Написано на песке

Эти слова обычно произносят, когда хотят подчеркнуть недолговечность, эфемерность происходящего. Между тем мелкая рябь, которая около тысячи лет назад образовалась на поверхности песчаных дюн, занимающих почти четверть территории американского штата Небраска, до сих пор остается практически неизменной. И ясно указывает на то, что в те далекие времена этот регион страдал от длительной засухи.
Сейчас уже мало кто сомневается в том, что на нашей планете стремительно наступает период глобального потепления. Оно беспокоит ученых и политиков, предсказывающих возможные трагические последствия этого явления для населения Земли. Однако, оказывается, нечто подобное, пусть и в гораздо меньших масштабах, происходило и раньше. В частности, на Северо-Западе Соединенных Штатов Америки 8-10 веков назад в течение так называемого Средневекового теплого периода.
То, что наблюдалось тогда в районе Песчаные холмы (Sand Hills) в их штате, Венкатараман Сридхар и его коллеги из Университета Небраски называют “исторически беспрецедентным крупномасштабным изменением атмосферной циркуляции”. И, как выясняется, это было не единственным чрезвычайным событием. “Записи” в дюнах, предупреждают ученые, доказывают, что регион “является склонным к засухе намного серьезней, чем даже та, которая была зарегистрирована как исторический рекорд”.
Объяснение того, как они расшифровывали запечатленную в дюнах климатическую информацию, недавно было опубликовано в журнале Science. В основном ученые изучали то, что можно назвать “мелким шрифтом”, - рябь на поверхности песчаных холмов, размеры которой измеряются в сантиметрах. Эти крохотные застывшие “волны” оставляют на песке ветер или текущая вода. Да что там объяснять – каждый из нас много раз ощущал их босыми ногами на песчаных пляжах. А исследователям они и сейчас помогают разбираться с последствиями эрозии в Большом каньоне Колорадо и следами гипотетических водных потоков на... Марсе.
Кстати, скажи кому-нибудь еще лет сорок назад, что когда-то мы будем разглядывать такие же мельчайшие детали рельефа на поверхности Красной планеты, он бы точно поднял нас на смех. А между тем еще в конце 1970-х годов севшие на Марс американские аппараты “Викинг” передали на Землю подробнейшие картины окружавшей их алой каменистой равнины. Ну а последние марсианские роверы показали землянам еще более мелкие подробности.
Именно об этом написал в геофизическом еженедельнике Eos Дэвид Рубин из американской Геологической службы в Санта-Круз, штат Калифорния. В своей статье он отметил: “То, что еще совсем недавно было предметом исключительно наземных исследований, в настоящее время достигает буквально космического значения”.
На Марсе планетологи ищут в микроскопических особенностях поверхностных форм тамошнего грунта признаки воздействия на него воды. Эти исследования начал еще в 1859 году британский геолог Генри Клифтон Сорби. Доктор Рубин отмечает, что блок формирования мелких изображений марсианского ровера Opportunity является современным продолжением и расширением работы англичанина. Он цитирует Сорби, рассказывавшего, как люди смеялись над ним за попытки “исследовать горы с помощью микроскопов”. И добавляет: “Вообразите удивление Сорби, если бы он узнал, что микроскопия оказалась существенной для исследования гор и на других планетах”.
Запечатленная в окаменевших горных породах рябь на Марсе, возможно, остается неизменной в течение миллиардов лет. А вот как дюны Небраски могли так долго сохранять тонкий рельеф на своей поверхности? Понятно, их форма и ориентация отражают силу и направление сформировавших их ветров. Но ведь за прошедшие с тех пор сотни лет другие ветры и дождевые потоки должны были все изменить. Этого не произошло потому, что печать прошлого на Песчаных холмах закрепила растительность.
Сегодня весенние и летние ветры в этом регионе дуют с юга или юго-востока. Они приносят сюда влагу из Мексиканского залива, которая и питает траву и мелкие кустики, крепящие своими корнями верхнюю часть дюн со времен Средневекового теплого периода. А восемь-десять веков назад тут дули сухие юго-западные ветры, и ничто не мешало им переносить песок с места на место. Когда направление воздушных потоков и соответственно содержание в них влаги изменились, слабая растительность окрепла и навсегда сохранила давние климатические “записи”, которые и читают теперь геофизики.
Способ, с помощью которого ученые смогли заглянуть в далекое прошлое Небраски, может кому-нибудь показаться курьезным. Но что такое песчаные дюны по сравнению с... зубами ископаемых бизонов, которые легли в основу модели реконструкции климата главной житницы Соединенных Штатов – Великих равнин? Исследователи из Университета Вашингтона собрали эти останки древних животных на территории, включающей штаты Монтана, Северная и Южная Дакота, Канзас, Оклахома и тот же штат Небраска.
Растирая в порошок зубную эмаль травоядных, обитавших около 200 тысяч лет назад от Аляски до Мексики, они выделили материал, дающий сведения об их пище, - углекислоту с изотопами углерода С-12 и С-13. По соотношению этих изотопов можно судить о рационе бизона, потому что травы, растущие в теплые и холодные периоды, отличаются по изотопному составу. Таким образом, по результатам анализа эмали бизоньих зубов можно реконструировать температурную картину, существовавшую на Великих равнинах в те далекие времена.
Как выяснилось, климатические изменения на этой огромной территории случались неоднократно, причем некоторые из них были очень значительными. Ученых интересовало, насколько чувствителен к этим изменениям растительный мир и где та граница, после которой цветущая равнина превращается в пустыню и наоборот?
По словам одной из участниц исследования профессора Кэтрин Хоппе, “взгляд на климатическое прошлое дает основания полагать, что мы живем в теплый период, но происходившие изменения были таковы, что, например, север Небраски был пустыней с песчаными дюнами”. Таким образом, “показания” и песчаной ряби, и ископаемых останков древних животных полностью совпадают.