645—710 миллионов лет назад Земля как минимум дважды целиком покрывалась ледяными щитами. Об этом свидетельствуют следы ледниковых отложений на суше, находившейся в ту пору в районе экватора (собственно, вся сохранившаяся суша того периода несет следы оледенения).
Этот период представляет собой большую загадку. Во-первых, неясно, как он мог начаться: в остальные периоды истории планеты оледенение не носило столь широкий и глубокий характер. Как ранее писал «Чердак», возможной причиной подобного полного оледенения могла стать вулканическая активность, но до конца этот вопрос еще не прояснен. Во-вторых, поскольку лед отражает более 90% излучения Солнца, Земля, полностью закованная во льды, теоретически не могла сама собой ото льдов освободиться.
Углекислый газ, подъем концентрации которого со временем мог бы растопить льды, при действительно низких температурах сам превращается в «сухой лед» и может изыматься из атмосферы, накапливаясь на полюсах и не усиливая в нужной степени парниковый эффект (такая ситуация, например, сложилась на современном Марсе).
Авторы новой работы попытались рассчитать, мог ли период планетарного оледенения закончится из-за удара астероида диаметром в 5—10 километров. Такой размер был выбран, исходя из диаметра кратера Стрэнгвэйс (Австралия), которому приблизительно 646 миллионов лет, и, следовательно, астероид мог столкнуться с Землей в тот самый момент, когда она была «снежком». При этом, если поверхность планеты в районе кратера была покрыта льдом, размер его может несколько преуменьшать мощность столкновения планеты с астероидом — испарившаяся ледовая толща могла сыграть роль амортизатора.
Согласно вычислениям исследователей, удар астероида в период Земли-«снежка» мог выбросить в атмосферу от 1 до 10 триллионов тонн водяного пара. Теоретически это могло создать очень большую область планеты, сверху покрытую водяным паром.
Этот газ эффективно задерживает инфракрасное излучение, то есть играет роль парникового, и потому способен на короткое время остановить охлаждение Земли за счет отражения солнечного излучения от ее поверхности. Однако эффект этот может быть, по расчетам, относительно кратким, поскольку вода должна конденсироваться в облака, а затем выпадать на поверхность в виде осадков.
В то же время, как отмечают авторы, до конца неясны все реальные эффекты таких процессов. Например, падение астероида на сушу могло вызвать попадание в стратосферу пыли от горных пород, способной блокировать часть солнечного света. А при попадании астероида в покрытый льдом океан (это трудно исключить, поскольку океаническая кора обновляется раз в 200 миллионов лет, и поэтому следов древних кратеров там не увидеть) такой пыли не будет и эффекта блокирования солнечного света — тоже.
Очевидно, падение в океан с большей вероятностью могло бы привести к началу процесса таяния планетарного ледового щита. Пыль хорошо поглощает видимое излучение, но плохо — ИК-излучение. Водяной пар и СО2 же, наоборот, слабо поглощают видимое излучение и сильно — ИК-излучение. Поэтому пыль в атмосфере ведет к похолоданию (не дает Солнцу нагреть Землю), а вот водяной пар и углекислый газ ведут к потеплению, потому что не дают Земле остывать по ночам.
Следует отметить, что авторы в своей работе практически не касаются сложного вопроса о влиянии подобного астероидного удара на углекислый газ в земной атмосфере. СО2 при −78,5 °C превращается в лед. Сегодня на планете самые холодные регионы имеют среднегодовую температуру в -55 °C (Центральная Антарктида), то есть устойчивое связывание СО2 в лед невозможно.
Однако 600—700 миллионов лет назад, в силу полного оледенения и отражения энергии солнечных лучей в космос льдом, в приполярных областях должно было быть на несколько десятков градусов холоднее, чем сейчас. Отсутствие циклонов (при полностью покрытой льдом планете им неоткуда взяться, поскольку нет осадков) в теории стабилизирует такие шапки из сухого льда. С «вымораживанием» атмосферного СО2 парниковый эффект на планете не мог растопить льды, даже несмотря на периодический приток дополнительного углекислого газа из-за вулканических извержений.
Читайте также: Утонет ли жизнь в безбрежном океане. Что планетологи думают о пригодности к жизни планет, полностью покрытых водой
Однако астероидный удар, описанный авторами, способен переломить такой баланс: он временно повысит температуру как в районе падения астероида, так и в районе распространения водяного пара из точки падения астероида. Нагретый твердый СО2, попадая в атмосферу в виде газа, окажет на нее куда более мощное парниковое влияние, чем сам водяной пар, который превращается в твердые частицы уже при 0 °C, а не при −78,5 °C, как углекислый газ. Таким образом, весьма вероятно, что «углекислотные» последствия астероидного удара могут быть заметно важнее первичного выброса водяного пара от удара астероида.
Иван Ортега