климата, которые за последние миллионы лет стали более экстремальными, начались, когда Земля вступила в нынешний ледниковый период около 2,5 млн лет назад. Причиной стал ряд факторов: смещение континентов в сторону более высоких широт; возникновение Панамского перешейка, соединившего Северную и Южную Америки и мешающего притоку к полюсам теплых экваториальных вод, поднятие Гималаев и Тибетского плато. Это создало благоприятные условия для расширения ледниковых покровов и одновременно уменьшило количество парникового углекислого газа в атмосфере. Когда Земля охладилась до критической точки, на глобальной температуре стали сказываться и астрономические циклы, влияющие на количество солнечной радиации, получаемой Землей, тогда оледенения стали более суровыми.
Во время ледникового периода на климат оказывают влияние три ключевых астрономических цикла, названные циклами Миланковича (в честь Милутина Миланковича, математика, впервые обнаружившего их в начале XX века). Эффект их проявляется в том, что количество солнечного света, достигающего различных частей земной поверхности, не остается неизменным с течением времени. Миланкович ключевым фактором оледенения считал количество солнечного тепла в высоких широтах Северного полушария летом. Если лето прохладное, рассуждал он, то зимние снега не тают полностью, и каждый год происходит накопление снега и льда, которые постепенно распространяются на юг.
Всем известны два основных цикла, которые, как и циклы Миланковича, влияют на доступ солнечного света: смена дня и ночи в результате вращения Земли и смена времен года. Сезонность вызвана наклоном земной оси, из-за которого интенсивность освещенности Северного и Южного полушарий меняется. Три цикла Миланковича куда более длительны, но основаны на том же принципе.
Главный цикл Миланковича связан с формой орбиты нашей планеты вокруг Солнца. Орбита Земли не является идеальной окружностью, она представляет собой эллипс, в центре которого находится Солнце. Однако на протяжении ста тысяч лет она меняется от почти строгой окружности до более вытянутой яйцевидной формы. В течение тысячелетий, когда орбита более вытянута, Земля удаляется от Солнца дальше, чем когда орбита почти круговая. Это может привести к накоплению льда, если в соответствующие сезоны наша планета получит меньше солнечного света.
Внутри этого основного цикла есть два более коротких. Каждые 42 тысячи лет наклон оси вращения Земли колеблется от 22,1 до 24,5 градуса, что сказывается на климате зимы и лета. Кроме того, существует цикл продолжительностью 21 тысячу лет, связанный с «покачиванием» планеты во время вращения, что влияет на сезонные колебания температуры. Если, как в настоящее время, зима в Северном полушарии начинается, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то зима относительно мягкая, а лето умеренное. Но в другой половине этого цикла с наступлением зимы в северных широтах Земля будет дальше от Солнца, и различия между сезонами окажутся более выраженными, с более суровой зимой и более жарким летом.
Эти три цикла накладываются друг на друга, смещая климат Земли то в одном, то в другом направлении. Большую часть времени циклы Миланковича толкают и тянут в разных направлениях, и их совместный эффект помогает объяснить, почему каждая крупная фаза похолодания или потепления не является равномерной, а перемежается более короткими эпизодами потепления или похолодания.
Теория Миланковича подтвердилась только в 1970-е благодаря кернам[3], взятым из глубоководных морских отложений, и кернам льда из Гренландии и Антарктиды. Бурение океанского дна началось в 1950-е, а бурение ледяных шапок – в 1970-е, и исследования продолжаются и сегодня. Дальнейшее изучение ледяных кернов оказало огромное влияние на реконструкцию климата прошлого, поскольку ледяные керны имеют более высокое разрешение, то есть регистрируют более краткосрочные события, именно поэтому они предоставили поразительные доказательства того, насколько быстро происходило изменение климата в прошлом. Например, за минувшие 100 тысяч лет резкие потепления, похоже, иногда происходили всего за несколько десятилетий.
В обоих типах кернов исследователи могут «читать» историю климата по соотношению обычных атомов кислорода (16О), состоящих из восьми протонов и восьми нейтронов, и более тяжелого изотопа кислорода (18О), который содержит восемь протонов и десять нейтронов. Во время ледникового периода большее количество обычного (более легкого) кислорода накапливается в ледяных шапках, оставляя более высокое соотношение 16O/18О в океане и атмосфере. Это соотношение затем сохраняется в окаменелых оболочках микроорганизмов на дне океана и в крошечных воздушных пузырьках в ледяных кернах. Снижение уровня тяжелого кислорода (18О) в кернах, взятых со дна океана, указывает на межледниковье, или теплый период.
Исследования кернов морского дна и ледников дали представление о последних 1,2 млн лет или около того (датировка древнейших слоев последовательности еще не точна) и выявили серию из двадцати трех изотопных стадий кислорода (сокращенно OIS; или МИС для морских изотопных стадий – см. краткую хронологическую таблицу в начале книги), в которой нечетные номера представляют теплые периоды, а четные – оледенения. В настоящее время мы живем в межледниковой стадии OIS 1.
Что говорят эти циклы о будущем человечества? Орбита Земли сейчас приближается к идеальной окружности, и можно ожидать, что нынешние теплые условия – уже необычайно длительные и стабильные – продолжатся. Например, цикл прецессии сейчас уже 6000 лет в фазе охлаждения, а наклон земной оси движется к минимальному значению, что оказывает охлаждающее воздействие, но это компенсирует форма орбиты, способствующая потеплению. Некоторые компьютерные модели предсказывают, что до следующего ледникового периода осталось не менее 5000 лет.
Голоцен уже самый продолжительный и стабильный теплый период с тех пор, как Homo erectus вышел из Африки. Как сказывается на столь сложной системе антропогенное потепление, еще не до конца понятно, но некоторые климатологи предполагают, что мы вовсе не в пяти тысячах лет от следующей ледниковой фазы – а ведь это примерно столько, сколько прошло от начала бронзового века или строительства Стоунхенджа до наших дней, – потому что мы, возможно, уже сломали цикл оледенений по крайней мере на ближайшие 45 тысяч лет.
Каннибалы и пещеры
С 90-х годов прошлого века ряд самых сенсационных открытий палеолита Европы (т. е. «древнего каменного века», до голоцена) был сделан в районе Атапуэрки на севере Испании. Это существенное изменение по сравнению с предыдущими 150 годами, когда в центре внимания были Германия, Франция и Бельгия. Один из руководителей проекта Атапуэрка, Хуан Луис Арсуага, справедливо хвастается: «Сегодня Пиренейский полуостров занимает особое место в древнейшей истории Европы». Начать можно с того, что это старейшее место обитания людей на континенте.
Холмы Атапуэрки пронизаны обширной сетью пещер, часть из которых использовалась в качестве убежищ на протяжении сотен тысяч лет. Некоторые из этих пещер были открыты более ста лет назад при прокладке железнодорожных путей горнодобывающей компанией. Три стоянки в Атапуэрке уже изменили наше представление о палеолите в Европе: Сима-дель-Элефанте, древнейшая на континенте с надежной датировкой; Гран Долина – вторая
