.

«Извержения вулканов невероятно полезны при датировании, поскольку можно связать их с уже точно датированными ледяными кернами», – говорит Лиз Томас. Таким образом, можно увидеть, какой участок льда вписывается в имеющиеся данные. «В последнее время получается находить и исторические связи, – продолжает Томас. – Например, мы знаем, когда извергался вулкан Тамбора [1815] или Кракатау [1883]. А еще у нас есть данные о том, насколько сильным и продолжительным было извержение, – и мы можем связать их с тем, что видим на ледяном керне». Особенно полезным вулканический мусор оказывается в Антарктиде, поскольку там выпадает гораздо меньше снега, чем в Гренландии, то есть годовые слои льда там тоньше и могут быть менее отчетливыми.

Крупное извержение вулкана выбрасывает в стратосферу кубические километры измельченной породы. Она облетает планету в воздушных потоках высокого уровня и приземляется на каждый ледяной щит, что позволяет ученым сопоставить ледяные керны с противоположных концов Земли. Благодаря двум конкретным слоям пыли (один слой – тефра, другой – пепел), появившимся после извержений исландских вулканов Саксунарватн и Ведде 10–12 тыс. лет назад, установилась связь между ледяными кернами Гренландии и находками осадочных пород по всей Северной Атлантике. После 1945 года взрывы атомных бомб выполняют похожую функцию, поскольку их радиоактивные изотопы имеют характерные особенности. Таким образом, пыль прочерчивает геологам общие «горизонты», связывает объекты через огромные расстояния – как в пространстве, так и во времени. Можно сказать, это своего рода палеокоммуникация, которая позволяет геологическим архивам общаться между собой.

Как только ледяной керн превращается в тщательно размеченную временную шкалу, можно выяснять, что он может рассказать нам о климате и экологических системах в тот или иной