Ученые усомнились в существовании сверхгорячих морей древней Земли

Ученые проанализировали химический состав более 18 тысяч образцов осадочных пород и совместили эти данные с компьютерными моделями древнего климата. Результаты показывают, что за последние 539 млн лет средняя температура поверхности Земли, вероятно, в основном оставалась в диапазоне примерно от 10 до 30 °C. Ранний палеозой был теплым, но не обязательно намного жарче более поздних теплых эпох.

Однако это не означает, что современного изменения климата можно не опасаться. Природные механизмы, которые стабилизировали температуру Земли, работают сотни тысяч и миллионы лет — намного медленнее нынешнего потепления.

Почему ученые ожидали найти почти кипящие моря

Историю климата нельзя восстановить с помощью обычных термометров. Поэтому исследователи ищут в древних породах и окаменелостях химические признаки, которые меняются в зависимости от температуры.

Одним из главных таких показателей долгое время служило соотношение изотопов кислорода в минералах и ископаемых остатках морских организмов. Некоторые реконструкции на его основе показывали, что в кембрийском и раннем ордовикском периодах тропическая морская вода могла нагреваться выше 40 °C, а временами — почти до 50 °C.

Это создавало серьезную загадку. Именно в раннем палеозое морская жизнь быстро усложнялась и становилась разнообразнее. Но длительное существование животных в настолько горячей воде, особенно при относительно низком содержании кислорода, выглядело маловероятным.

Кроме того, изотопный состав древней морской воды мог меняться сам по себе. В таком случае часть сигнала, который принимали за очень высокую температуру, могла быть связана с изменением химии океана, а не с экстремальной жарой.

Что исследователи прочитали в древних породах

В новой работе ученые применили независимый показатель — индекс химического изменения пород, или CIA. Он отражает, насколько сильно исходные минералы разрушались под воздействием воды и климата.

В теплом и влажном климате химическое выветривание обычно идет интенсивнее. Подвижные элементы, включая кальций, натрий и калий, постепенно вымываются, тогда как менее подвижный алюминий остается. Соотношение этих элементов позволяет приблизительно оценить условия, в которых формировался осадочный материал.

Исследователи собрали 18 368 геохимических записей, охватывающих почти весь фанерозой — последние 539 млн лет. Затем они восстановили древнее положение образцов на перемещавшихся континентах и сопоставили их с результатами глобальных климатических моделей. Моделирование охватывало 109 временных интервалов и учитывало древнюю географию, концентрацию углекислого газа и изменение яркости Солнца.

Насколько жаркой была древняя Земля

Полученная реконструкция не поддерживает представление о раннем палеозое как об исключительной эпохе почти невыносимой жары.

По основной оценке авторов, средняя температура поверхности планеты в течение фанерозоя оставалась примерно в пределах 10–30 °C. Палеозойские океаны по температуре были сопоставимы с теплыми периодами мезозоя и кайнозоя, а не значительно превосходили их.

Это не означает, что древняя Земля была прохладной. Во время некоторых теплых эпох средняя глобальная температура могла быть намного выше современной. Но новая работа ставит под сомнение наиболее экстремальные оценки, особенно представление о длительном существовании тропических морей с температурой около 50 °C.

Авторы подчеркивают, что даже самый “горячий” из проверенных ими вариантов реконструкции не смог воспроизвести экстремальные кембрийские температуры, которые следовали из части изотопных данных.

Как Земля удерживала температуру

Результаты поддерживают идею о существовании у Земли медленного природного “термостата”.

Один из его главных механизмов — выветривание силикатных пород. Когда климат становится теплее и влажнее, породы разрушаются быстрее. В ходе связанных химических реакций из атмосферы постепенно удаляется углекислый газ, после чего он оказывается связан в минералах и морских отложениях.

Поскольку CO₂ удерживает тепло, уменьшение его концентрации со временем ослабляет парниковый эффект. Если планета охлаждается, выветривание замедляется, углекислый газ начинает накапливаться быстрее и климат снова может становиться теплее.

Такие отрицательные обратные связи могли удерживать температуру в диапазоне, который позволял биосфере существовать и развиваться на протяжении сотен миллионов лет.

Почему природный “термостат” не остановит нынешнее потепление

Из исследования не следует, что климатическая система автоматически исправит современную ситуацию.

Геологическое выветривание действует крайне медленно. Ему требуются сотни тысяч или миллионы лет, тогда как человек резко повышает концентрацию парниковых газов в течение десятилетий и столетий.

Поэтому древние теплые периоды нельзя считать прямым доказательством того, что современные экосистемы безболезненно переживут быстрое повышение температуры. В прошлом климатические условия устанавливались постепенно, давая организмам значительно больше времени на миграцию и эволюционную адаптацию.

Темп современных изменений принципиально иной. Более того, если новая реконструкция верна и древняя планета действительно редко достигала экстремальных температур, это делает возможное сильное антропогенное потепление не менее, а потенциально более тревожным.

Что это меняет в истории первых животных

Более умеренная температура раннепалеозойских морей помогает объяснить, как в них могли распространяться сложные многоклеточные организмы.

Фанерозой начался примерно 539 млн лет назад и охватывает кембрийское увеличение разнообразия животных, выход растений на сушу, развитие позвоночных и появление современных экосистем. Температура была одним из факторов, определявших, какие организмы могли существовать и сколько кислорода было доступно в воде.

Если ранние тропические океаны не были постоянно раскалены до 40–50 °C, условия для развития животных могли быть значительно более благоприятными. Новая реконструкция тем самым уменьшает противоречие между прежними температурными оценками и ископаемыми свидетельствами распространения жизни.

Ограничения исследования

Индекс химического изменения пород — не прямой термометр. На него влияют не только температура, но и количество осадков, скорость эрозии, движение воды, исходный состав породы, размер частиц, растительность и изменения минералов после захоронения.

Авторы попытались скорректировать часть таких искажений и отдельно проверили влияние размеров частиц и мест отбора образцов. Тем не менее они признают существенную неопределенность, особенно для периодов, где сохранилось меньше подходящих пород. Силурийский, триасовый и юрский периоды представлены хуже некоторых других интервалов.

Поэтому новая работа не закрывает дискуссию о древнем климате. Она предлагает независимую реконструкцию, которую предстоит сравнивать с изотопными данными, ископаемыми организмами и другими климатическими индикаторами.

Почему это важно

Температурная история Земли помогает понять не только прошлое, но и возможные границы будущего климата.

Исследование показывает, что планета обладала эффективными механизмами долгосрочной стабилизации. Одновременно оно напоминает об их главном ограничении: они слишком медленны, чтобы компенсировать стремительные выбросы углекислого газа.

Более прохладное прошлое не делает современное потепление менее опасным. Напротив, оно может означать, что человечество способно подтолкнуть климат к условиям, которые были крайне редкими даже в глубокой истории планеты.

Бэкграунд

Реконструкции древнего климата регулярно пересматриваются по мере появления новых методов. Один химический показатель редко дает окончательный ответ: каждый из них чувствителен не только к температуре, но и к другим природным процессам.

Поэтому палеоклиматологи объединяют несколько независимых источников — изотопы, состав осадочных пород, ископаемые организмы, древние почвы и компьютерные модели.

Новая работа важна именно тем, что использует показатель, не зависящий напрямую от изотопов кислорода. Ее результаты не отрицают существования очень теплых эпох, но ставят под сомнение наиболее экстремальную версию климатической истории ранней Земли.

Источник

Dongyu Zheng et al., “Tight regulation of Earth’s long-term temperature over Phanerozoic time”, Nature Communications, 2026.