Сталагмиты. Древние летописцы климатической истории Земли

… Гляжу — сокровища кругом:

В роскошных формах сталактит

Холодной накипью блестит.

В. Бенедиктов

Термины «сталактит»‎ и «сталагмит» (от греческого «сталагма» στάλαγμα — капля) ввел в литературу в 1655 г. датский натуралист Олао Ворм. Через 100 лет в русской литературе появилось не менее образное определение Михаила Ломоносова: «капь». Это конусовидные образования, растущие со дна пещер. Жизнь сталагмита начинается, когда атмосферные осадки, пропитавшие почву и обогатившиеся углекислотой, просачиваются в пещеру.

Давным-давно капля дождя каким-то образом не упала с потолка пещеры, а удержалась на нем. Со временем жидкость испарилась, а крошечное кольцо извести кристаллизовалось. Шли годы, кольца извести образовали маленький бугорок, потом сосульку. Она продолжала расти, только очень медленно. Другая капля воды упала на землю. И снова на её месте осталась известь. Шли годы, тысячи капель падали на то же место. Частички извести образовывали что-то похожее на толстую каменную свечку. Свеча продолжала расти, только очень медленно.Каменная сосулька на потолке называется сталактитом. Толстая свеча на полу — сталагмитом. Сталактиты бывают разной формы: «макароны», «морковки», «слоновьи уши». Часто случается, что сталактиты по дороге вверх соединяются со сталагмитами. Вместе они образуют колонны.

Скорость роста сталактита очень низкая. Порой нужны долгие 30 лет, чтобы капля просочилась сквозь трещины в земле в пещеру. А без капель воды сталактиты и сталагмиты не растут, и пещера становится «мёртвой».

Связь времён

Стремительные изменения климата, которые мы наблюдаем сегодня, остро ставят вопрос, есть ли будущее у человечества. Что ожидать и к чему готовиться? Ответы на эти вопросы учёные начали искать в прошлом. Несмотря на общепринятую версию, согласно которой климат меняется из-за антропогенного фактора, всё больше учёных приходит к выводу, что истинная причина кроется в цикличности, с которой происходят все процессы как на Земле, так и в космосе.

Рассказать же о климатических циклах могут сталагмиты, тысячелетиями растущие на дне пещер. Или, как их ещё называют учёные, «климатические улики», рассказывающие о влажности, температуре и составе воздуха на разных этапах истории планеты. Собранные с них данные доказывают наличие цикличности. Глобальные катаклизмы уже не раз происходили на Земле. Цикл повторяется?

Летописцы климатических событий

Сталагмиты — летописцы климатических событий, происходящих на планете в течении тысячелетий. Жизнь этих конусовидные образований, растущих со дна пещер, началась, когда атмосферные осадки, пропитавшие почву и обогатившиеся углекислотой, просочились в пещеру.

Тысячелетиями растут соляные отложения, вырастая в прекрасные колонны, в которых хранятся записи об изотопном составе кислорода атмосферных осадков и углерода почвы. Скорость роста сталагмита составляет от 0,5 до 4,5 см в столетие.

Чтобы «прочитать» климат тех или иных лет, учёные используют метод уран-ториевого датирования. Поначалу сталагмит представляет собой чистый карбонат кальция, кальцит либо арагонит. Постепенно в состав его входит уран. Много позже, когда происходит радиоактивный распад урана, в составе начинает накапливаться торий. Накопление идёт до того момента, когда скорость его распада не становится равной скорости накопления. Срок этот составляет примерно полмиллиона лет. До этого момента разница в скорости образования и распада тория и дает возраст отложения.

Природные изотопы являются одним из наиболее точных инструментов исследования изменений климата и реакции окружающей среды на них. В Бюллетене МАГАТЭ от 4/1990 говорится, что карбонато-кальциевые отложения в карстовых пещерах могут многое рассказать в рамках изотопной палеоклиматологии. Так как сталагмиты формируются в условиях, близких к термодинамическому равновесию, и в среде, не подверженной резким сезонным изменениям температуры.

История, рассказанная сталагмитами

Джесс Эдкинс (Jess F. Adkins), химик, океанограф, профессор Калифорнийского технологического института, назвала сталагмиты «ледяными ядрами тропиков». В 2012 году совместно с командой под руководством Кима Кобба (Kim Cobb) она завершила 10-летние исследования пещер со сталагмитами на Борнео по измерению уровня кислородных изотопов, чтобы восстановить историю климата тропического западного Тихого океана в течение четырех ледниковых циклов в эпоху позднего Плейстоцена (от 570 тысяч до 210 тысяч лет назад).

Изучая соотношение нейтронов в изотопном составе воды, специалисты пришли к выводу, что ледниковые периоды сменялись периодами глобального потепления. Один из таких периодов потепления приходится на наши дни. Также выяснилось, что 420-430 тысяч лет назад, в период потепления, температура воздуха и концентрация углекислого газа в северном полушарии выросли на 30% по сравнению с прежними показателями.

Сравнивая состав сталагмитов в тропических и северных широтах планеты, Эдкинс и Кобб обнаружили, что периоды засухи в тропиках совпадали с глобальными климатическими изменениями в северной части Атлантического океана.

Джесс Адкинс сказала: «Сталагмиты — это «ледовые щиты» тропиков ...Сталагмиты указывают на ледниковые периоды, однако потепление в них не так явно выражено, как показывают данные высоких широт. Впервые мы заметили, что разница в данных северных районов и тропиков действительно существует».

В 2018 году в журнале Science вышла статья британских учёных, подготовленная совместно с Оксаной Гутаревой и Александром Осинцевым, сотрудниками Института земной коры Сибирского отделения РАН. Они выяснили, что в прошлом уже не раз вечная мерзлота таяла даже при небольших повышениях температур. Они изучали сталактиты и сталагмиты в пещерах Сибири, включая Ленскую пещеру в Якутии. Сталагмиты растут лишь в условиях повышенной влажности, когда подтаивает вечная мерзлота. Они активно росли 424-374 тыс. лет назад, когда температура воздуха на планете была на 1,5 градуса выше, чем сейчас.

Также отметим, что в ходе исследований учеными сталактитов и сталагмитов в сибирских пещерах, было выявлено, что 1,5 градуса потепления могут растопить вечную мерзлоту в Сибири и поставить под угрозу безопасность инфраструктуры, зданий, газовых месторождений и, прежде всего, жизни людей, проживающих на этих территориях.

При разрезах сталактитов и сталагмитов вдоль оси их роста визуально наблюдаются слои роста и перерывы в росте. Перерыв в росте – это период вечной мерзлоты, а слой роста кальцита – период, когда мерзлоты не было. Таким образом, исследователи также сделали вывод, что сталактиты и сталагмиты не растут в пустынных либо слишком холодных районах.

При исследовании пещер Ледяной Ленской в Якутии, Ботовской в Иркутской области и Охотничьей на озере Байкал специалисты отметили следующие факты, подтверждающие, что сталагмиты и сталактиты являются неотъемлемыми доказательствами цикличности климатических процессов, происходящих на Земле.

В Ледяной Ленской пещере единственный эпизод оттаивания, очень короткий, пришелся на период около 400 тысяч лет назад. В более поздние периоды сталактиты не росли: была сплошная мерзлота. Южнее, ближе к озеру Байкал, оттаивание происходило в каждый межледниковый период – не только 400 тысяч лет назад, но и 330, 200, 120 тысяч лет назад. И сейчас, последние 10 тысяч лет, в голоцен, последний межледниковый период, таяние также происходит.

«Голоце́н (от греч. hólos — весь и kainós — новый) — послеледниковая эпоха, современная геологическая эпоха, составляющая последний, не закончившийся ещё отрезок антропогенового (четвертичного) периода геологической истории Земли» (Большая советская энциклопедия).

Чтобы понять, что же такое произошло 400 тысяч лет назад и отчего мерзлота отступила так далеко на север, учёными были изучены записи глобальных температур, полученных из исследований палеоклимата в тропической части Тихого океана, поскольку в данной области изменения температур поверхности моря считаются самыми точными индикаторами изменения средней температуры Земли.

Исследователи пришли к выводу, что температура 400 тысяч лет назад была очень высокой, на 1,5° С превышавшей температуру XIX века. То есть даже при таком небольшом превышении сплошная вечная мерзлота начинает таять.

Рост сталагмитов прекращается только тогда, когда мерзлота сплошная. А сегодня Ледяная Ленская пещера расположена не в зоне сплошной мерзлоты, а на самой ее северной границе. Это говорит о том, что рост в 1,5° С – это пограничная точка, после которой сплошная мерзлота Сибири начинает таять.

И именно тот же период был единственным влажным периодом в Монголии за последние полмиллиона лет, согласно сталактитами в пещере в пустыне Гоби. В этот тёплый период климат там стал ещё более влажным.

Таким образом, среднее увеличение температуры Земли очень сильно влияет на климат во внутренних частях Азии – и на таяние мерзлоты, и на осадки в засушливых частях. Даже небольшой прогрев опасен — это надо принять во внимание и с точки зрения жизнедеятельности людей на Крайнем Севере. А ведь сегодня на мерзлоте построены дома, дороги, инфраструктура газовых месторождений. Также исследования доказывают, что и без вмешательства человеческой деятельности температура повышалась весьма значительно, приводя к таянию вечной мерзлоты.

В Иране учёные из Университета Майами и Иранского Национального института океанографии и наук об атмосфере проанализировали состав двух сталагмитов из пещеры Кале-Корд, расположенной на северо-западе страны. Были получены данные за последний ледниковый период (73 000 – 127 000 лет назад) и ранний голоцен (6500 – 7500 лет назад). Оказалось, что климатические изменения на территории Ирана согласуются с палеоклиматическими данными, добытыми из ледяных кернов Гренландии, сталагмитов пещер Сорек (Израиль) и Саньбао (Китай), и совпадают с осцилляциями Дансгора-Эшгера.

Осцилляциями Дансгора-Эшгера называют резкие климатические изменения во время последнего ледникового периода. В северном полушарии они проявляются в виде десятилетнего потепления с последующем многовековым похолоданием. В южном полушарии этот процесс происходит немного медленнее. При этом изменение климата в Гренландии происходит во время плавного изменения температур в Антарктиде.

Международная команда исследователей из Великобритании, Монголии, России и Шотландии во главе с Энтоном Ваксом (Anton Vaks) впервые реконструировала историю сибирской вечной мерзлоты за последние 500 000 лет. Для этого они изучали сталагмиты в шести пещерах вдоль одного меридиана. Две пещеры были расположены под пустыней Гоби, ещё три — на территории вечной мерзлоты, и одна — у северного края зоны вечной мерзлоты.

Специалисты пришли к выводу, что потепление климата наблюдалась 424-374 000 лет назад. За все 500 тысяч лет в этих местах сталагмиты не росли, ведь для роста им нужна вода, а в условиях замороженной почвы они просто не образуются. Тогда средняя температура на планете поднялась на 1,5° С по сравнению с показателями за предыдущие 10 лет. При этом учёные отмечают, что в период с 1850 по 2005 годы среднемировая температура поднялась на 0,8° С и продолжает расти дальше. Когда температура превысит указанные 1,5° С, вечная мерзлота начнёт таять ещё стремительнее.

12,8 тысяч лет назад началось резкое похолодание. Международная группа учёных под руководством Джулиана Мертона пришла к выводу, что причиной тому стало таяние ледяного щита, покрывавшего значительную часть Северной Америки. В течение полутора тысяч лет, во время глобального похолодания в некоторых регионах планеты температура упала на 15° С. Причём переход от потепления к похолоданию оказался очень резким и произошёл всего за 10 лет. Причиной специалисты назвали таяние ледников. Тёплое течение Гольфстрим в то время перестало достигать северных широт.

Исследуя сталагмиты в пещере Амазонии в Эквадоре, климатологи из британского Открытого университета и Флоридского технологического института выяснили, что температурные изменения Атлантического океана неразрывно связаны с изменениями климата в Западной Амазонии. Сталагмиты зафиксировали климатическую историю последних 100 000 лет. Охлаждение океана совпало с периодами резкого увлажнения Амазонии, потепление — с периодами засушливости. «Самое интересное в этих данных – то, что они показывают быстрый ответ тропиков на изменения, происходящие в Атлантическом океане. У исследователей экологии Амазонии, центра биоразнообразия, давно стоял вопрос, были ли оледенения настолько засушливыми, что сокращалась площадь тропических лесов. Наши данные свидетельствуют о том, что в самое холодное время ледникового периода Амазония была такой же или даже более влажной, чем сейчас», – прокомментировал руководитель исследования Марк Буш (Mark Bush). Неожиданно для себя учёные выяснили, что климатические изменения происходят намного быстрее, чем считалось ранее.

Исследования профессора Эдвардса

Изучая сталагмиты и кораллы, группа учёных под руководством Ларри Эдвардса, профессора университета Миннесоты, пришла к выводу о важности роли углекислого газа в процессе климатических изменений на планете.

В период со 110 тысяч лет назад до 12 тысяч лет назад 4 раза объём ледников доходил до своего максимума. Последний максимум произошёл 20 тысяч лет назад. Льды тогда покрывали значительную часть Северной Америки, северные районы Европы, Скандинавию, Восточно-Европейскую равнину, Гималаи, альпы и южные районы австралии и Южной Америки. Уровень океана при этом был на 120-135 метров ниже сегодняшнего. Однако, несмотря на потепление, в этот период произошло два сильных похолодания: 14 700-13 400 лет назад (поздний дриас) и 12 800-11 500 тысяч лет назад (молодой дриас).

Столь короткие периоды потепления сменялись временем резкого мороза, когда Европа была закована в лёд в течение всего нескольких месяцев!

В то же время исследование кораллов показало резкие подъёмы уровня моря в конце последних двух ледниковых периодов.

В 90-е годы профессор Эдвардс занялся изучением сталагмитов в пещере Хулу, расположенную недалеко от Нанкина (Китай). именно сталагмиты позволили не только изучить, что произошло в конце четырёх ледниковых периодов, но и датировать эти события. Оказалось, что в эти периоды была невысокая интенсивность дождей.

Выяснилось, что ледяной покров растёт в течение всего ледникового периода и достигает своего максимума к его завершению.

Одновременно с этим идёт процесс роста углекислого газа, что только ускоряет таяние ледников. Интересно, что до этого исследования считалось, что уровень углекислого газа постепенно повышается в течение десятков тысяч лет до потепления. С таянием ледников менялись и океанические течения, и перераспределение тепловой энергии на планете. Стремительный рост содержания СО2 в атмосфере приводил к тому, что ледники таяли в течение всего нескольких тысяч лет.

Доказательства цикличности

Изучение пяти сталагмитов возрастом 4 тысячи лет в пещерах, расположенных в горах Гваделупе, которое провели Виктор Поляк и Емане Асмером из университета Нью-Мексико, показало, что климат мог стать причиной исчезновения культурной цивилизации Анасази.

Изучая тёмные полоски кальцита, образующиеся в начале сезонов дождей, и светлые, образующиеся в период сезонов дождей, специалисты обнаружили в светлых полосах минерал арагонит, формирующийся при высоком уровне испарения. Сегодня же климат в этой местности настолько засушливый, что арагонит не образуется вовсе. 3 тысячи лет назад климат региона стал прохладным и влажным, в 300 году до н.э. наступил засушливый период, примерно в 700 году н.э. снова установился влажный и прохладный климат. Через 200 лет климат снова стал засушливым.

Опубликованное в 2017 году исследование Аарона Путнама (Aaron Putnam), гляциолога из Университета Мэн, и Уэлласа Врокера (Wallace Broecke), океанографа из Обсерватории Ламонт-Доерти Эрт при Колумбийском Университете, показали, что 15 тысяч лет назад, когда температура воздуха в Гренландии резко выросла на 10° С, ледяной покров Северного полушария быстро сократился.

Изучение древних озёр показало, что увеличение количества осадков на 10% привело к росту стоков на 30%. «В северном полушарии муссонные дожди будут усиливаться. В южном полушарии муссонная система ослабнет», — сделали они прогноз на будущее на основе собранных данных о прошлом. Засушливые территории запада США, Внутренней Азии и Среднего Востока станут ещё более сухими.

Последние исследования, проведённые Джонатаном Бейкером, Мэтью Лахните, Емане Асмером, Виктором Поляком и Ольгой Червяцовой, показали, что на планете происходит постоянное потепление в течение последних 11 тысяч лет. К такому выводу пришла команда специалистов, изучив пещеры, расположенные в Уральских горах.

Этот вывод противоречит общепринятому в науке мнению, что температура воздуха в северном полушарии достигла своего максимума 6-8 тысяч лет назад и охлаждалась до доиндустриального периода, когда начала снова расти.

Что происходит сейчас?

Сегодня всё больше учёных говорят, что прогнозы постепенного изменения климата оказались неточными, и те события, которые должны были случиться в течение следующих столетий, происходят уже сейчас. Исследования сталагмитов показали, что период потепления может уже через десятилетия смениться глобальным морозом.

Примерно с 1960-х годов уровень углекислого газа начал резко расти. По данным Всемирной метеорологической службы, озвученным в 2017 году, в 2016 году уровень концентрация СО2 в атмосфере увеличился на 50% по сравнению с предыдущими 10 годами. В 2018 году показатели достигли наивысшего уровня за последние 10 тысяч лет.

Графики увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере, полученные из ледяных кернов, составленные специалистами Обсерватории на Мауна-Лоа, доказывают цикличность этого процесса. История повторяется.

По всей планете происходят температурные аномалии. В 2018 году средняя температура в Северном полушарии была названа одной из самых высоких за всю историю метеонаблюдений (с 1880 года). Температурная аномалия составила +0,9° С. Особенно сильные аномалии (+3-4° С) были зарегистрированы на Северном полюсе, в восточном секторе Арктики. Более 2° С составили аномалии на севере и востоке России, на Ближнем Востоке, в Восточной и Центральной Европе, в восточных регионах Китая и северных районах Мексики.

Самым жарким 2018 год стал и для стран Европы. Рекордную жару и засухи наблюдали в восточных районах Австралии, Алжире, Японии, Омане, Южной Корее, Уругвае и Аргентине.

В прошлом рост температуры на 1,5° С приводил к резкому таянию ледников. Интересно, что именно на эти значения выросла температура планеты за последние 12 тысяч лет, по словам Марка Кутберта (Mark Cuthbert), научного сотрудника Кардиффского университета. Этот процесс мы наблюдаем и теперь. Ледники тают по всему миру: как на полюсах, так и в других широтах. В 2018 году уровень морского льда в Антарктиде уменьшился на 1 600 000 кв. км по сравнению со средними значениями. В Арктике площадь льда в сентябре, которая к этому времени достигает своего сезонного минимума, оказалась наименьшей за всю историю инструментальных наблюдений. Стремительное таяние вечной мерзлоты Арктики и Антарктиды высвобождают заключённый в лёд метан и углекислый газ, которые способствуют ещё большему повышению температуры воздуха.

Сталагмиты показывают взаимосвязь всех происходящих на планете процессов. Если меняется климат, он меняется везде. Сегодня мы видим, что наряду с ростом глобальной температуры и таянием ледников растёт сейсмическая и вулканическая активность. Повышается и количество тропических штормов. За 2018 год в Европе было зарегистрировано 628 торнадо. Циклоны приносят с собой сильные ливни, вызывая внезапные масштабные наводнения. Потоки воды затапливают целые города за считанные часы. Растёт число оползней и селевых потоков.

Климат меняется. Что делать?

Климат уже меняется, и изменения эти уже сегодня врываются в обыденную жизнь человечества. Последствия климатических потрясений принято оценивать в миллиардах долларов, подсчитывая уровень убыточности для страховых компаний. И совсем забывается о ценности человеческой жизни.

Наивысшая ценность в этом мире ― жизнь человека. Жизнь любого человека нужно беречь как свою собственную, ибо она хоть и скоротечна, но даёт шанс каждому приумножить его главную ценность ― внутреннее духовное достояние, то единственное, что открывает Личности путь к истинному духовному бессмертию. Главную ценность своей жизни приумножай в каждом дне, ибо человек внезапно смертен. Стремись к совершенству, сообразуй личный выбор и деятельность с главным смыслом своего существования ― духовно-нравственным преображением себя, служением высшим общечеловеческим духовным ценностям (Первая основа АЛЛАТРА).

Только за 2018 год от катаклизмов пострадали 61,7 миллионов жителей Земли. Что будет, когда эта цифра вырастет? Ведь процесс климатических изменений с их потрясениями только вошёл в свою активную фазу. Что мы будем делать, когда беженцами начнут становиться миллиарды людей? И где будем в этот момент мы сами? В числе принимающих или в толпе просящих? Сознание пугают эти вопросы. Однако закрываться от них, пытаясь не обращать внимание — губительно для всей цивилизации. Только вместе мы можем найти выход и пережить этот непростой период.

Только объединившись на основе духовности, воспитывая в себе Человека, мы сможем с честью пройти испытание катаклизмами. Ведь чувствуя Любовь внутри, мы и в другом человеке будем видеть близкого и родного. И тогда неважно, где произойдёт катаклизм. Везде человек встретит родных людей, готовых протянуть руку помощи и дружбы.

Команда АЛЛАТРА Геоцентр