Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Новая последовательность датировок допускает в летописях ледяных кернов намного меньшую погрешность, составляющую всего год или два, причем она охватывает время вплоть до 2500 лет назад. За этот период было зафиксировано 283 отдельных вулканических явления, достаточно крупных, чтобы оставить свой след в Гренландии и/или Антарктиде. Примерную широту извержений можно определить по относительной силе сульфатных следов на двух полюсах. И хотя только восемьдесят одно извержение (29 %) считается произошедшим в тропиках, на них приходится почти две трети общего воздействия на климат за последние 2500 лет. Пять из этих извержений – в 426, 44 годах до нашей эры, 536, 1257 и 1458 годах нашей эры – оставили более сильный сульфатный след, чем индонезийское извержение Тамборы в 1815 году, повлекшее год без лета. События 426 года до нашей эры и 1257 года нашей эры произвели почти вдвое больший эффект, чем Тамбора, что предполагает выброс примерно 40 кубических километров вещества.
Событие 1257 года недавно было отождествлено с вулканом Самалас, также находящимся в Индонезии. Свидетельства, написанные на древнеяванском языке на пальмовых листьях, повествуют о разрушительном извержении вулкана, произошедшем еще до того, как завершился XIII век. Радиоуглеродное датирование показало, что древесина, найденная у подножия в наносных породах на острове Ломбок, примерно в 160 км к востоку от Бали, где расположен вулкан, соответствует извержению 1257 года. Кроме того, осколки стекла, образовавшиеся в результате взрывных извержений вулканов, найдены как на острове, так и в ледяных шапках на расстоянии 10 000 км. В них наблюдается одинаковое содержание SiO2 (от 69 до 70 %) и Na2O+K2O (от 8,0 до 8,5 %), что подтверждает их происхождение из одного источника. Очевидно, что это извержение было событием мирового масштаба, и его воздействие на климат было очень значительным29.
Оценки похолодания в Центральной и Северной Европе летом 1258 года составляют 1 °C (вспомним, что случилось с викингами при таком понижении температуры). В хрониках того времени 1258 год описан так:
Что же сказать о произрастаниях земли в тот год, когда погода была так поразительно несвоевременна, что солнечный жар, даже в малости, был не в силах достичь до земли, и плоды того лета едва могли поспеть, если вообще созревали. Столь непроницаемой была завеса туч, закрывших летнее небо, что никто не мог с уверенностью сказать, лето или осень сейчас на дворе. Сено, в том году неизменно мокрое из-за сильных ливней, никак не просыхало, поскольку не могло впитать тепло Солнца: столь плотным был облачный покров. Ришар из Санса, 1267
Прекрасно задокументированный отчет о социальных потрясениях, вызванных погодой, среди которых упоминаются и гиперинфляция цен на еду, и голод, и болезни среди скота и людей по всей Европе и на Ближнем Востоке, и полное лунное затмение (возможное только тогда, когда в земной стратосфере находится толстый слой пыли), нам предоставил Ричард Стотерс30.
Вулканическую летопись ледяных кернов можно расширить гораздо дальше во времени. А. В. Курбатов и его коллеги изучили хроники антарктических льдов, которым 12 000 лет, и выявили, что за период с 10 000 до 500 года до нашей эры произошло семьдесят два крупных извержения. Самое крупное одиночное извержение в этот период (насколько можно судить по концентрации SO4 во льду) произошло 7881 год назад; разумеется, никаких письменных свидетельств о нем не сохранилось31.
Стоит упомянуть и совпадение пиковых значений 10Be и 14C в 775 и 987 годах нашей эры, обнаруженных, соответственно, в ледяных кернах и годичных кольцах и использованных в исследовании Сигла32 для точного определения календарного возраста ледяных кернов. Чем было вызвано внезапное увеличение количества космических лучей, из-за которого так быстро и резко ускорилось образование этих радиоактивных изотопов? Дальнейшее изучение ледовой летописи, проведенное Ф. Михальди и его помощниками, добавило к этой истории еще один изотоп, Хлор‐36 (36Cl), и предоставило убедительные доказательства для ответа33. Как и 14C, 36Cl существует в соотношении примерно 1 к триллиону по сравнению с двумя своими стабильными изотопами, 35Cl и 37Cl (мы говорили о них в главе 5); кроме того, он формируется в атмосфере под влиянием космических лучей.
 
Исследователи обнаружили, что относительные количества трех изотопов соответствуют тому, чего следует ожидать от солнечных космических лучей. Однако они пришли к выводу, что масштаб солнечной вспышки, необходимой для столь значительного возрастания численности, должен был превосходить самую сильную солнечную бурю за всю историю наблюдений, – ей стало событие Кэррингтона 1 и 2 сентября 1859 года34. Оно имело глобальные последствия: полярным сиянием можно было любоваться даже на юге Карибского бассейна, а в Новой Англии было так светло, что в полночь можно было читать на улице газету35. Почти все телеграфные системы в мире вышли из строя из-за токов огромной силы, наведенных в магнитном поле Земли. Если бы столь грандиозное событие, не говоря уже о более масштабном, произошло бы в сегодняшнем мире, зависимом от спутников и электронных устройств, это стало бы катастрофой. По оценкам Лондонского Ллойда, ущерб от такого события составит от 0,6 до 2,6 триллиона долларов только для экономики США36. Это тот случай, когда мы очень надеемся, что прошлое – это не анонс будущего.
И, наконец, пришло время кратко коснуться вопроса о еще более отдаленных событиях, повлиявших на летопись ледяных кернов. Взрывное разрушение звезды за считаные часы высвобождает больше энергии, чем Солнце способно произвести за все 10 миллиардов лет своей жизни (см. гл. 16). Поэтому даже несмотря на то, что самые близкие подобные события, зарегистрированные за последние 2000 лет, происходят в сотни миллионов раз дальше Солнца, их огромная энергия все равно может повлиять на Землю. В частности, всплеск рентгеновских лучей, падающий на верхние слои атмосферы, ионизирует большую часть Азота до N2+, который, в свою очередь, соединяется с Кислородом в ряде этапов с образованием нитрат-ионов (NO3—). За последние сорок лет звучали различные заявления о том, что во льду обнаружены выбросы NO3, соответствующие звездным взрывам, которые произошли в 1006, 1054, 1572 и 1604 годах нашей эры – но нам так и не удалось найти убедительных доказательств их правоты ни в одном из независимых исследований ледяных кернов.
Поскольку во всей нашей Галактике каждое столетие взрывается лишь несколько звезд, ждать нам, скорее всего, придется долго – более миллиона лет, если судить по летописи ледяных кернов, – прежде чем ближайшее подобное событие действительно озарит небо. Однако недавно трое исследователей из Национальных институтов здравоохранения связали увеличение содержания редкого изотопа Железа‐60 (60Fe) в глубоководном керне с прохождением нашей планеты вблизи скопления звезд, которое могло вызвать несколько взрывов, случившихся примерно 2,5–3 миллиона лет назад. Ближайший такой взрыв был бы как минимум в тридцать раз ближе, чем те, о которых нам известно из исторических хроник, и воздействие на Землю было бы в 900 раз сильнее37. Поскольку 60Fe – это радиоактивный изотоп, его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет, и примерно половина частиц, полученных нами от этих взрывов, все еще сохранилась. На Земле нет источника этого изотопа – весь присутствующий в настоящее время 60Fe поступает в виде крошечной доли из примерно 10 000 тонн межпланетной и межзвездной пыли, которая ежегодно опускается на Землю38.
И все же, благодаря титаническим усилиям, 60Fe недавно обнаружили в антарктическом снеге. Команда из Германии собрала 500 кг снега со своей антарктической исследовательской станции (всему ему менее двадцати лет) и перевезла его в замороженном виде в Мюнхен. Там ученые расплавили его, тщательно профильтровали, пропустили безводные компоненты через масс-спектрометр и обнаружили пять атомов 60Fe (из 50 000 триллионов триллионов атомов, составляющих исходный образец снега). Таким образом, скорость аккреции 60Fe составляет около трех атомов на квадратный фут (примерно 30 на 1 кв. м.) в день, или менее 0,6 миллиграмма (масса двух маковых семян) по всей Земле в год. Тщательно сравнивая количество 60Fe с другими изотопами, исследователи методично исключали образование частиц из метеоритного материала Солнечной системы, а также влияние ядерных испытаний и других антропогенных последствий – и наконец сделали вывод, что эти атомы рождены из межзвездного облака газа и пыли, через которое сейчас проходит Солнечная система. Они отмечают, что создание многолетней летописи, в которой фиксировалась бы концентрация 60Fe, позволило бы определить области космоса, через которые прошла Солнечная система, вращаясь вокруг центра Галактики39.