Мел и геологическое будущее

Странное время - мел. Он не был сухим: от него не осталось залежей солей, этих верных признаков аридного, как говорят географы (сухого и жаркого), климата. Он не был беден растениями. Климат в мелу был просто роскошный: теплый, в меру влажный. Но гигантский меловой период, длившийся семьдесят миллионов лет, оставил нам очень мало (в десятки раз меньше, чем карбон или третичный период) залежей каменного угля. Возможно, это объясняется геолого-географическими причинами: в мелу было мало болот и мелких пресных озер, в которых идет первый этап угленакопления - образование торфа.

И тем не менее именно здесь нам придется поговорить об угле, который откладывался в перми, карбоне и третичном периоде. И еще о геологическом будущем.

Геологическое будущее. Есть ли нам до него дело? Такая постановка вопроса в наше время может вызвать только возмущение. XIX век, хищнический век пара и электричества, давно позади, и сейчас мы все, конечно же, непрерывно думаем, как бы не оставить потомкам отравленных рек и океанов, истощенных почв, лесов, недр. Правда, раздумья наши не очень сильно мешают нам пока делать и то и другое - травить и истощать.

Мы думаем. Например, считаем и пересчитываем запасы горючих ископаемых, и у нас получается, что скоро, то ли в конце этого столетия, то ли еще через сто лет, их станет катастрофически не хватать, а потом и вовсе придется переходить на ядерную энергетику.

И вот, оказывается, думали мы вовсе не о том: проблемы последней тонны угля не существует. На этом стоит остановиться, чтобы показать, что важно не только думать, но думать в квадрате, то есть думать о том, как думать о будущем.

С. М. Григорьев, видный специалист в области химии и геологии горючих ископаемых, оценил мировые запасы ископаемых в 24,5•10¹⁴ тонн "условного топлива" (то есть некоего среднего топлива, не разделенного на угли разной калорийности, нефть, газ, сланцы и т. д.). Основная часть этой массы углерода и углеводородов - результат деятельности растений, которые, используя свет солнца, миллионы лет перерабатывали углекислоту (с водой) в углерод и кислород. Не нужно, конечно, думать, что растения при фотосинтезе буквально разлагают углекислый газ на углерод и кислород. Реакция протекает так, что кислород в действительности отщепляется от молекулы воды. Вот эта реакция (в ней кислород воды - меченый) :

Так что здесь не расщепление углекислого газа на углерод и кислород, а сложная реакция с образованием углеводородов, снова воды и чистого кислорода. Но количество новообразованного кислорода строго эквивалентно пущенной в дело углекислоте, и в этом смысле выражение "углекислота идет на образование кислорода" соответствует истине. Почти чистый углерод в залежах угля образуется не сразу, а постепенно, из клетчатки погибших растений в условиях бескислородного хранения. Именно в такие условия попадает в болотах торф, который потом становится углем.

Так или иначе, сжигая уголь, мы в какой-то мере совершаем обратный процесс. И поскольку практически весь кислород атмосферы - продукт фотосинтеза, то, по идее, сжигая последнюю тонну угля, мы уничтожим и последнюю тонну атмосферного кислорода. Неприятная перспектива... Но на самом деле все еще хуже. Атмосфера - не очень надежное хранилище. Кислород медленно, но неотвратимо диссипирует, теряется в космическом пространстве. Он вступает в прочные химические связи с горными породами. Вот и получилось, что сейчас в земной атмосфере лишь одна пятая часть того кислорода, что был выделен растениями Земли за всю геологическую историю. Выходит, если бы когда-нибудь использовали последнюю тонну кислорода, на Земле осталось бы еще столько горючих ископаемых, что хватило бы еще на четыре таких же цивилизации, как наша. Только сжигать уголь им было бы уже нечем. Дышать им тоже было бы нечем.

Но все это, конечно, будет в том случае, если человечество не перейдет на другие способы хозяйствования. Иначе говоря, перед нами встает призрак шестой атмосферной революции - техногенной. Основные ее черты - уменьшение количества кислорода в воздухе и резкое увеличение количества углекислого газа.

Уже сейчас мы используем двенадцать миллиардов тонн кислорода в год - пять процентов того количества, которое производят за год леса Земли (в основном тропические джунгли) и водоросли океана. Вроде бы немного. Но эти пять процентов берутся, так сказать, из основного капитала, ибо весь воспроизводимый растениями кислород природа давно распределила между своими детьми - летающими, ползающими, ходящими тварями. И вот некоторые ученые, обеспокоенные перспективами шестой революции, уже поговаривают, что, по их подсчетам, половина углекислого газа, выделяемого нашими топками, уже не усваивается растениями суши и моря, а накапливается в атмосфере и начинает вытеснять свободный кислород. За сто лет технологической эры количество углекислого газа в нашем воздухе должно было возрасти на семь процентов. Но возросло ли в действительности - об этом сейчас идут горячие споры. Если да, если углекислый газ действительно замещает в воздухе кислород, то тяжелые последствия этого процесса уже должны начать проявляться. Довольно сильное потепление климата в первой половине века некоторые ученые связывают именно с этим процессом: количество СО2 растет - возрастает парниковый эффект. Тогда еще в этом веке начнут таять льды Антарктиды и Гренландии.

Может быть, это хорошо: освобождаются новые земли? Да, но при этом уровень океана повысится чуть ли не на сто метров, самые плодородные и густонаселенные равнины, миллионные города будут затоплены. Исчезнут горные ледники - исчезнут, иссякнут реки, берущие начало с гор, пустыня двинется в наступление. Что-то вроде нового засушливого, катастрофического пермотриаса начнется на планете - и это задолго до того, как начнет не хватать кислорода.

Но не рано ли бить тревогу, спрашивают другие ученые. Потепление, начавшееся в начале века, в середине его явно прекратилось и сменяется похолоданием. А новые, более точные измерения содержания углекислоты в воздухе не показывают как будто его увеличения... Куда же она девается?

Тут-то и выступает на сцену великий "хронобиогеоценоз". Нас избавляют пока от парникового перегрева огромные массы известняков, накопленные в меловом периоде. Помните, особенность пятой атмосферной революции была в том, что меловые фораминиферы совершали насилие над природой - откладывали карбонат кальция в условиях недостатка углекислого газа? Из-за этого океаны мира насыщены растворенным карбонатом кальция, а значит, являются активным поглотителем углекислоты. Как? Очень просто. По химической реакции :

То есть образуется бикарбонат, хорошо растворимая соль, способная накапливаться в океане сколь угодно долго. Эта реакция - на нее стоит поглядеть попристальнее - осуществляет великое карбонат-бикарбонатное равновесие в природе. Благодаря этой реакции в течение тысяч лет будет поглощаться углекислота, сколько бы мы ее ни производили. Она же в иные времена, в условиях недостатка CO₂, не давала растениям умирать от углеродного голода. При этом шел обратный процесс;

Так одна эпоха помогает другой и не дает погибнуть жизни на нашей планете, главное условие существования которой - Великое Равновесие.

Но реакция углекислого равновесия не решает проблемы кислорода. Мы не задохнемся от духоты и избытка двуокиси углерода, но кислород? Надолго ли его хватит при теперешнем нашем образе жизни, при нынешних темпах его уничтожения? В 2050 году будет, по подсчетам, сжигаться весь кислород, производимый растениями. Нашим легким не останется ничего другого, как дышать невосполнимыми основными запасами. А как быстро они иссякнут? Довольно скоро... В прошлом веке было подсчитано, что кислорода в атмосфере - на восемьсот тысяч лет дыхания. Но воздух - это не кислородная подушка, а смесь газов. Уже при двадцати процентах кислорода по весу (сейчас двадцать три и две десятые) в воздухе человек угнетен, он практически не может работать. Самое большее, на что можно еще пойти (если это очень уж нужно), - это понизить концентрацию кислорода в атмосфере до двадцати двух процентов. Это и произойдет, когда иссякнут все разведанные на сегодня запасы горючих ископаемых. Но может быть, еще раньше? Ведь загрязнение воды, воздуха, эрозия почв нарушают работу фабрики фотосинтеза, уничтожают леса, травы, водоросли. Тропические леса, главная фабрика кислорода, безжалостно вырубаются. С какого-то момента (и момент этот не за горами) сжигать уголь, нефть и газ вообще будет нельзя. Иначе еще одна фантазия писателя А. Беляева станет реальностью. Призрак "продавца воздуха", пусть не в буквальном, а в образном смысле, может нависнуть над миром.

Все это, конечно, крайний, но возможный случай. Меры принять можно и нужно. Например, уже в начале следующего столетия лучше отказаться от сжигания мусора, от тепловых электростанций как главных источников энергии. Когда вопрос касается основного - воздуха, лучше принять меры заблаговременно. Шестой атмосферной революции не должно быть!