Составлена детальная карта уровня моря за 540 млн лет: Как это поможет решить проблемы современной энергетики?

Представьте, что вы пытаетесь прочитать древний манускрипт, но видите лишь размытые очертания букв. Вы можете угадать общий смысл, но детали, интрига, весь сок повествования — ускользают. Примерно в таком положении до недавнего времени находились геологи, изучая историю уровня Мирового океана. Они знали, что на протяжении сотен миллионов лет он то поднимался, заливая континенты, то отступал, обнажая дно. Но это была картина с очень низким разрешением, где каждый «пиксель» соответствовал миллиону лет.

Недавно группа учёных из Утрехта, США и Великобритании смогла кардинально повысить «резкость» этого изображения. Их исследование, опубликованное в Earth and Planetary Science Letters, — это настоящий прорыв. Оно позволяет нам увидеть пульс океана с беспрецедентной для столь древних эпох детализацией — с шагом всего в несколько тысяч лет. И, что самое интересное, эта древняя история напрямую связана с одними из самых насущных проблем современности: зелёной энергетикой и безопасным хранением отходов.

Геологическая машина времени: как заглянуть в прошлое?

Как вообще учёные узнают, где была береговая линия 100 миллионов лет назад? Основной инструмент — это осадочные породы. Словно геологические «годичные кольца», слои камня хранят память о своём рождении.

Проще говоря:

• Песчаник образуется из песка, который накапливается на мелководье, у побережья. Видите слой песчаника — значит, здесь когда-то был пляж или неглубокое море.
• Аргиллит (глинистый камень) формируется из мельчайших частиц глины, которые оседают в спокойной и глубокой воде, далеко от берега. Слой аргиллита — признак глубокого моря.

Чередование этих слоёв — это и есть летопись наступлений и отступлений океана. Проблема в том, что для далёкого прошлого эта летопись была прерывистой и позволяла делать выводы лишь в очень крупных временных масштабах. Мы видели, что за миллионы лет уровень моря мог «гулять» вверх-вниз на 200 метров из-за тектоники плит, меняющей глубину океанских бассейнов. Но что происходило в промежутках? Были ли короткие, но резкие скачки? До сих пор это оставалось загадкой.

Хитрость, изменившая всё

Именно здесь и кроется гениальность нового подхода. Учёные решили «откалибровать» свои модели по тому периоду, о котором мы знаем почти всё, — по последним нескольким десяткам миллионов лет. В эту эпоху ритмичные колебания земной оси запускали ледниковые периоды, во время которых гигантские ледники то запирали в себе воду, заставляя океан отступать на 100 метров, то таяли, вызывая глобальные потопы.

Исследователи установили точную математическую взаимосвязь: вот такой климат — вот такой размер ледников — вот такой уровень моря. Они создали универсальную формулу, которая связывает глобальную температуру и уровень воды. А затем, вооружившись этой «машиной времени», применили её ко всему доступному прошлому — на 540 миллионов лет назад.

Они как бы сказали: «Мы знаем, как система «климат-лёд-океан» работает сегодня. Давайте предположим, что базовые физические законы не изменились, и посмотрим, что было бы в прошлом при тех климатических условиях». И результат превзошёл все ожидания. Новая, «высокочастотная» модель уровня моря идеально совпала с данными, полученными из окаменелостей. Размытая картина обрела чёткость.

От динозавров к зелёной энергетике: зачем это нужно сегодня?

Так что же показала эта детализированная реконструкция? Она нарисовала удивительно динамичную картину.

• Во времена динозавров, в юрском и меловом периодах, климат был тёплым, материковых льдов почти не было, и уровень моря менялся плавно и неторопливо.
• А вот в каменноугольном периоде, когда по гигантским папоротниковым лесам летали стрекозы размером с чайку, на южном полюсе лежала огромная ледяная шапка. Из-за этого уровень моря скакал как сумасшедший, создавая сложные и разнообразные ландшафты.

Казалось бы, дела давно минувших дней. Но эта информация имеет колоссальное практическое значение. Сегодня человечество ищет места для:

• Подземного хранения CO₂, чтобы бороться с изменением климата.
• Хранения водорода — топлива будущего.
• Размещения геотермальных станций.
• Безопасной изоляции радиоактивных отходов.

Для всего этого нужны особые геологические структуры. Идеальный сценарий — это пористый слой песчаника (тот, что образуется на мелководье), который может работать как губка-резервуар. А над ним должен лежать плотный, непроницаемый слой аргиллита (тот, что из глубоководной глины), который сыграет роль надёжной «крышки», не дающей ничему просочиться наверх.

Зная, что в определённую эпоху мировой океан был высоким и спокойным, учёные теперь могут с большой долей уверенности предсказывать, что в это время по всей планете формировались сплошные, непрерывные слои аргиллита — те самые идеальные «крышки». Новая модель позволяет создавать глобальные карты таких потенциально полезных пластов, резко сужая область поисков и делая освоение недр более безопасным и эффективным.

В конечном счёте, это исследование — прекрасный пример того, как фундаментальная наука, движимая простым любопытством о далёком прошлом, даёт нам инструменты для решения самых насущных проблем настоящего и будущего. Понимая древний пульс Земли, мы учимся жить с ней в гармонии.