Оледенения в истории планеты

Для прояснения ситуации с оледенениями ещё раз обратимся к механизму выброса планеты Солнцем. Тороид получает от «родителя» общий импульс, складывающийся из нескольких составляющих, а именно: тороидального вращения вещества, движения от «родителя» (удаления для занятия соответствующей орбиты), движения по орбите и осевого вращения. Последняя составляющая обусловлена несимметричностью выброса прототороида. Все ли движения мы перечислили? Очевидно, нет. Может ли только несимметричность выброса быть причиной получения импульса, определяющего вращение тороида в плоскости меридионального сечения? Такую возможность следует считать маловероятной, поскольку вращающийся массивный «тороид-гироскоп» способен долго сохранять неизменность положения оси вращения.

Но мы не учли должным образом силы, выбросившие тело из недр звезды. Конечно, это классические магнитные силы. Именно они (совместно с воздействием, обусловленным несимметричностью выброса) сообщают выталкиваемому первичному тороиду-магниту мощный импульс, стараясь развернуть «рождённого» для последующего соединения (см. раздел о магнетизме). Этот импульс и определяет вращение планеты в меридиональной плоскости (рисунок 19-1). Логично предположить, что масса со слабым вихревым вращением будет слабо и отталкиваться, долго оставаясь повёрнутой к «родителю» концом оси вращения. Возможно в качестве такого «слабого ребёнка» следует рассматривать Меркурий? Земля, как активная система, была «отпущена в свободное плавание» и заняла свою орбиту на фоне нормального функционирования. В таком аспекте ниже рассматриваются возможные этапы её космической палеодинамики. Но предварительно обратимся ещё к одному следствию меридионального вращения планеты.

По-видимому, при таком вращении поворот к Солнцу южным или северным магнитным полюсом означал изменение силы взаимодействия. На одном участке орбиты планета из-за притяжения могла ускорять своё вращение, на другом – тормозить. Всё зависело от совпадения направления вихревого движения материи планеты и масс Солнца. В любом случае, такое взаимодействие должно было служить причиной образования планетарной сети разломов, составляющих диагональную систему (см. раздел 15). При большой скорости меридионального вращения тела и наличии литосферы небольшой мощности разломообразование могло быть весьма интенсивным. Ротационный режим Земли, связанный с меридиональным её вращением, позволяет представить более логичную модель. Влияния лунно-солнечных приливов или прецессии земной оси явно недостаточно для корректного объяснения масштабных тектонических перестроек, увязки всех деталей.

Без наличия информации о динамике планеты на стадии выброса её звездой нельзя увязать и особенности дальнейшей эволюции. Примем скорость выброса не менее 437 км/с. Этого достаточно для очень быстрого вывода тела на некоторую орбиту. Значит, скорость меридионального вращения Земли была максимальной на большом удалении от Солнца (вначале планета могла находиться на расстоянии значительно большем, чем сейчас). Логичность можно отметить в том, что из принятых допущений следует устойчивость динамики системы. Уменьшение скорости меридионального разворота компенсируется приближением к Солнцу и снижением интенсивности вихревого вращения материи (общего магнитного поля каждого из объектов).

Изменения климата в виде интенсивных оледенений установлены для разных геологических эпох, в частности – по результатам реконструкции размеров и положения протоматерика Гондваны. Важными здесь являются следующие моменты.

1. Надёжно установленное в южной части суперконтинента допермское оледенение, следствием которого являются ледниковые отложения Антарктиды, Австралии, юга Африки и Южной Америки.

2. Наличие в пермско-триасовый период своеобразной «гондванской» флоры, резко отличающейся от флоры материков северного полушария. Представителями её являются главным образом виды глоссоптерид (Glossopteris). Широкое распространение этих голосеменных растений (по Н.М. Страхову – папоротников) было возможно только в пределах единого материка.

3. Распространение в пределах Гондваны теплолюбивых рептилий – Листрозаурусов. Большинство обломков костей? Листрозаурусов было найдено в Южной Африке, Южной Америке, а впоследствии и Антарктиде.

4. Сходство геологических структур, изученных сейчас на континентах. В прошлом единые структуры были разделены при раздвижении литосферы.

Кроме этого, подлежат реконструкции и более «молодые» масштабные процессы. Наиболее примечательным является хорошо изученное по распространению ледниковых отложений кайнозойское покровное оледенение северной части Евразии и Америки. Единодушного мнения у исследователей насчёт причин такого резкого глобального похолодания нет. В качестве наиболее вероятной чаще считается изменение параметров орбиты Земли, влияющее на сезонное и широтное распределение приходящего солнечного излучения [Океан сам по себе…, 1982]. Хорошо известны расчёты М. Миланковича, в 1920 году показавшего связь глобальных изменений климата с распределением солнечной энергии по поверхности Земли. Главными факторами он считал изменение наклона земной оси и расстояния до Солнца. С тех пор исследователи неоднократно соизмеряли расчёты с геологическими датировками, обнаруживая или хорошую, или не очень удовлетворительную сходимость.

В предлагаемой модели планета осуществляет разворот примерно от нулевого положения (когда ось вращения Земли почти совпадает с плоскостью будущей орбиты) до некоторого момента, после которого «земную динамику» можно представить более уверенно. Длительность в целом всего этапа, когда планета с некоторой скоростью осуществляла меридиональный разворот, принята за 36 миллионов лет. (Поскольку объективности в таком подходе минимум, возможное неравенство скорости разворота Земли в плоскости меридиана, как функцию различной активности планеты во времени, также учитывать не будем). Для географической привязки на рисунке 19-2 показано современное положение Африки и Австралии. Очевидно, скорость разворота системы не являлась и не является постоянной величиной. В этом легко убедиться, анализируя рисунок. Кроме быстрого разворота начальных этапов, как было отмечено, максимальное воздействие «родитель» оказывает на планету в положении, когда угол β равен 270 градусов, а вихревое движение материи тел встречное. Минимальное разворачивающее воздействие должно соответствовать ситуации, когда ось вращения перпендикулярна плоскости орбиты, а также в случае однонаправленного вихревого движения материи (варианты «Б» и «Е»). В указанных вариантах разворот тормозится более сильным притяжением со стороны Солнца по принципу взаимодействия разнополярных магнитных полюсов.

Можно считать, что первые несколько оборотов осуществляла ещё «тороидальная» планета (например, ситуация в вариантах «А» и «Б»). В дальнейшем формирующиеся континенты в зависимости от их местоположения относительно светила подвергались временному охлаждению и оледенению. Из рисунка видно, что наименее благоприятные условия для развития биосферы наступали в положении «лежащей на боку» планеты. Тогда полгода практически половина земного шара-тороида замерзала, а во вторую половину года всё замёрзшее бурно таяло (заваливая материалом селевых потоков не успевших спастись мамонтов). Возможно близкая ситуация наблюдалась в эпоху мощного «гондванского» (по данным А. Холмса в конце каменноугольного периода) оледенения (вариант «Г»). Трудно сказать, где был точно расположен эпицентр суперконтинента, подвергавшегося охлаждению. Это зависело как от его дрейфа, так и от положения оси вращения Земли. Тем не менее, уже проще объяснить тот факт, что «мощное покровное оледенение, охватившее чуть меньше 1/3 гондванской платформы, не было расположено в центре куполовидного плато, а занимало его южную часть, имея своим центром современные окраины Восточной Антарктиды» [Равич, 1972]. Отметим, что возможное быстрое осевое вращение «палеозойской Земли» также способствовало изменению интенсивности прогрева земной поверхности.

Дальнейший разворот «палеозойской планеты» привёл к потеплению, развитию «пермских глоссоптерид», а позже и «триасовых Листрозаурусов». В то же время планета относительно независимо функционировала с закономерной перестройкой своей динамической структуры, и в конце триасового – начале юрского периода начался раскол Гондваны со всеми вытекающими последствиями.

Невозможность мгновенной остановки движущегося массивного тела и, как следствие, дальнейший меридиональный разворот привели к улучшению условий накопления солнечного тепла земной поверхностью. Исчезли большие покровные ледники. Конец мезозойской и начало кайнозойской эр – это период интенсивного развития растений и животных, заселяющих и сушу, и водные пространства. Но к концу неогена планета, вероятно, в очередной раз «легла на бок» (рис. 19-2, вариант «Д»). И с этого момента динамическую историю планеты следует рассмотреть детальнее.

В самом деле, орбита Земли уже была достаточно приближена к светилу. Общие магнитные поля объектов были ещё достаточно интенсивными. Взаимодействие разнополярных вихревых полей могло обеспечить замедление скорости меридионального разворота Земли (рис. 19-3; вариант I). Но здесь важно ещё одно уже упомянутое выше обстоятельство. Полярная ночь дважды в год наступала ровно на половине «лежащей на боку» и всё медленнее вращающейся планеты. В это время хороший прогрев обеспечивался только в пределах «подсолнечных полярных областей» (рис. 19-3). После перемещения Земли по орбите на 90° прогретая часть шара остывала, а охлаждённая ещё не успевала прогреться. В этом положении тепло интенсивно поглощалось лишь поверхностью экваториальной части планеты (при её осевом вращении). Значит, можно предположить, что полярные области при таком положении оси вращения охлаждались сильнее. Фактором, усиливающим охлаждение, могла быть бльшая концентрация континентов в южной части планеты (на рисунке показан гипотетический приполярный материк). «Если область суши достигает в высоких широтах в поперечнике 500-600 км и более, над ней образуется антициклон с его незначительной облачностью, малой скоростью ветра во внутренних частях и незначительным количеством атмосферных осадков. Всё это, как показывают расчёты, добавочно снижает температуру на 10 °С, а это более чем достаточно для зарождения оледенения» [Курс общей геологии, 1976].

Поэтому, интенсивность охлаждения Земли не только увеличивалась от экваториальных частей к полюсам. Очевидно, такому положению соответствует более неравномерное распределение тепла по планете, ведь продолжительность периода «высокого солнца» также стала больше. Можно предположить, что улучшенному прогреву протоматерик подвергался лишь в секторе орбиты, с угловым размером примерно 120° (рис. 19-3; вариант II). Максимальное же разогревание поверхности Земли и бурное таяние ледников наступало, по-видимому, во время движения планеты в пределах 90-градусного сектора орбиты, когда царствовал «южный полярный день».

Кроме этого, планета, временно ориентированная осью вращения субперпендикулярно солнечной поверхности, при усиленном разогреве могла больше излучать полученную тепловую энергию в космическую материю. Значит, при той же интенсивности излучения звезды охлаждение Земли могло усилиться. Добавим, что ледники могли нарастать и сохраняться, пока планета в своём меридиональном движении поворачивалась на 90-100 градусов. При вертикальном (относительно плоскости эклиптики) положении оси вращения земная поверхность областей высоких широт (полярных) также получает минимум тепловой энергии. А далее через некоторое время ситуация повторилась. При ином расположении материков улучшились условия для зарождения северной полярной «шапки». Наступил очередной глобальный ледниковый период. Сформировалось обширное «северное ледовое кольцо». По данным изучения распространения конечных ледниковых морен южной границей наступления льдов в Европе была широта 50°, а в Северной Америке даже 38°.

Таким образом, моменты, характеризующие резкие различия в поступлении солнечной энергии, лучше всего использовать для геохронологических привязок. Действительно, будем считать, что при меридиональном вращении примерному максимуму оледенения Антарктиды соответствует горизонтальное положение земной оси относительно плоскости орбиты (вариант «Д» на рисунке 19-2). В 2006 году при расчёте продолжительности периодов для «очистки совести» автором максимальный возраст льдов Антарктиды (около 400 тыс. лет) был увеличен в 2 раза (до 800 тыс. лет). За прошедшее время появилась новая информация. Удивительно, но она не противоречит расчётам. Возраст антарктических льдов, поднятых с глубины 3200 м при бурении скважины, оценен в 800 тыс. лет (рис. 19-4). С другой стороны, «судя по абсолютному возрасту продуктов подлёдных вулканических извержений, ледники Антарктиды существуют, по крайней мере, 27 миллионов лет [Оллиер, 1984]. Учитывая возможность «сжатия геохронологических отметок», примем возрастные пределы как 2,7 (уменьшив в 10 раз 27 миллионов лет в оценках К. Оллиера) и 0,8 млн. лет. Тогда среднее значение составит 1,75 миллионов лет. При «повороте» оси на 246,5 угловых градусов (см. рис. 19-2) за 1,75 млн. лет скорость составит 0,51 угловой секунды в год (51^// в 100 лет). (При средней скорости разворота 0,51^//  в год до эпохи максимального оледенения Антарктиды планета должна была осуществить 13,5 оборотов, или 4860 угловых градусов). Учитывая, что при различных углах поворота оси воздействие Солнца на интенсивность такого движения неодинаково, можно допустить невысокую точность расчётов. Однако в этих оборотах без труда укладываются все эпохи оледенений, зафиксированные в соответствующих продуктах. Но что же происходит с планетой в настоящее время?

В «Геологическом словаре», призванном давать наиболее точную информацию о нашей планете, можно прочитать следующее. «Вращение Земли – движение земного шара вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом ε = 66°33^/45^// (для эпохи 1950 г.). Этот угол медленно изменяется (на 47^// в 100 лет)».

В книге «Мир географии: География и географы» (Г.И. Рычагов и др., 1984 г.) информация уже несколько другая. «Колебания земной оси происходят в интервале от 24°36^/ до 21°58^/. В настоящее время угол уменьшается на 0,47^// в год. Идентичное состояние повторяется через каждые 40 тысяч лет». Земная ось «вращения наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33^/20^//. Вследствие возмущающего действия со стороны планет этот угол медленно увеличивается (на 46^//,8 в столетие)» [Глазами учёного, 1963]. Понятно, что речь идёт об одном и том же движении. Простым совпадением или реальностью следует считать полученные близкие значения скорости разворота планеты? Действительно, второй момент, связываемый с образованием северного «ледового кольца» гипотетически может отстоять от современности на 239 400 угловых секунд (66,5°). Используя скорость разворота (0,51^// в год), получаем 469 412 лет. По-видимому, это не такое уж нереальное значение. Обратившись к рисунку из книги К.Ю. Еськова, обнаружим очень хорошее соответствие (рис. 19-5). «Время самого древнего четвертичного оледенения было установлено в Альпах и названо по р. Миндель «миндельским веком» [Курс общей геологии, 1976].

Полученные близкие значения скорости разворота планеты можно считать совпадением. Ведь использовав те же 1,75 миллионов лет в качестве срока существования антарктического ледникового покрова, мы резко ограничили время земного функционирования. Считать ли это правдоподобным, пока решить однозначно невозможно. Непонятно, как относиться к возрасту ледников, оценённому по результатам исследования микрофлоры (около 400 тыс. лет). С этих позиций даже 1,75 млн. лет – много. Тем не менее, есть возможность проверки реальности построений. Если во второй половине кайнозоя планета «лежала на боку», и больше охлаждалась антарктическая её половина, то противоположное полушарие находилось в более благоприятных условиях. Очевидно, этот период должен примерно соответствовать по времени ситуации, изображённой на рисунке в варианте «Д». (Более уверенные выводы возможны лишь по результатам реконструкций гипсометрического положения участков литосферы, погруженных сейчас на глубины 2-3 км). Зафиксировано ли это в геологическом материале данного периода? Может быть северное направление ежегодной миграции птиц связано с такой палеогеографической особенностью? «Земля Санникова» возможно вовсе не легенда? Обратимся к существующим материалам. В российском секторе Арктики ещё Э.В. Толль при исследовании Новосибирских островов упоминал о находках костей животных, типичных для таёжных областей. Исследователи Ленинградского ботанического института в своё время нашли на острове Врангеля сообщества растений, типичных скорее для степей, чем для тундры.

«Ещё в конце третичного периода на Шпицбергене росли настоящие леса – ель, сосна, дуб, клён, липа, бук, тополь, калина, ясень, платан и даже магнолии, кипарисы и исполинские секвойи» [Печуров, 1983]. В этом же источнике приведена характеристика отложений данного возраста. «Третичные отложения имеют местами морское (сланцы и песчаники), местами континентальное происхождение. В последних много остатков теплолюбивых растений и угольных пластов». Средне- и позднемиоценовый этапы Исландии «характеризовались развитием на острове хвойно-широколиственных лесов со сменой во времени основных лесообразователей» [Ахметьев, Гладенков, 1978].

Нас интересуют не только причины и величина скорости, с которой изменяется положение оси вращения Земли, но и её дальнейшая эволюция. Существенной помехой здесь является отсутствие точки отсчёта, поскольку все современные расчёты и оценки неизбежно «привязываются» к реперам общепринятой абсолютной геохронологии. Учитывая главный – динамический фактор, можно отметить, что причин для полного прекращения рассматриваемого движения почти нет. Изменение положения оси может быть очень медленным, но оно не может отсутствовать при ещё существующих магнитных полях Земли и Солнца.

Соответствует ли такая динамика планеты наблюдающимся изменениям климата? Если планета «ложится» в плоскости орбиты «на бок», то полярные «земные шапки» должны усиленно таять, в экваториальном поясе среднегодовые температуры воздуха будут понижаться, а в целом будет обеспечиваться временный более равномерный прогрев поверхности планеты. Это означает относительное сглаживание температурных контрастов. Но более вероятен вариант, соответствующий практически полному расходованию импульса, ответственного за меридиональный разворот планеты. Ведь способа выделить сейчас меридиональный разворот на фоне прецессии не существует. Даже из 26 тысяч лет земное движение изучается всего 3 – 4 сотни лет, а инструментальные измерения осуществляются ещё меньше. Фактом остаётся увеличение угла между осью вращения и плоскостью эклиптики на 47 угловых секунд в 100 лет. «Выравнивание» нашей планеты в плоскости орбитального вращения представляется наиболее реальным современным этапом её динамики. И если заключительный этап функционирования Земли характеризуют измеренные и не связанные с прецессией 47^// в 100 лет, то через 180 000 лет, перемещаясь к полюсам, можно будет наблюдать постепенный переход от «вечного лета» к «вечной зиме».

Казалось бы, оледенение полярных областей должно усиливаться. Почему же существуют прогнозы о скором очищении арктического бассейна от льда? Может этому способствует прогрев водных масс как следствие продолжающегося раскола литосферы? Значит ли это, что антарктические льды подвержены лучшей сохранности по сравнению с арктическими? Но южное полушарие более «океаническое», а не континентальное, и это усиливает таяние здесь льдов. Кроме этого, превращение планеты в шар обязано нарушать устойчивость динамики циркумполярного антарктического холодного течения. Всё больше прогретых вод будет проникать к южному континенту, больше будет появляться громадных айсбергов, имевших «антарктическую прописку».

Таким образом, для корректной расшифровки динамики планеты необходим совместный учёт многих факторов, главными среди которых являются: изменение положения оси вращения планеты относительно плоскости орбиты, изменение положения литосферных масс, воспринимающих воздействия глубинных динамических составляющих, а также непостоянство расстояния до Солнца. Не «привязывая» все расчёты и оценки к реперам общепринятой абсолютной геохронологии, а рассматривая только динамический фактор, можно отметить, что полного прекращения движений планеты не предвидится. При благоприятном для накопления полярных льдов положении оси вращения Земли процесс, тем не менее, идёт в обратном направлении. Значит, усиливающийся прогрев обеспечивается за счёт других причин. Как уже отмечено, в их числе могут быть и изменение расстояния до Солнца, и увеличение доли собственной глубинной тепловой энергии. Из внутренних источников тепла следует изучать в первую очередь те, которые основаны на механизмах гравитационной геодинамики, учитывающей движение и взаимодействие объёмов вещества, составляющих нашу планету. Главным таким источником является возможность перемещения уровня максимального взаимодействия динамических составляющих (и их деление) от слоя «Е» это и есть осуществление принципа «динамической зонной плавки». Большое количество активных приповерхностных тороидальных мантийных структур способно быстро нагреть вышележащие оболочки, вплоть до изменения фазового состояния вещества.

Несмотря на некоторую гипотетичность выводов, обращает на себя внимание достаточно хорошее их соответствие особенностям фиксируемых в настоящее время глобальных изменений климата. Чего ждать землянам в дальнейшем? Конечно, только грядущих изменений. Значит, чтобы не блуждать в «сумерках гипотетичности» следует постоянно отслеживать изменение физических свойств внешних оболочек Земли. Если существует объёмная «свежая» информация о температуре вод, о плотности атмосферы, о напряжённости магнитного поля, следует сопоставлять имеющиеся данные и программировать наши дальнейшие действия. Вооружаться следует знаниями об окружающем мире, а не большим количеством устройств для собственного уничтожения.