Без облаков Земле стало жарко

Земля знала парниковый эффект, во много раз превышающий тот, что часто приписывают деятельности человека. Согласно палеонтологическим данным, в меловом и палеогеновом периодах имели место эпизоды так называемого сверхпарникового эффекта. Последний из них, случившийся около 55 миллионов лет на границе палеоценовой и эоценовой эпох палеогена, называют даже «термальным максимумом».

Во время этого и более древних эпизодов, имевших место в меловом периоде, когда на Земле безраздельно господствовали динозавры, среднегодовая температура в тропическом поясе планеты могла превышать +40 по шкале Цельсия, что на 20 с лишним градусов больше современной. Температура на полюсах отличалась ещё сильнее: среднегодовые её значения составляли около +10^o C (что, впрочем, не помешало в какой-то момент нарастить огромную ледовую шапку на антарктическом континенте).

Учёные не сомневаются, что причиной потепления было увеличение содержания парниковых газов в атмосфере – в первую очередь углекислого газа и метана. Об этом свидетельствуют, в частности, отложения той эпохи. Например, концентрация CO₂ в атмосфере в определённые моменты увеличивалась вчетверо. Однако, по всем расчётам, даже этого четырёхкратного подъёма недостаточно, чтобы температура выросла настолько, насколько показывает изотопный анализ древних отложений.

К настоящему моменту было предложено немало сложных механизмов, способных усилить парниковый эффект до «сверхпарникового» уровня. Работают они, в первую очередь, через перестройку воздушных и морских течений. Однако «эффект» всё-таки не дотягивает до нужного учёным. Уже почти отчаявшись, Ли Камп и Дэвид Поллард из Университета Пенсильвании подняли глаза к небу и увидели решение именно там. Вернее, то решение, которое пришло им в голову, увидеть нельзя: это не появление в небе чего-то нового, а, напротив, исчезновение важной составляющей классической картинки.

По мнению Кампа и Полларда, к резкому повышению температуры могло привести исчезновение облаков.

Американские палеоклиматологи полагают, что ключевое влияние на температуру воздуха имеют тропосферные облака. Они подсчитали, что исчезновение облачного покрова способно увеличить поток энергии, приходящей от Солнца, на 6–10%, и этого вполне достаточно для подъёма температур до прежде не объяснимого уровня. Работа учёных опубликована в последнем номере Science.

В настоящее время облака ответственны за отражение примерно 30% солнечной энергии обратно в космос, при этом среднее альбедо нашей планеты составляет около 39%. Более облачные планеты отражают света больше, чем Земля. Например, альбедо Венеры – около 70%. Благодаря этому (и близости к Солнцу) с Марса, например, Венера выглядит ярче Земли, хотя последняя и ближе, и больше по размерам. На самом Марсе облака едва заметны и были обнаружены сравнительно недавно. И альбедо красной планеты составляет всего 15%.

Целиком и полностью облака, конечно, не исчезали никогда – ни в эоценовой эпохе, ни в меловом периоде. Однако их количество существенно сокращалось. По мнению Кампа и Полларда,

виновато в уменьшении количества облаков сокращение числа микрочастиц, конденсация водяных паров на которых и обуславливает многие параметры облаков.

В доисторическом мире роль таких центров конденсации могли выполнять различные природные газы, а их количество хорошо коррелирует с биологической продуктивностью микрофлоры океанов.

По наблюдениям экологов, сегодня в самых экологически чистых уголках Земли главным источником зародышей конденсации водяных паров являются микрокапли серной и метансульфоновой кислоты. Они образуются в верхних слоях атмосферы при разложении и окислении диметилсульфида – одного из продуктов жизнедеятельности земных водорослей. Учёные давно заметили, что чем меньше концентрация таких зародышей в атмосфере, тем меньше облаков образуется в небе и тем более прозрачными они являются. Дело в том, что в таком случае образуется мало крупных капель, быстро выпадающих на землю, вместо большого количества мелких, способных долго парить в воздухе, попутно защищая планету от перегрева.

Тем не менее роль спускового крючка, запустившего описанный Кампом и Поллардом механизм, выполнило всё-таки само потепление.

По предположению учёных, увеличение содержания СО₂ в воздухе отключило очень важный механизм подпитки микроорганизмов, живущих в поверхностных слоях океана.

Биологическая продуктивность микрофлоры океанов напрямую зависит от наличия питательных веществ верхних слоях вод. Основным источником этих питательных веществ является подъем нижних слоев воды на поверхность во время волнения и штормов. Согласно многим моделям, повышение температуры атмосферы могло повергнуть океаны в так называемое состояние «теплового шока», когда происходит четкое разделение океана на слои и останавливается их перемешивание.

Поэтому океанические водоросли не были в состоянии производить необходимые количества диметилсульфида, из него не образовывалось достаточного количества зародышей конденсации облаков, и облачный конденсат образовывался в виде крупных капель. Многие из этих капель вовсе не могли удержаться в воздухе и по достижении размера в 16–20 микрон опадали на землю в виде дождей.

Сегодняшней Земле такая судьба не грозит, полагают учёные. И спасибо надо сказать человеку и его деятельности.

В настоящее время в качестве центров конденсации выступают аэрозоли, в изобилии встречающиеся в различных отходах промышленных производств. Каждый кубический сантиметр нижних слоёв атмосферы Земли содержи в себе около 1000 частиц, способных выступить в роли зародыша конденсации водяных паров облаков.

Впрочем, хотя «сверхпарниковый» эффект нам не грозит, одного лишь парникового эффекта может стать вполне достаточно, чтобы кардинально изменить среду обитания человека и всего живого населения нашей планеты. И тогда о снеге, которым в отличие от дождя и образования облаков, судя по всему, управляет жизнь, можно будет забыть.