Геологический термометр

Известный физик и астроном Гарольд Юри в 40-х годах проводил эксперименты с изотопами кислорода. Эти изотопы, например самые распространенные 0¹⁶ и 0¹⁸, во всем похожи друг на друга, но второй тяжелее, и этого достаточно, чтобы в природе в некоторых случаях происходило их разделение, накопление одного относительно другого. Один из таких случаев - это уже знакомая нам реакция, используемая живыми организмами моря для построения своих скелетов и панцирей-раковин, - кристаллизация карбоната кальция CaCO₃. Редкий, более тяжелый, а значит, несколько более энергичный изотоп 0¹⁸ легче переходит в кристаллы, его больше накапливается в раковинках, чем в окружающей воде. Но самое интересное другое. Изотоп этот концентрируется в раковинах животных несколько сильнее при нуле градусов, чем, скажем, при двадцати пяти градусах Цельсия. "В моих руках внезапно оказался геологический термометр", - писал Г. Юри в 1946 году. Прошло десять лет, прежде чем градусник прошлого заработал. Он подтвердил существование низких температур в районе пермокарбонового оледенения в Австралии и очень теплых условий в мелу. Те самые меловые отложения, которые были образованы фораминиферами и другими раковинными организмами и вызвали пятую атмосферную революцию на Земле, сами рассказали о своем житье-бытье.

Температура в течение мела менялась, но все время была гораздо выше современной, даже в глубинах океана. Особенно интересными оказались измерения древних температур по анализам пресноводных, озерных ракушек. Дело в том, что озера равномернее прогреты, чем моря, их температура ближе к температуре воздуха. Значит, показания озерных организмов достовернее рассказывают о климате. Температурные записи, прочитанные в пресноводных североамериканских известняках, показаны на рисунке: триста четырнадцать анализов нарисовали плавную синусоиду содержания тяжелого изотопа. Возрастая от девонского периода (а возможно, еще с кембрия - третьей революции) до революции пермокарбона (температура падает), содержание 0¹⁸ вновь достигло девонского уровня именно в мелу. С тех пор температура опять понижалась, и к нашим дням при всех ее колебаниях она упала уже на пятнадцать градусов; и, судя по рисунку кривой, нас, возможно, ждут впереди еще большие холода. Нынешнее небольшое потепление, считают географы, которое может продлиться и десятки, и сотни тысяч лет, является "межледниковьем"; следующий этап наступления ледников, судя по показаниям пресноводных известняков прошлого, может превзойти все предыдущие, если... если в дело не вмешается шестая атмосферная революция, вызванная в наши дни успехами человеческой цивилизации. Но об этом несколько дальше. Здесь только нужно подчеркнуть: молодая наука об изотопах и их приключениях в истории Земли - ядерная геология сделала лишь первые шаги и от нее можно еще ожидать очень много интересного - откровений как о прошлом, так и о будущем нашей планеты.

Так меняются климаты в Северной Америке в ходе геологической истории, судя по содержанию тяжелого изотопа кислорода в озерных известняках

Меловое потепление само по себе загадочно: почему недостаток CO₂, проявлявший себя в другие эпохи, в мелу никакого действия на климат не оказал? Но для нас сейчас важнее другое - в мелу было тепло. И не отсюда исходила опасность для благоденствующих пока, но обреченных на вымирание групп животных и растений.