Новое саблезубое млекопитающее было одним из первых гиперкарниворов
Около 42 миллионов лет назад в лесах современного Сан-Диего бродило страшное существо размером с рысь. В отличие от большинства животных того времени, это было гиперкарнивоядное существо, созданное для того, чтобы питаться мясом.
Встречайте Diegoaelurus vanvalkenburghae — недавно идентифицированный вид загадочного и ныне исчезнувшего семейства махаэроидинов, которые считаются первыми млекопитающими с саблевидными клыками и острыми режущими зубами.
До сих пор было описано лишь около дюжины других ископаемых махаэроидинов, большинство из которых обитало в Вайоминге, но несколько — в Азии. Палеонтологи идентифицировали этого нового хищника, описанного 15 марта в журнале PeerJ, благодаря 71-миллиметровой нижней челюстной кости с зубами, которая была первоначально найдена в ископаемом слое в округе Сан-Диего.
Выяснилось, что это был новый хищник.
По словам Эшли Пауста, палеонтолога из Музея естественной истории Сан-Диего, окаменелость выдает, что у этого существа были длинные саблевидные клыки, потому что костяной подбородок наклонен, чтобы защитить клыки, а в нижних зубах есть щель для их размещения. Сами клыки не были найдены.
«Эти большие клыки использовались либо для того, чтобы вгрызаться в горло добычи, либо для того, чтобы рвать и разрывать плоть», — говорит Пауст. «Эта окаменелость, в частности, помогает нам понять, как выглядела бы вся пищевая сеть. Теперь мы знаем, что могло быть это сумасшедшее саблезубое животное, преследовавшее приматов на ветвях или, возможно, преследовавшее тапиров в листьях внизу».
Сегодня гиперкарниворы варьируются от массивных белых медведей и свирепых тигров до вашей милой (или не очень) домашней кошки. Но такой образ жизни был нехарактерен для хищников эпохи эоцена, которая закончилась около 34 мил. лет назад, и с тех времен известно не так уж много таких хищников.
Как известно, в эпоху эоцена в мире существовало множество видов хищников.
Таким образом, D. vanvalkenburghae представляет собой ранний взгляд на то, как животные независимо друг от друга развивали способность с легкостью разрезать плоть. Такие кинжалоподобные клыки были обнаружены у самых разных древних животных — от анчоусов до гораздо более поздних саблезубых кошек, таких как Smilodon, которые появились на Земле через миллионы лет после вымирания D. vanvalkenburghae.
Кроме того, в настоящее время на Земле существует множество видов саблезубых кошек.
-
Новаторское открытие в Гренландии. Таинственный кратер поразил ученых
Кратер Хиавата в Гренландии намного старше, чем считалось ранее. Ранее предполагалось, что его возраст может составлять от 13 тыс. до примерно 3 мил. лет.
Ученые из Дании и Швеции, используя различные методы датировки, определили, что метеорит, вырезавший кратер, мог упасть на Землю 58 мил. лет назад. Мы объясняем, как было сделано это замечательное открытие. Кратер Хиавата в Гренландии вовсе не образовался между 13 тыс. и 3 мил. лет назад, как предполагали его первооткрыватели из Музея естественной истории в Копенгагене в 2018 году.
Загадочный кратер в Гренландии
Поскольку гигантский кратер сохранился почти в идеальном состоянии, считалось, что метеорит, приведший к его образованию, упал на Землю в относительно недавнем геологическом прошлом. Кратер диаметром 31 километр почти не подвергся эрозии, но ученые из Дании и Швеции давно задавались вопросом, почему там не сохранился легко идентифицируемый слой обломков.
В конце концов, если такой крупный метеоритный удар действительно произошел в недавнем прошлом, он должен был оказать колоссальное влияние на климат. Однако выясняется, что во время падения метеорита Гренландия, скорее всего, была еще не ледяной землей, а зеленым раем с тропическими лесами, где жили животные. Температура колебалась около 20 градусов Цельсия. Как это возможно? Новые исследования доказали, что кратер Хиавата образовался около 58 мил. лет назад!
Кратер Хиавата в Гренландии был обнаружен случайно
Кратер Хиавата был найден несколько лет назад на краю ледяной шапки в северной части Гренландии. Исследование, в ходе которого была обнаружена огромная, ранее неизвестная впадина в форме круга под ледником Хиавата, было проведено в 2015 году. В то время главной целью ученых было создание новой топографической карты местности.
Исследователи из Университета Копенгагена и Центра геогенетики, описавшие необычное открытие в журнале Science Advances, попытались составить карту рельефа области под ледяной шапкой, используя данные радара IceBridge и предыдущих воздушных миссий НАСА.
После прибытия в Гренландию они обнаружили характерную круглую впадину, которую позже изучили с помощью радара и спутниковых снимков.
Когда они догадались, что это кратер, они продолжили экспедиции в 2016 и 2017 годах, чтобы получить геологические доказательства в поддержку тезиса о падении метеорита в этом месте. Образцы осадочных пород, вымытых из кратера, были проанализированы, и результаты сразу же подтвердили истинность теории.
Мы сразу поняли, что это нечто особенное, но в то же время стало ясно, что подтвердить происхождение этой впадины будет сложно — профессор Курт Х. Кьер из Центра геогенетики
Кратер Хиавата имеет внушительные размеры. Он является одним из 25 крупнейших на Земле. Он расположенный на километр ниже ледяной шапки, является одним из 25 крупнейших ударных кратеров на Земле. Его размеры составляют более 31 километра в диаметре и около 300 метров в глубину, что по площади больше Парижа.
Кратер Хиавата в Гренландии намного старше, чем считалось
В случае с кратером Хиавата удивляют не только его размеры, но и возраст. Первоначально ученые думали, что такой хорошо сохранившийся кратер должен быть относительно молодым, и дали ему около 12−13 тыс. лет.
Кратер удивительно хорошо сохранился, что удивительно, поскольку ледники являются чрезвычайно эффективным агентом эрозии и должны быстро удалять следы удара. Это означает, что кратер должен быть довольно молодым с геологической точки зрения. «Пока мы не смогли напрямую определить возраст кратера, но его состояние позволяет предположить, что он образовался после того, как лед начал покрывать Гренландию, так что ему менее трех миллионов лет, но не исключено, что он образовался в конце последнего ледникового периода», — сказал Курт Х. Кьер из Центра геогенетики.
Однако оказалось, что ученые ошиблись. Изучение образцов в Датском музее естественной истории и Шведском музее естественной истории показало, что метеорит упал на Гренландию около 58 мил. лет назад.
Теория тем более правдоподобна, что обе лаборатории пришли к одному и тому же выводу, используя совершенно разные методы.
Датировать кратер было особенно трудно, поэтому очень приятно, что две лаборатории в Дании и Швеции, используя разные методы датировки, пришли к одному и тому же выводу. Поэтому я уверен, что мы установили фактическую поверхность кратера. Возраст, который намного старше, чем многие считали раньше — Майкл Сторей, глава отдела геологии Датского музея естественной истории, сообщил в пресс-релизе
В Дании для определения возраста кратера Hiawatha использовался лазер, который нагревал песок до выделения газа аргона, а в Швеции применялся метод датировки ураново-свинцового минерала циркона. Оба метода оказались одинаково хороши.
Датировка новой эпохи кратера удивила всех нас. В будущем это поможет нам изучить возможное влияние этого на климат в важную эпоху в истории Земли — сказал доктор Гэвин Кенни из Шведского музея естественной истории.
-
50 лет назад кислород рекламировался как потенциальное средство от потери памяти
Сохранение памяти пожилых людей — Новости науки, 18 марта 1972 года
Несмотря на извечную тоску по фонтану молодости, исследований, посвященных сохранению жизненных сил в более зрелом возрасте, явно недостаточно. Тем не менее… [исследователи] обнаружили, что можно обратить вспять преходящую потерю памяти — или дряхлость — у пожилых пациентов, периодически подвергая их кислородной обработке в гипербарической камере.
Исследования пока лишь намекают на то, что воздействие на пациентов 100% кислорода при высоком давлении может дать толчок развитию когнитивных способностей. Например, люди с сохраняющимися симптомами после легкой травмы головы, прошедшие лечение гипербарическим кислородом, превосходили не прошедших лечение людей в тестах на память по крайней мере через два месяца после лечения, сообщили исследователи в 2020 году. Также было показано, что воздействие большого количества кислорода улучшает кратковременную память у людей, перенесших инсульт, и людей с болезнью Альцгеймера. По-видимому, эти методы лечения действуют за счет уменьшения воспаления в мозге. Пока неясно, оказывает ли этот метод длительное воздействие на память.
-
Истоки и последствия климатического кризиса
Даже в мире, который все чаще страдает от погодных экстремальных явлений, тепловая волна лета 2021 года на Тихоокеанском Северо-Западе выделяется на фоне других. В течение нескольких дней в конце июня в таких городах, как Ванкувер, Портленд и Сиэтл, стояла рекордная температура, от которой погибли сотни людей.
29 июня в Литтоне, деревне в Британской Колумбии, был установлен рекордный для Канады показатель жары — 121° по Фаренгейту (49,6° по Цельсию); на следующий день деревня была сожжена лесным пожаром.
В течение недели международная группа ученых проанализировала эту экстремальную жару и пришла к выводу, что она была бы практически невозможна без изменения климата, вызванного человеком. Средняя температура поверхности планеты повысилась по меньшей мере на 1,1 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем 1850−1900 годов.
Причина: люди нагружают атмосферу теплоулавливающими газами, образующимися при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь и газ, а также при вырубке лесов.
Чуть более 1 градуса потепления может показаться не очень большим. Но этого уже достаточно, чтобы коренным образом изменить потоки энергии на планете. Темпы изменений ускоряются, и последствия проявляются повсеместно. Ледяные щиты в Гренландии и Антарктиде тают, повышая уровень моря и затопляя низколежащие островные государства и прибрежные города. Засуха иссушает сельскохозяйственные угодья и питающие их реки. Бушуют лесные пожары. Дожди становятся все более интенсивными, а погодные условия меняются.
Истоки понимания этой климатической чрезвычайной ситуации уходят корнями более чем на полтора столетия назад. Но только в 1950-х годах ученые начали проводить детальные измерения содержания углекислого газа в атмосфере, чтобы доказать, сколько углерода выделяется в результате деятельности человека.
Начиная с 1960-х годов, исследователи приступили к разработке комплексных компьютерных моделей, которые сегодня освещают серьезность грядущих изменений.
Сегодня мы знаем, что изменение климата и его последствия реальны, и мы несем за них ответственность. Выбросы, которые люди выбрасывали в атмосферу на протяжении веков — выбросы, которые сделали возможными дальние путешествия, экономический рост и нашу материальную жизнь — поставили нас на траекторию потепления. Только радикальное сокращение выбросов углерода, подкрепленное коллективной глобальной волей, может существенно изменить ситуацию.
«То, что происходит с планетой, не является обычным делом, — говорит Ральф Килинг, геохимик из Института океанографии Скриппса в Ла-Джолле, Калифорния. «Мы находимся в планетарном кризисе»
Установка сцены
Однажды в 1850-х годах Юнис Ньютон Фут, ученый-любитель и активистка борьбы за права женщин, жившая на севере штата Нью-Йорк, поставила две стеклянные банки на солнечный свет. В одной был обычный воздух — смесь азота, кислорода и других газов, включая углекислый газ, а в другой — только углекислый газ. В обеих были термометры. Когда солнечные лучи падали вниз, Фут заметил, что банка с одним только CO2 нагревалась быстрее и медленнее остывала, чем банка с обычным воздухом.
Результаты натолкнули Фут на размышления о взаимосвязи между CO2, планетой и теплом. «Атмосфера этого газа придала бы нашей Земле высокую температуру», — написала она в статье 1856 года, обобщая свои выводы.
Три года спустя, работая независимо и, по-видимому, не зная об открытии Фут, ирландский физик Джон Тиндалл продемонстрировал ту же основную идею более подробно. Имея набор трубок и приборов для изучения передачи тепла, он обнаружил, что газ CO2, а также водяной пар поглощают больше тепла, чем воздух.
Он утверждал, что такие газы задерживают тепло в атмосфере Земли, подобно тому, как стекло задерживает тепло в теплице, и таким образом регулируют климат.
Сегодня Тиндаллу приписывают открытие того, как-то, что мы сейчас называем парниковыми газами, нагревающие планету, что позволило ему занять видное место в истории климатологии. Фут осталась в относительной безвестности — отчасти из-за ее пола, отчасти потому, что ее измерения были менее чувствительными. Тем не менее, их результаты помогли начать более широкое научное исследование того, как состав газов в атмосфере Земли влияет на глобальные температуры.
Газы, улавливающие тепло
В 1859 году Джон Тиндалл использовал этот прибор для изучения того, как различные газы задерживают тепло. Он посылал инфракрасное излучение через трубку, заполненную газом, и измерял результирующие изменения температуры. Он показал, что углекислый газ и водяной пар поглощают больше тепла, чем воздух.
Человек начал существенно влиять на атмосферу примерно в начале 19 века, когда в Великобритании началась промышленная революция. Фабрики сжигали тонны угля, а паровой двигатель, работающий на ископаемом топливе, произвел революцию в транспорте и других отраслях промышленности. С тех пор ископаемые виды топлива, включая нефть и природный газ, используются для развития мировой экономики. Все эти виды деятельности выбрасывают газы в воздух.
Шведский физико-химик Сванте Аррениус не беспокоился о промышленной революции, когда в конце 1800-х годов начал размышлять об изменениях уровня CO2 в атмосфере. Вместо этого его интересовали ледниковые периоды — в том числе, приведет ли уменьшение количества вулканических извержений, которые могут выбросить углекислый газ в атмосферу, к будущему ледниковому периоду. Скучающий и одинокий после развода Аррениус занялся многомесячными кропотливыми расчетами переноса влаги и тепла в атмосфере в разных широтных зонах. В 1896 году он сообщил, что уменьшение количества CO2 в атмосфере в два раза действительно может привести к ледниковому периоду, а удвоение CO2 приведет к повышению глобальной температуры примерно на 5−6 градусов C.
Это был удивительно прозорливый вывод для работы, которая по необходимости упростила сложную климатическую систему Земли до нескольких переменных. Но в то время выводы Аррениуса не привлекли внимания других ученых. Климатическая система казалась слишком большой, сложной и инертной, чтобы измениться каким-либо значимым образом в масштабе времени, который был бы важен для человеческого общества. Геологические данные показывали, например, что для начала и окончания ледниковых периодов требовались тысячи лет. О чем было беспокоиться?
Один исследователь, однако, решил, что эту идею стоит продолжить. Гай Стюарт Каллендар, британский инженер и метеоролог-любитель, вел учет погодных условий в течение долгого времени, достаточно навязчиво, чтобы определить, что средняя температура растет на 147 метеорологических станциях по всему миру. В статье, опубликованной в 1938 году в журнале Королевского метеорологического общества, он связал этот рост температуры со сжиганием ископаемого топлива. Каллендар подсчитал, что сжигание ископаемого топлива привело к выбросу в атмосферу около 150 миллиардов метрических тонн CO2 с конца XIX века.
Как и многие в его время, Каллендар не считал глобальное потепление проблемой. Дополнительное количество CO2, безусловно, стимулировало бы рост растений и позволило бы выращивать сельскохозяйственные культуры в новых регионах. «В любом случае возвращение смертоносных ледников следует отложить на неопределенный срок», — писал он. Но его работа оживила дискуссии, восходящие к Тиндаллу и Аррениусу, о том, как планетарная система реагирует на изменение уровня газов в атмосфере. И он начал направлять разговор в сторону того, как деятельность человека может стимулировать эти изменения.
Когда в следующем году началась Вторая мировая война, глобальный конфликт изменил ландшафт научных исследований. Огромные технологии военного времени, такие как радар и атомная бомба, положили начало исследованиям «большой науки», которые объединили страны для решения глобальных вопросов с высокими ставками. Это позволило появиться современной науке о климате.
Одним из основных мероприятий был Международный геофизический год, или МГГ, — 18-месячный рывок в 1957—1958 годах, который включал широкий спектр научных полевых кампаний, в том числе исследования в Арктике и Антарктике. Изменение климата не было приоритетным направлением исследований во время IGY, но некоторые ученые из Калифорнии, возглавляемые Роджером Ревеллом из Института океанографии Скриппса, использовали приток финансирования, чтобы начать проект, который они давно хотели осуществить. Цель состояла в том, чтобы точно и последовательно измерить уровень CO2 в разных точках мира.
Работа выпала на долю геохимика Чарльза Дэвида Килинга, который установил сверхточные мониторы CO2 в Антарктиде и на гавайском вулкане Мауна-Лоа. Средства на поддержание антарктического рекорда вскоре закончились, но измерения на Мауна-Лоа продолжались. Так родилась одна из самых знаковых баз данных во всей науке — «кривая Килинга», которая отслеживает рост концентрации CO2 в атмосфере.
Когда Килинг начал свои измерения в 1958 году, CO2 составлял 315 частей на миллион в глобальной атмосфере. Уже через несколько лет стало ясно, что этот показатель растет год от года. Поскольку растения поглощают CO2 в процессе роста весной и летом и выделяют его при разложении осенью и зимой, концентрация CO2 росла и падала каждый год по пилообразной схеме. Но на эту картину накладывается устойчивый марш вверх.
«График мелькал повсюду — это был просто поразительный образ», — говорит Ральф Килинг, сын Килинга. С годами, по мере того как кривая поднималась все выше, «она сыграла действительно важную историческую роль в пробуждении людей к проблеме изменения климата». Кривая Килинга фигурировала в бесчисленных учебниках по наукам о Земле, на слушаниях в Конгрессе и в документальном фильме Эла Гора об изменении климата «Неудобная правда» в 2006 году.
Каждый год кривая продолжает расти: В 2016 году она перевалила за 400 промилле CO2 в атмосфере, измеренных во время типичного годового минимума в сентябре. Сегодня он находится на уровне 413 промилле. (До промышленной революции уровень CO2 в атмосфере на протяжении веков стабильно держался на уровне около 280 промилле.)
Приблизительно в то время, когда измерения Килинга только начинались, Ревелл также помог разработать важный аргумент в пользу того, что CO2, образующийся в результате деятельности человека, накапливается в атмосфере Земли. В 1957 году он и Ганс Зюсс, также работавший в то время в Скриппсе, опубликовали работу, в которой проследили поток радиоактивного углерода через океаны и атмосферу. Они показали, что океаны не способны поглощать такое количество CO2, как считалось ранее; из этого следовало, что большая часть газа должна поступать в атмосферу.
Известный как кривая Килинга, этот график показывает рост уровня CO2, измеренного в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях в результате деятельности человека. Видимая пилообразная форма обусловлена сезонным ростом растений: Растения поглощают CO2 в период роста, а затем высвобождают его при разложении осенью и зимой.
«В настоящее время люди проводят крупномасштабный геофизический эксперимент такого рода, который не мог произойти в прошлом и не может быть воспроизведен в будущем», — пишут Ревелл и Зюсс в своей статье. Это одно из самых известных предложений в истории науки о Земле.
Вот оно, понимание, лежащее в основе современной науки о климате: Углекислый газ в атмосфере увеличивается, и причиной его накопления является человек. Ревелл и Зюсс стали последней деталью в головоломке, восходящей к Сванте Аррениусу и Джону Тиндаллу. Я говорю своим студентам: «Чтобы понять основы изменения климата, необходимо иметь передовую науку 1860-х годов, передовую математику 1890-х годов и передовую химию 1950-х годов», — говорит Джошуа Хау, историк окружающей среды из Рид-колледжа в Портленде, штат Орегон.
Наблюдательные данные, собранные во второй половине 20-го века, помогли исследователям постепенно сформировать понимание того, как деятельность человека изменяет планету.
Ледяные керны, взятые из ледяных щитов, таких как на вершине Гренландии, являются одними из наиболее показательных для понимания изменений климата в прошлом. Каждый год снег выпадает на лед и спрессовывается в свежий слой льда, представляющий климатические условия того времени, когда он образовался. Обилие определенных форм, или изотопов, кислорода и водорода во льду позволяет ученым вычислить температуру, при которой он образовался, а пузырьки воздуха, запертые во льду, показывают, сколько углекислого газа и других парниковых газов было в атмосфере в то время. Таким образом, бурение под ледяным щитом похоже на чтение страниц книги истории, которые уходят в прошлое тем глубже, чем дальше вы погружаетесь.
Ученые начали читать эти страницы в начале 1960-х годов, используя ледяные керны, пробуренные на военной базе США в северо-западной Гренландии. Вопреки ожиданиям, что климат в прошлом был стабильным, керны намекали на то, что за последние 100 тыс. лет произошли резкие климатические сдвиги. К 1979 году международная группа исследователей взяла еще один глубокий ледяной керн из второго места в Гренландии — и он тоже показал, что в прошлом происходили резкие изменения климата. В конце 1980-х и начале 1990-х годов в рамках буровых проектов под руководством Европы и США были извлечены еще более глубокие керны из верхней части ледяного щита, что позволило перенести запись прошлых температур на четверть миллиона лет назад.
Вместе с другими источниками информации, такими как керны осадочных пород, выбуренные с морского дна, и молекулы, сохранившиеся в древних породах, ледяные керны позволили ученым реконструировать изменения температуры в прошлом с чрезвычайными подробностями. Многие из этих изменений происходили тревожно быстро. Например, за последние 80тыс. лет климат в Гренландии резко потеплел более 20 раз, причем изменения происходили в течение нескольких десятилетий. Совсем недавно похолодание, начавшееся около 13тыс. лет назад, внезапно закончилось около 11 500 лет назад — и температура в Гренландии за десятилетие поднялась на 10 градусов Цельсия.
Доказательства таких резких климатических сдвигов положили конец любым сохраняющимся представлениям о том, что глобальное изменение климата будет медленным и вряд ли произойдет в сроки, о которых следует беспокоиться людям. Это важное напоминание о том, что все может быть «на волоске», — говорит Джессика Тирни, палеоклиматолог из Университета Аризоны в Тусоне.
Больше доказательств глобальных изменений поступило от спутников наблюдения за Землей, которые в 1960-х годах позволили взглянуть на глобальное потепление с новой точки зрения. Со своей точки обзора в небе спутники измерили рост уровня мирового океана — в настоящее время он составляет 3,4 миллиметра в год и ускоряется, так как нагретая вода расширяется и тают ледяные щиты, — а также быстрое уменьшение количества льда, остающегося плавать в Северном Ледовитом океане каждое лето в конце сезона таяния. Спутники гравитационного зондирования «взвешивают» антарктический и гренландский ледяные щиты сверху с 2002 года, сообщая, что ежегодно теряется более 400 миллиардов метрических тонн льда.
Наблюдения за температурой на метеостанциях по всему миру также подтверждают, что мы живем в самые жаркие годы за всю историю наблюдений. Все 10 самых теплых лет с начала ведения учета в 1880 году пришлись на период с 2005 года. И девять из этих 10 лет пришлись на период с 2010 года.
Ужасные прогнозы
К 1960-м годам уже нельзя было отрицать, что на планете происходит потепление. Но для понимания последствий этих изменений — включая угрозу здоровью и благополучию человека — требовалось нечто большее, чем данные наблюдений. Заглянуть в будущее можно было с помощью компьютерного моделирования: сложных расчетов того, как энергия течет через планетарную систему.
Первым шагом в создании таких климатических моделей стало соединение повседневных наблюдений за погодой с концепцией прогнозирования будущего климата. Во время Первой мировой войны британский математик Льюис Фрай Ричардсон представил себе десятки тысяч метеорологов, каждый из которых рассчитывал условия для небольшой части атмосферы, но все вместе составляли глобальный прогноз.
Но только после Второй мировой войны вычислительные мощности превратили мечту Ричардсона в реальность. После победы союзников, которые полагались на точные прогнозы погоды во всем — от планирования дня до определения времени и места сброса атомных бомб, ведущие американские математики получили финансирование от федерального правительства для улучшения прогнозов. В 1950 году группа под руководством Джула Чарни, метеоролога из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, использовала ENIAC, первый в США программируемый электронный компьютер, для составления первого управляемого компьютером регионального прогноза погоды. Прогнозирование было медленным и рудиментарным, но оно основывалось на идеях Ричардсона о разделении атмосферы на квадраты, или ячейки, и вычислении погоды для каждой из них. Эта работа заложила основу для последующих десятилетий моделирования климата.
К 1956 году Норман Филлипс, член команды Чарни, создал первую в мире модель общей циркуляции, которая отражала потоки энергии между океанами, атмосферой и сушей. Так родилась область климатического моделирования.
Сначала работа была базовой, поскольку ранние компьютеры просто не обладали достаточной вычислительной мощностью для моделирования всех аспектов планетарной системы.
Важный прорыв произошел в 1967 году, когда метеорологи Сюкуро Манабе и Ричард Уэтеральд — оба из Лаборатории геофизической гидродинамики в Принстоне, лаборатории, родившейся из группы Чарни, — опубликовали в Journal of the Atmospheric Sciences работу, в которой моделировались связи между поверхностью Земли и атмосферой и рассчитывалось, как изменения в CO2 повлияют на температуру планеты. Манабе и Ветеральд были первыми, кто построил компьютерную модель, отражающую соответствующие процессы, определяющие климат, и точно имитирующую реакцию Земли на эти процессы.
Развитие климатического моделирования позволило ученым более точно представить последствия глобального потепления. В 1979 году Чарни и другие эксперты собрались в Вудс-Хоуле, штат Массачусетс, чтобы попытаться прийти к научному консенсусу относительно того, что повышение уровня CO2 будет означать для планеты. В результате в «докладе Чарни» был сделан вывод о том, что повышение уровня CO2 в атмосфере приведет к дополнительным и значительным изменениям климата.
За прошедшие десятилетия моделирование климата становилось все более сложным. И по мере того, как климатология укреплялась, изменение климата становилось политическим вопросом.
Хоккейная клюшка
Этот знаменитый график, созданный ученым Майклом Манном и его коллегами и воспроизведенный в 2001 году в докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата, наглядно отражает изменение температуры во времени. Скептики изменения климата сделали его центром тотальной атаки на климатическую науку.
Повышение осведомленности общественности об изменении климата и борьба за то, что с этим делать, возникли наряду с осознанием других экологических проблем в 1960-х и 70-х годах. Книга Рейчел Карсон «Безмолвная весна» 1962 года, в которой осуждался пестицид ДДТ за его воздействие на окружающую среду, стала катализатором экологической активности в США и привела к проведению первого Дня Земли в 1970 году.
В 1974 году ученые обнаружили еще одну серьезную глобальную экологическую угрозу — антарктическую озоновую дыру, которая имела ряд важных параллелей с историей изменения климата и отличий от нее. Химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвайне сообщили, что хлорфторуглеродные химикаты, используемые в таких продуктах, как аэрозольные баллончики и хладагенты, вызывают цепь реакций, которые разрушают защитный озоновый слой атмосферы. В результате озоновая дыра, которая образуется над Антарктидой каждую весну, позволяет большему количеству ультрафиолетового излучения от солнца проникать через атмосферу Земли и достигать поверхности, где оно может вызвать рак кожи и повреждения глаз.
Под эгидой Организации Объединенных Наций правительства стран разработали Монреальский протокол 1987 года, который строго ограничил производство хлорфторуглеродов. В последующие годы озоновая дыра начала затягиваться. Однако борьба с изменением климата оказывается гораздо более сложной. Преобразование целых энергетических секторов для сокращения или устранения выбросов углерода гораздо сложнее, чем замена ряда промышленных химикатов.
В 1980 году исследователи сделали важный шаг к объединению усилий для синтеза научного понимания изменения климата и привлечения к нему внимания международных политиков. Все началось на небольшой научной конференции в Виллахе, Австрия, посвященной серьезности изменения климата. По дороге домой на поезде с этой встречи шведский метеоролог Берт Болин говорил с другими участниками о том, что необходим более широкий, глубокий и международный анализ. В 1988 году появился орган ООН под названием Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК). Болин был ее первым председателем.
МГЭИК стала очень влиятельным и уникальным органом. Она не проводит оригинальных научных исследований; вместо этого она синтезирует и обобщает обширную литературу по климатологии для рассмотрения политиками — главным образом, в массивных отчетах, выпускаемых каждые два года. В первом докладе МГЭИК, опубликованном в 1990 году, содержался прогноз о том, что средняя глобальная температура планеты в следующем столетии будет расти быстрее, чем когда-либо за последние 10 000 лет, из-за увеличения содержания парниковых газов в атмосфере.
Отчеты МГЭИК сыграли ключевую роль в предоставлении научной информации странам, обсуждающим вопрос о том, как стабилизировать концентрацию парниковых газов. Этот процесс начался с Саммита Земли в Рио-де-Жанейро в 1992 году, результатом которого стала Рамочная конвенция ООН об изменении климата. Ежегодные встречи ООН для решения проблемы изменения климата привели к принятию первых международных обязательств по сокращению выбросов — Киотскому протоколу 1997 года. В соответствии с ним развитые страны обязались сократить выбросы CO2 и других парниковых газов. К 2007 году МГЭИК заявила, что реальность потепления климата «не вызывает сомнений». В том же году эта группа вместе с Элом Гором получила Нобелевскую премию мира за свою работу в области изменения климата.
Процесс МГЭИК гарантировал, что политические деятели имели под рукой лучшие научные данные, когда садились за стол переговоров, чтобы обсудить сокращение выбросов. Конечно, страны не обязаны придерживаться этих научных данных — и часто они этого не делали. На протяжении 2000-х и 2010-х годов на международных встречах по климату обсуждались не столько научные достижения, сколько вопросы справедливости. Такие страны, как Китай и Индия, указывали на то, что им необходима энергия для развития экономики и что государства, ответственные за основную часть выбросов на протяжении всей истории, такие как США, должны быть лидерами в сокращении парниковых газов.
В то же время жители некоторых наиболее уязвимых стран, таких как низколежащие острова, которым угрожает повышение уровня моря, стали более заметными и влиятельными на международных переговорных форумах. «Вопросы справедливости всегда были очень сложными в этой проблеме коллективных действий, — говорит Рейчел Клитус, эксперт по климатической политике из Союза обеспокоенных ученых в Кембридже, штат Массачусетс.
К 2015 году страны мира добились определенного прогресса в сокращении выбросов, предусмотренном Киотским протоколом, но этого все еще было недостаточно для достижения существенных глобальных сокращений. В том году на ключевой конференции ООН по климату в Париже было заключено международное соглашение о том, чтобы попытаться ограничить глобальное потепление до 2 градусов Цельсия, а предпочтительно до 1,5 градусов Цельсия, выше доиндустриального уровня.
Каждая страна имеет свой собственный подход к решению проблемы изменения климата. В Соединенных Штатах, которые получают около 80% энергии из ископаемого топлива, изощренные усилия по преуменьшению и критике научных данных привели к серьезным задержкам в принятии мер по борьбе с изменением климата. На протяжении десятилетий американские компании, работающие на ископаемом топливе, такие как ExxonMobil, стремились повлиять на политиков, чтобы те предпринимали как можно меньше действий по сокращению выбросов.
Самый большой след
Эти 20 стран выбросили наибольшее суммарное количество углекислого газа с 1850 года. Выбросы представлены в миллиардах метрических тонн и разбиты на промежуточные итоги от использования ископаемого топлива и производства цемента (синий цвет) и от землепользования и лесного хозяйства (зеленый цвет).
Такая тактика, несомненно, привела к успеху в подпитке промедления политиков в отношении климатических действий в Соединенных Штатах, в основном со стороны республиканцев. Президент Джордж Буш-младший вывел страну из Киотского протокола в 2001 году; Дональд Трамп аналогичным образом отверг Парижское соглашение в 2017 году. Еще в 2015 году председатель комитета по окружающей среде Сената Джеймс Инхоф из Оклахомы принес в Конгресс снежок в холодный зимний день, чтобы заявить, что антропогенное глобальное потепление — это «мистификация»
В Австралии аналогичное сочетание правого отрицания и интересов ископаемого топлива заставляет менять обязательства по борьбе с изменением климата, поскольку премьер-министры избираются и уходят в результате ожесточенных дебатов о том, как нация должна действовать в отношении климата.
В то же время другие страны продвинулись вперед. Некоторые европейские страны, такие как Германия, активно используют возобновляемые источники энергии, включая ветряную и солнечную, а активисты, такие как шведский подросток Грета Тунберг — авангард молодежного движения — оказывают давление на свои правительства, требуя большего.
В последние годы развивающиеся экономики Китая и Индии заняли центральное место в дискуссиях о действиях по защите климата. Китай, который в настоящее время является крупнейшим в мире эмитентом углерода, в 2021 году объявил о нескольких умеренных шагах по сокращению выбросов, в том числе о прекращении строительства угольных электростанций за рубежом. Индия объявила, что будет стремиться к нулевому уровню выбросов к 2070 году, впервые определив дату достижения этой цели.
<Однако такие обещания продолжают подвергаться критике. На Конференции ООН по изменению климата 2021 года в Глазго, Шотландия, Индия подверглась глобальной критике за то, что не взяла на себя обязательства по полному отказу от угля — хотя два крупнейших эмитента, Китай и США, сами не взяли на себя обязательства по постепенному отказу от угля. «В этом нет никакой справедливости», — говорит Ааюши Авасти, экономист по энергетике из Университета Восточной Англии в Англии.
Прошлое и будущее
Различные сценарии изменения выбросов парниковых газов в будущем помогают ученым прогнозировать будущие изменения климата. Этот график показывает смоделированный исторический температурный тренд вместе с будущими прогнозами повышения температуры, основанными на пяти сценариях Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Изменение температуры — это разница со средним значением 1850−1900 годов.
Встреча с будущим
Во многих случаях изменения происходят быстрее, чем предполагали ученые несколько десятилетий назад. Океаны становятся более кислыми, поскольку поглощают CO2, нанося вред крошечным морским организмам, которые создают защитные оболочки из карбоната кальция и являются основой морской пищевой сети. Более теплые воды приводят к обесцвечиванию коралловых рифов. Повышение температуры приводит к тому, что виды животных и растений перемещаются в районы, где они раньше не обитали, что увеличивает риск вымирания многих из них.
Ни одно место на планете не осталось незатронутым. Во многих районах повышение температуры привело к сильным засухам, которые иссушают растительность и создают дополнительное топливо для лесных пожаров, подобных тем, которые в последние годы опустошают Австралию, Средиземноморье и западную часть Северной Америки.
Еще есть Арктика, где температура растет более чем в два раза по сравнению со среднемировыми показателями, а сообщества находятся на переднем крае перемен. Вечная мерзлота тает, дестабилизируя здания, трубопроводы и дороги. Пастухи карибу и оленеводы беспокоятся о возросшем риске паразитов для здоровья своих животных. С уменьшением количества морского льда, способного защитить побережье от штормовой эрозии, инупиатская деревня Шишмареф на Аляске рискует рухнуть в море. Ей придется переехать со своего острова, занесенного песком, на материк.
«Мы знаем, что эти изменения происходят и что «Титаник» тонет, — говорит Луиза Фаркхарсон, геоморфолог из Университета Аляски в Фэрбенксе, которая следит за изменениями вечной мерзлоты и прибрежной зоны на Аляске. По всей планете те, чье выживание зависит от нетронутых экосистем, сталкиваются с наибольшей угрозой изменения климата. А те, у кого меньше всего ресурсов для адаптации к изменению климата, ощущают его первыми.
«Нас ждет потепление, — говорит Клаудия Тебальди, климатолог из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии. «В этом нет никаких сомнений. Единственное, на что мы можем надеяться, это на то, что потепление будет идти немного медленнее»
Это одна из причин, почему в докладе МГЭИК, 2021 года, основное внимание уделяется предполагаемым уровням глобального потепления. Существует большая разница между потеплением планеты на 1,5 градуса и на 2 градуса или 2,5 градуса. Каждая доля градуса потепления увеличивает риск экстремальных явлений, таких как волны жары и проливные дожди, что приводит к большим глобальным разрушениям.
Будущее зависит от того, насколько страны готовы взять на себя обязательства по сокращению выбросов и будут ли они придерживаться этих обязательств. Это геополитическое балансирование, подобного которому мир еще не видел.
Наука может и должна сыграть свою роль в будущем. Усовершенствованные климатические модели покажут, какие изменения ожидаются на региональном уровне, что поможет чиновникам подготовиться. Правительства и промышленность также должны сыграть важную роль. Они могут инвестировать в технологии, такие как связывание углерода, чтобы помочь декарбонизации экономики и переходу общества к более возобновляемым источникам энергии.
Огромные вопросы остаются. Есть ли у избирателей желание требовать от своих правительств значительных энергетических преобразований? Как бизнесмены и военные лидеры могут сыграть более значительную роль в стимулировании мер по борьбе с изменением климата? Какова должна быть роль низкоуглеродных источников энергии, которые имеют свои отрицательные стороны, например, ядерной энергии? Как развивающиеся страны могут добиться более высокого уровня жизни для своего населения, не становясь при этом крупными эмитентами парниковых газов? Как мы можем уберечь наиболее уязвимые слои населения от непропорционально большого ущерба во время экстремальных явлений и включить экологическую и социальную справедливость в наше будущее?
Эти вопросы становятся все более актуальными с каждым годом по мере накопления углекислого газа в нашей атмосфере. В настоящее время уровень CO2 на планете выше, чем когда-либо за последние 3 мил. лет.
Все эти вопросы становятся все более актуальными с каждым годом, поскольку углекислый газ накапливается в нашей атмосфере.
На встрече ООН по климату в Глазго в 2021 году дипломаты со всего мира договорились о более срочной работе по отказу от использования ископаемого топлива. Однако они не приняли достаточно жестких целей, чтобы удержать потепление в мире ниже 1,5 градусов.
С тех пор, как химик Сванте Аррениус осознал последствия выброса в атмосферу дополнительного количества углекислого газа, прошло более века. Однако мир так и не смог объединить усилия, чтобы избежать самых опасных последствий изменения климата.
Время на исходе.
-
Древние Homo sapiens перенесли талант к культурному творчеству из Африки в Азию
Творчество имеет глубокие корни в эволюции человека.
Люди каменного века направляли свои культуры через некоторые изобретательные повороты и изгибы, когда далеко разбросанные группы Homo sapiens независимо друг от друга учились справляться с суровыми условиями Африки и незнакомыми условиями Азии, свидетельствуют два новых доклада. Южноафриканские охотники-собиратели, населявшие засушливые, внутренние ландшафты между 92тыс. и 80тыс. лет назад, выжили благодаря технике и поведению, которые они сформулировали самостоятельно. По словам археолога Алекса Маккея из Университета Вуллонгонга в Австралии и его коллег, эти древние инновации ничем не обязаны приморским общинам, которые, как известно, повлияли на то, как многие группы населения южной Африки изготавливали каменные орудия, начиная с нескольких тысячелетий спустя.
По мнению археолога Алекса Маккея и его коллег.
На территории нынешнего Северного Китая H. sapiens, достигшие этого региона около 40 тыс. лет назад, также создали новые орудия труда и первыми в этом регионе стали измельчать пигменты в декоративных или символических целях, говорят археолог Фа-Ган Ванг из Института культурных реликвий и археологии провинции Хэбэй в Китае и его коллеги.
Все эти исследования свидетельствуют о том, что культура каменного века была более инновационной, чем считалось ранее.
Предыдущие исследования в Африке показали, что характерные методы изготовления орудий труда на прибрежных стоянках распространились по большей части южной части континента, по крайней мере, с 72тыс. лет назад до примерно 59 тыс. лет назад. Но человеческие инновации, представленные находками в скальном укрытии, расположенном примерно в 44 километрах от атлантического побережья южной Африки и названном Varsche Rivier 003 (или VR003), опровергают популярную идею о том, что развитие производства инструментов и других видов культурного поведения происходило только в приморских, богатых ресурсами местах, где соседние человеческие группы могли регулярно обмениваться информацией, сообщают Маккей и его коллеги 28 февраля в журнале Nature Ecology & Evolution.
Каменные орудия и другие артефакты, найденные в Варше-Ривьер, также не встречаются в местах сопоставимого возраста, расположенных в 100 километрах к югу. Это говорит о том, что древние H. sapiens в VR003 не были подражателями, говорит Маккей. «92тыс. лет назад люди — даже те, которые, вероятно, жили в популяциях с низкой плотностью населения, — были более чем способны генерировать новые идеи, если были предоставлены сами себе.»
Это не удивляет археолога Марлиз Ломбард из Университета Йоханнесбурга. H. sapiens в южной Африке 100тыс. лет назад или более разработали целый ряд охотничьих инструментов, скорее всего, приспособленных к различным условиям, включая легкие копья с каменными наконечниками, похожие на копья с железными наконечниками, которые сейчас предпочитают коренные африканские охотники.
В то время «популяции H. sapiens обладали необходимым [ментальным] пониманием, чтобы применять высокие уровни технической адаптивности и творческого самовыражения везде и всегда, где это было необходимо или когда они это выбирали», — говорит Ломбард, который не принимал участия ни в одном из новых исследований.
Одна из творческих инноваций в VR003 — изготовление каменных инструментов. Люди каменного века на стоянке медленно нагревали куски силикатного камня в открытых очагах, в результате чего куски распадались на мелкие угловатые фрагменты. Крошечные инструменты с острыми краями, большинство из которых были не длиннее канцелярской скрепки, выбивались из фрагментов кремнебетона. Готовые изделия, вероятно, использовались для различных режущих работ и, возможно, для охоты. Эксперименты с кремнебетоном из источников вблизи VR003 помогли исследователям определить характерные изменения на поверхности камней, подвергшихся термическому разрушению, и повреждения, полученные при ударах инструментами по тонким чешуйкам этих камней.
Группа Маккея также раскопала 26 фрагментов раковин моллюсков, в основном водных улиток, называемых лимпетами. Свидетельства транспортировки съедобных моллюсков на большие расстояния во времена обитания VR003 встречаются редко, но они были обнаружены на двух других объектах в засушливых районах южной Африки. На этих стоянках также не было обнаружено никаких свидетельств взаимодействия с прибрежными группами.
И наконец, 21 фрагмент скорлупы страусиных яиц, обнаруженный на стоянке, по-видимому, произошел от неповрежденных раковин, которые использовались в качестве сосудов для воды. Изогнутые края этих фрагментов когда-то образовывали отверстия, которые выбивались в скорлупе, чтобы в них могла помещаться жидкость, подозревают ученые.
Как выяснилось, эти фрагменты были изготовлены из скорлупы страуса.
Люди, возможно, делали емкости для воды из скорлупы страусиных яиц еще 105тыс. лет назад на другом южноафриканском объекте, расположенном в глубине материка.
На более чем континенте, H. sapiens снова проявил изобретательность, достигнув бассейна Нихэвань в Северном Китае около 40тыс. лет назад, сообщают Ванг и его коллеги 2 марта в журнале Nature.
Раскопки в месте под названием Сямабэй выявили участок отложений, окрашенных в красный цвет, и исследователи нашли два куска пигмента с различным минеральным составом и известняковую плиту, окрашенную пигментом. Полученные данные свидетельствуют о том, что жители Сямабэй' измельчали кусочки цветного пигмента примерно за 9тыс. лет до появления самых ранних свидетельств использования пигмента в Восточной Азии.
В результате раскопок было обнаружено два кусочка пигмента, окрашенных в красный цвет.
Около 400 каменных артефактов, найденных в Сямабэе, включают в себя инструменты, похожие на черные, многие из которых размером примерно с крошечные инструменты VR003. По словам ученых, эти находки отличаются новизной для северного Китая около 40тыс. лет назад. Семь инструментов имеют признаки того, что они были прикреплены к рукояткам и использовались для таких задач, как скобление шкур и разрезание растений или тканей животных.
<Хотя в Сямабэе не было найдено ископаемых останков гоминид, окаменелости, обнаруженные в других местах на севере Китая, указывают на то, что H. sapiens достиг этого района около 40тыс. лет назад. Денисовцы и неандертальцы также населяли Северный Китай в то время. Неизвестно, какая именно популяция — или, возможно, группа со смешанным происхождением или культурным влиянием — оставила свой след в Сямабее.
Как бы то ни было, давнее предположение о том, что единый набор культурных инноваций, принесенных H. sapiens из Африки — включая бусы, подвески и технику изготовления крошечных каменных лезвий — распространился по Азии, начиная, возможно, с 35тыс. лет назад, становится все более маловероятным, говорит археолог и соавтор исследования Ши-Ся Ян из Китайской академии наук в Пекине.
-
Возраст загадочного кратера Hiawatha в Гренландии составляет 58 мил. лет
Мощный удар, в результате которого образовался загадочный кратер на северо-западном краю ледяного щита Гренландии, произошел около 58 мил. лет назад, сообщают исследователи 9 марта в журнале Science Advances.
Это время, подтвержденное двумя отдельными методами датировки, означает, что астероид, комета или метеорит, вырезавший впадину, упал задолго до наступления похолодания в эпоху Младшего дриаса около 13тыс. лет назад. Некоторые исследователи предполагают, что похолодание было вызвано именно таким ударом.
Ученые заметили кратер в 2015 году во время сканирования в рамках операции НАСА «АйсБридж», которая использовала воздушный радар для измерения толщины ледяного щита. Эти и другие данные показали, что кратер, получивший название Hiawatha, представляет собой круглую впадину, простирающуюся на 31 километр и погребенную под километровым слоем льда.
Следующим шагом было определение возраста кратера Hiawatha. Хотя сама впадина недоступна, талая вода у основания льда вынесла гальку и другие отложения с характерными признаками изменения в результате удара, включая песок из частично расплавленных пород и гальку с сильно деформированными, или «ударными», кристаллами циркона.
Геохимик Гэвин Кенни из Шведского музея естественной истории в Стокгольме и его коллеги датировали эти изменения с помощью двух методов, основанных на радиоактивном распаде изотопов, или различных форм элементов. Для цирконов команда измерила распад урана до свинца, а в песке исследователи сравнили обилие радиоактивных изотопов аргона со стабильными. Оба метода позволяют предположить, что столкновение произошло около 57,99 миллиона лет назад.
Таким образом, кратер слишком стар, чтобы стать тем самым «дымящимся пистолетом», который давно ищут сторонники спорной гипотезы о столкновении в эпоху Младшей Дриады. Время также не совсем подходит для того, чтобы связать его с теплым периодом, называемым палеоцен-эоценовым термическим максимумом, который начался около 56 мил. лет назад. Пока, по словам исследователей, влияние этого космического удара на глобальный климат Земли остается загадкой.
Свежие комментарии