Земля остывает медленно

Климат нашей планеты очень разнообразен, есть области вечных льдов, прохладные районы лесостепной полосы, знойные пустыни. Что можно сказать о Земле в целом, холодно на ней или жарко? Для характеристики климата метеорологи ввели понятие «среднегодовая температура», которое усредняет колебания температуры за весь год с учетом всех точек земного шара. В наше время среднегодовая температура поверхности Земли составляет 14,8°С. Если учесть, что среднегодовая температура Ялты равна 13,1°С, то можно считать, что некоторый «средний» земной климат довольно теплый.

Ученые полагают, что возраст Земли насчитывает не менее 4,5 миллиарда лет. За этот долгий срок менялись геологические условия глубинных слоев планеты, ее поверхности, очевидно, изменялась и температура. Ученые разных профилей — геологи, геохимики, палеонтологи, специалисты по изотопному анализу,— объединив свои усилия, сумели проникнуть т очень далекое прошлое нашей планеты. По соотношению изотопов кислорода О18 и О16 было установлено, что три миллиарда лет тому назад, в период, который называют докембрием, на Земле было жарко, среднегодовая температура была равна 70°С. Постепенно Земля остывала, и уже в протерозойскую эру—1,8 миллиарда лет назад — среднегодовая температура упала до 35°С. Сравнительно «недавно», когда по Земле уже передвигались древние пресмыкающиеся— 230 миллионов лет назад,— среднегодовая температура равнялась 20°С.

Данных по измерениям температур на древней Земле (их называют палеотемпе-ратурами) очень мало. Если проследить, как менялась температура поверхности Земли со временем, и по немногочисленным известным точкам построить график, то получится линия с почти постоянным наклоном. Из чего следует вывод: температура поверхности на нашей планете падает. Земля постепенно и сравнительно равномерно остывает.

Конечно, нужно иметь в виду, что график соединяет точки, очень далеко отстоящие друг от друга по времени, они рисуют картину «крупным планом», не вдаваясь в детали. Медленное остывание Земли нисколько не противоречит тому, что в отдельные геологические периоды происходили «всплески» и земная поверхность резко охлаждалась (например, периоды наступления ледников) или нагревалась.

Если считать, что наклон прямой на графике не менялся (или очень мало менялся) со временем, то можно продолжить график назад и проследить температуру на Земле во времена еще более далекие, чем 3 миллиарда лет назад (такой прием в математике называют экстраполяцией). Экстраполяция в далекое прошлое дает, конечно, не точное, а лишь приближенное представление, какой была температура Земли в начальные периоды ее существования. В нижнем архее, который отстоит от нашего времени более чем на 4,5 миллиарда лет, средняя температура была не ниже 114°С (точка 1), то есть вся водная оболочка Земли находилась в парообразном состоянии. Пересечение графика с линией температуры в 100°С, при которой кипит вода (точка 2), указывает, что уже 4 миллиарда лет тому назад на Землю могли выпадать горячие дожди.

Однако нужно учесть, что в то время атмосфера Земли состояла в основном из угольной кислоты, которая в полтора раза тяжелее воздуха, то есть атмосферное давление могло быть тоже больше нормального. При таком давлении вода кипит не при 100°, а при температуре 110°. Такая температура была на Земле 4 350 миллионов лет назад (точка 2). Следовательно, потоки горячей воды могли начать выпадать на земную поверхность ранее чем 4 миллиарда лет назад.

Еще одна интересная точка на графике — температура 70°С (точка 3). Это температурный предел, при котором могут существовать земные формы органической жизни. Известные на сегодня палеонтологические данные тоже свидетельствуют о том, что жизнь на Земле могла зародиться 3 миллиарда лет тому назад.