Голубая точка. Космическое будущее человечества - Карл Саган

2. Было теоретически предсказано, что глобальное потепление возникает в результате нарастающего парникового эффекта, обусловленного в основном диоксидом углерода, выделяющимся при сгорании ископаемого топлива, но также связанного с накоплением других газов, поглощающих инфракрасное излучение (это оксиды азота, метан, все те же хлорфторуглероды и другие молекулы).

Допустим, у нас есть трехмерная компьютерная модель общей циркуляции для земного климата. Программисты, разработавшие эту модель, заявляют, что могут спрогнозировать, как выглядела бы Земля, если бы содержание того или иного компонента в ее атмосфере повысилось или, наоборот, понизилось. Модель очень хороша в «прогнозировании» современного климата. Но нам не дает покоя одна навязчивая мысль: ведь модель была «отрегулирована», поэтому она и получается правильной – то есть были выбраны определенные значения параметров настройки, и сделано это было не исходя из основных физических закономерностей, а с расчетом на получение верного результата. Нельзя назвать это жульничеством, но если применить ту же самую компьютерную модель к совершенно иным климатическим условиям – например, к сильному глобальному потеплению, – то «регулировка» может оказаться неподходящей. Модель может быть адекватна для современного климата, но не может экстраполироваться на другие.

Один из способов протестировать такую программу – испытать ее в совершенно иных климатических условиях других планет. Позволит ли она спрогнозировать состав марсианской атмосферы и климат на этой планете? Погоду? А что насчет Венеры? Если в этих тестовых случаях программа не сработает, то мы сможем с полным правом не доверять ее прогнозам и относительно нашей родной планеты. На самом деле используемые сегодня климатические модели довольно хорошо описывают климат Венеры и Марса, исходя из основных физических принципов.

На Земле известны колоссальные излияния расплавленной лавы. Их происхождение связывается с суперплюмами, которые в ходе конвекции поднимаются из глубин мантии и образуют обширные плато застывшего базальта. Около 100 млн лет назад произошел особо масштабный случай такого рода – возможно, тот суперплюм выбросил в атмосферу до 10 % ее нынешних запасов диоксида углерода и спровоцировал существенное глобальное потепление. Считается, что такие плюмы эпизодически возникают в истории Земли. Вероятно, подобные подъемы мантии происходили и на Марсе, и на Венере. Существуют веские основания, по которым нам требуется понять, как могут неожиданно происходить масштабные изменения рельефа и климата Земли, причины которых локализованы на глубине сотни километров.

Некоторые наиболее важные новейшие исследования глобального потепления климата были выполнены Джеймсом Хансеном и его коллегами в Институте космических исследований им. Годдарда (это подразделение НАСА, расположенное в штате Нью-Йорк). Хансен разработал одну из главных компьютерных моделей климата и с ее помощью попробовал спрогнозировать, что произойдет с земным климатом, если в атмосфере планеты продолжится накопление парниковых газов. Хансен был одним из первых, кто тестировал эти модели, сравнивая их с различными климатическими условиями, существовавшими в древности на Земле. (Интересно отметить, что во время последних ледниковых периодов повышенное содержание диоксида углерода и метана поразительно точно сочетается со сравнительно высокими температурами.) Хансен собрал большой массив метеорологических данных за XIX и XX вв., чтобы проверить, как именно изменялись глобальные температуры, а затем сравнить их с компьютерной моделью и узнать, что должно было происходить. Данные и модель согласовывались в пределах погрешности измерения и расчетов соответственно. Хансен отважно выступил перед конгрессом наперекор политически мотивированному распоряжению кабинета Белого дома по вопросам управления и бюджета (дело было в годы правления Рейгана), чтобы подчеркнуть неопределенности и минимизировать опасности. Его расчеты относительно извержения филиппинского вулкана Пинатубо и прогноз спровоцированного стихией временного снижения температуры на Земле (примерно на полградуса по Цельсию) попали в самую точку. Ему удалось убедить правящие круги во всем мире, что глобальное потепление – проблема, к которой следует отнестись серьезно.

Как Хансен вообще заинтересовался парниковым эффектом? Его докторская диссертация (защищенная в университете штата Айова в 1967 г.) была посвящена Венере. Хансен соглашался, что большая радиояркость Венеры обусловлена очень высокой температурой ее поверхности, соглашался, что парниковые газы блокируют теплоотдачу, но предполагал, что основным источником тепла на Венере являются горячие недра, а не солнечный свет. В ходе миссии «Пионер-12», отправленной к Венере в 1978 г., в атмосферу планеты были сброшены спускаемые зонды; они прямо показали, что в действительности парниковый эффект возникает именно из-за того, что планета разогревается Солнцем и тепло удерживается толщей атмосферы. Но именно Венера натолкнула Хансена на размышления о парниковом эффекте.

Вы обращаете внимание, что радиоастрономы признали Венеру интенсивным источником радиоволн. Другие объяснения такого радиоизлучения отпадают. Вы делаете вывод, что поверхность планеты должна быть до нелепости горячей. Пытаетесь понять, чем обусловлены такие высокие температуры, эти рассуждения неизбежно наводят вас на тот или иной вариант парникового эффекта. Спустя десятилетия вы обнаруживаете, что эти упражнения помогли вам понять, а затем и спрогнозировать неожиданную угрозу, нависшую над нашей глобальной цивилизацией. Мне известно множество других случаев, в которых ученые сначала пытались разобраться в устройстве атмосфер других миров, а затем совершали важные и исключительно прикладные открытия о нашем. Другие планеты – великолепный полигон для тех, кто изучает Землю. Они требуют как широты, так и глубины знаний, а также хорошего воображения.

Тем, кто скептически относится к идее глобального потепления, вызванного диоксидом углерода, было бы полезно обратить внимание на грандиозный парниковый эффект Венеры. Никто не предполагает, что он случился по вине неблагоразумных венерианцев, сжигавших слишком много угля, ездивших на автомобилях с избыточным расходом топлива и сводивших леса. Я говорю о другом. Следует обдумать климатическую историю нашей планеты-соседки, во многом похожей на Землю, но раскалившейся настолько, что у нее на поверхности течет свинец. Это особенно касается тех, кто утверждает, что нарастающий на Земле парниковый эффект скорректируется сам собой, что не стоит о нем беспокоиться (подобные утверждения встречаются в публикациях некоторых групп, позиционирующих себя как «консерваторы»), что парниковый эффект как таковой – не более чем «утка».

3. Ядерная зима – это гипотетическое потемнение и остывание Земли, которое может наступить после глобальной термоядерной войны. Ядерная зима обусловлена в основном огромным количеством мельчайших частиц дыма, заполняющих атмосферу в результате выгорания городов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтехранилищ. Ведутся активные научные споры относительно того, насколько серьезной может оказаться ядерная зима. В настоящее время различные мнения сходятся к одному. Все трехмерные компьютерные модели общей циркуляции показывают, что температуры, которые установятся после глобальной термоядерной войны, должны быть еще ниже, чем в плейстоценовые ледниковые периоды. Последствия такой зимы для нашей планетарной цивилизации – особенно вызванные коллапсом земледелия – будут очень тяжелыми. Именно последствия ядерной зимы почему-то не учитывались гражданскими и военными властями США, СССР, Великобритании, Франции и Китая, когда эти державы накапливали ядерные боеголовки, пока общее количество зарядов серьезно не превысило 60 000. Хотя и нельзя с уверенностью судить о таких вещах, вполне возможно, что концепция ядерной зимы сыграла конструктивную роль (наряду с другими причинами), чтобы убедить ядерные державы, и в особенности СССР, в бесперспективности атомной войны.

Термин «ядерная зима», а также расчеты этого явления впервые появились в 1982–1983 гг. Работа была выполнена группой из пяти ученых, среди которых был и я, чем очень горжусь. Группа получила наименование TTAPS (по инициалам Ричарда Тёрко, Оуэна Туна, Томаса Акермана, Джеймса Поллака и меня). Из пятерых членов группы TTAPS двое были планетологами, а трое других опубликовали много статей по планетологии. Первые подозрения о возможности ядерной зимы возникли в ходе той самой экспедиции «Маринера-9» к Марсу, когда вся планета была охвачена пылевой бурей и мы не могли видеть марсианскую поверхность; тогда установленный на корабле инфракрасный спектрометр показал, что верхние слои атмосферы теплее, а поверхность – холоднее, чем следовало ожидать. Мы с Джеймсом Поллаком сели и попытались рассчитать, чем это может объясняться. В течение следующих 12 лет исследования в этом направлении привели нас от марсианских пылевых бурь к земным вулканическим аэрозолям и далее к вымиранию динозавров – из-за аналога ядерной зимы, который мог возникнуть из-за той пыли, что попала в атмосферу после столкновения Земли с астероидом. Никогда не знаешь, куда тебя заведет наука.