Появлялись все новые и новые доказательства возможности быстрой смены климата. Так, в Швеции ученые, изучавшие слои грязи на дне озер, нашли свидетельства климатических изменений, которые произошли гораздо быстрее, чем считалось возможным в то время. Эти ученые обнаружили большое количество пыльцы дикого арктического цветка под названием дриада восьмилепестная (Dryasoctopetala) в слоях грязи, оценочный возраст которых составляет всего двенадцать тысяч лет. Обычно дриада растет в Арктике и распространяется по Европе лишь в периоды сильных похолоданий. Ее широкое распространение в Швеции двенадцать тысяч лет назад свидетельствует о том, что период теплой погоды, пришедший на смену ледниковому периоду, был прерван повторным резким похолоданием. В честь этого арктического цветка этот период похолодания был назван поздним дриасом [24]. Но даже ученые, руководимые господствовавшими в то время в научной среде идеями, полагали, что «быстрое» наступление позднего дриаса длилось не менее тысячи лет.
Трудно недооценивать отрицательный эффект, который оказывают общепринятые взгляды на науку. Геологи того времени полагали, что разгадка прошлого лежала в настоящем если климат ведет себя так сегодня, значит, аналогично он вел себя и вчера. Такая концепция носит название «униформизм», и, как отметил физик Спенсер Уирт в своей выпущенной в 2003 году книге «Открытие глобального потепления», она была основополагающим принципом среди ученых того времени.
На протяжении большей части двадцатого века геологи чтили принцип униформизма [25], считая его основой своей науки. Согласно человеческому опыту, в период продолжительностью менее тысячи лет температура практически не изменяется, и в соответствии с принципом униформизма было принято заключение, что этого никогда не происходило и в прошлом.
Когда люди уверены, что чего-то не существует, обычно они не предпринимают никаких усилий, чтобы попытаться это «что-то» найти.
Поскольку все были убеждены, что глобальные климатические изменения не могут произойти быстрее, чем за тысячу лет, никто даже не удосужился внимательно изучить доказательства того, что на это ушло гораздо меньше времени. Что же насчет тех шведских ученых, которые изучали глиняное дно озер и первыми заявили о «быстром» наступлении позднего дриаса «всего» за тысячу лет? Изучая огромные куски глины, образовавшиеся за столетия, ученые не стали разбивать их на отдельные, более мелкие слои, которые могли бы продемонстрировать, что изменения происходили куда быстрее. Доказательство того, что поздний дриас наступил гораздо быстрее, чем они думали, лежало прямо у них перед глазами, но они были ослеплены собственной предвзятостью.
* * *
К середине двадцатого века тиски унифомизма, в которые была зажата наука, начали терять свою хватку по мере того, как ученые стали понимать возможность быстрых перемен за счет катастрофических событий. В конце пятидесятых годов Дэйв Фульц из Чикагского университета создал макет земной атмосферы с использованием вращающихся жидкостей, имитирующих поведение атмосферных газов. Движение жидкостей было стабильным и цикличным, но только до тех пор, пока что-нибудь не нарушало этого равновесия. Даже малейшего вмешательства было достаточно, чтобы спровоцировать колоссальные изменения потока жидкостей. Это было далеко не научное доказательство, однако этот эксперимент заставил задуматься о неустойчивости атмосферы, ее склонности к серьезным изменениям за относительно короткий период времени. Другими учеными были разработаны математические модели, также указавшие на возможность подобных быстрых изменений.
По мере появления новых данных и повторного рассмотрения старых мнение научного сообщества стало меняться. Уже к семидесятым годам прошлого века общепризнанным стал тот факт, что температурные сдвиги и климатические изменения, приводящие к началу или концу ледникового периода, могут происходить за какие-то сотни лет. Про тысячи больше никто не говорил счет пошел на сотни. Теперь «быстро» означало «за несколько столетий».
Итак, появилось согласие по поводу того, когда это произошло, однако о том, как именно это произошло, единого мнения не было. Возможно, метан вышел из тундровых болот в атмосферу, отгородив от нас солнечное тепло. Возможно, откололась часть антарктического ледяного щита и охладила Мировой океан. Может быть, в Северной Атлантике растаял ледник и образовалось огромное пресноводное озеро, что нарушило теплое течение, вместе с которым тропические воды попадали на север.
Твердый лед послужил ученым убедительным доказательством.
В начале семидесятых годов прошлого века климатологи обнаружили, что одно из самых достоверных свидетельств того, какая погода была на планете в прошлом, запечатано в ледниках и ледяных плато северной Гренландии. Исследования представляли собой тяжелую и опасную работа ничего общего с тем образом лабораторной крысы в очках и белом халате, с которым мы привыкли ассоциировать ученых. Это был настоящий экстрим: команда ученых из разных стран преодолевала километры льда, карабкалась на сотни метров вверх, тащила тонны аппаратуры, боролась с высотной болезнью и безумным холодом, и все ради того, чтобы пробурить трехкилометровую толщу льда. Наградой за их труд стали нетронутые и однозначные данные о ежегодных осадках и колебаниях температуры, готовые раскрыть свои секреты при помощи несложного химического анализа. Конечно, для этого нужно было сначала до них добраться.
К восьмидесятым годам прошлого века образцы ледяного щита [26] окончательно подтвердили эпоху позднего дриаса резкое похолодание, начавшееся порядка тринадцати тысяч лет назад и продлившееся более тысячи лет. Но это, правда, была лишь вершина айсберга.
В 1989 году в США была организована экспедиция с целью пробурить до самого дна трехкилометровый ледяной щит Гренландии, запечатавший в себе данные о 110 тысячах лет истории климата. Интересно, что в тридцати километрах от них команда европейских ученых проводила похожее исследование. Четыре года спустя обе команды ученых добрались до самого основания ледяного щита вскоре предстояло в очередной раз пересмотреть понятие «быстро».
Пробы ледяного щита показали, что поздний дриас последний ледниковый период завершился всего за три года. Из ледникового периода в нормальный климат не за три тысячи лет, не за триста лет, а за каких-то три года. Более того, ледяной щит показал, что поздний дриас наступил всего за одно десятилетие. В этот раз доказательства были налицо быстрые изменения климата оказались самой что ни на есть реальностью. Похолодание и последовавшее за ним потепление наступили настолько быстро, что ученые даже перестали использовать для описания смены климата слово «быстрый» и начали использовать вместо него такие прилагательные, как «резкий» и «стремительный». Доктор Уирт резюмировал все это в своей книге 2003 года.
Оказалось, что температурные сдвиги, на которые, по мнению ученых пятидесятых годов, ушли десятки тысяч лет, по представлениям ученых семидесятых тысячи и по взглядам ученых восьмидесятых сотни, на самом деле произошли за десятилетия.
Изучив данные о резких изменениях климата за последние 110 тысяч лет, ученые обнаружили, что единственным по-настоящему стабильным периодом были лишь последние 11 тысяч лет или около того. Оказалось, что настоящее вовсе не является разгадкой прошлого оно является исключением.
Наиболее вероятной причиной наступления позднего дриаса и внезапного возвращения к температурам ледникового периода считается разрушение океанической «конвейерной ленты», или термохалинной циркуляции, создаваемой за счет перепада плотности воды, образовавшейся вследствие неоднородности распределения температуры в Атлантическом океане. Когда она работает в нормальном режиме по крайней мере, в том, к которому мы привыкли, этот «конвейер» переносит теплые тропические воды на поверхности океана на север, где они охлаждаются, становятся более плотными, тонут и потом глубинными течениями снова попадают в тропики. При таких условиях климат в Великобритании умеренный, хотя она и находится на тех же широтах, что и Сибирь. Однако когда работа этого конвейера нарушается например, из-за обильного притока теплой пресной воды, образовавшейся вследствие таяния ледяного покрова Гренландии, это может привести к серьезным последствиям для глобального климата и превратить Европу в очень холодное место.
* * *
Незадолго до позднего дриаса нашим предкам жилось вполне неплохо. Отслеживая миграции человека с помощью ДНК, ученые обнаружили свидетельства бурного роста населения в Северной Европе, когда люди, ранее мигрировавшие из Африки на север, стали снова продвигаться на север в глубь Европы на территории, пустовавшие на протяжении ледникового периода (до позднего дриаса). Средняя температура стала почти такой же высокой, как и сейчас, там, где когда-то были ледники, зацвели луга, и люди начали активно размножаться.
Вскоре потепление, длившееся со времен окончания последнего ледникового периода, резко сменилось похолоданием. Ориентировочно всего за десятилетие среднегодовая температура упала почти на тридцать градусов. Уровень моря упал на сотни метров, так как вода замерзла и осталась в виде ледяного покрова. Лесов и лугов быстро не стало. Побережья оказались окружены сотнями километров непроходимого льда. Айсберги были не редкостью вплоть до территорий современной Испании и Португалии. Громадные ледники снова начали свое грандиозное шествие на юг. Наступил поздний дриас, и мир в очередной раз изменился [27].
Несмотря на то, что человечество выжило, краткосрочный удар, особенно по тем популяциям, что переселились на север, обладал сокрушительной силой. Всего за одно поколение практически все изученные людьми способы выживания начиная от постройки жилищ и заканчивая привычными методами охоты потеряли свою актуальность. Многие тысячи людей практически наверняка умерли от голода или замерзли до смерти. Радиоуглеродное датирование археологических находок в явном виде продемонстрировало, что население Северной Европы резко сократилось, что отразилось в уменьшении числа поселений и других свидетельств человеческой деятельности.
Но люди определенно выжили. Вопрос в том, как именно им это удалось сделать? Безусловно, частично наш успех можно объяснить социальной адаптацией многие ученые полагают, что поздний дриас ускорил отказ от общества охотников и собирателей и положил начало сельскому хозяйству. Но что насчет биологической адаптации и естественного отбора? Ученые полагают, что некоторые животные совершенствовали свою способность переносить заморозки именно в этот период в частности, древесная лягушка, к которой мы еще вернемся позже. Почему же с человеком подобного не произошло? Подобно тому, как жители Европы «выбрали» ген гемохроматоза, потому что он помогал его носителям пережить чуму, мог ли какой-то другой генетический признак наделить своих носителей способностью лучше переносить холода? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим, какое влияние холод оказывает на человека.
* * *
Сразу после смерти легенды бейсбола Теда Уильямса [28] в июле 2002 года его отправили на самолете в Скоттсдейл, штат Аризона, где его подстригли, побрили и погрузили в холод. Разумеется, речь идет не о типичном аризонском спа-курорте его тело доставили в криогенную лабораторию компании «Алькор» [29] для заморозки. Как утверждает его сын, спортсмен надеялся, что в будущем медицина сможет вернуть его к жизни.
В лаборатории его голову отделили от туловища, просверлили в ней несколько отверстий и заморозили в сосуде с жидким азотом при температуре 196 °С (туловище было помещено в отдельный охлаждающий контейнер). В брошюрах компании «Алькор» говорится, что «развитые нанотехнологии», возможно, помогут реанимировать замороженные тела, и произойдет это «вероятно, к середине двадцать первого века», однако также они замечают, что в крионике «первым обслуживается последний поступивший, и первым клиентам может потребоваться ждать очень долгое время».
На самом деле не дождаться им этого никогда. К несчастью для Уильямса и других шестидесяти шести переохлажденных трупов в криогенной лаборатории «Алькор», ткани человеческого тела очень плохо реагируют на замораживание. При замерзании воды образуется множество крошечных острых кристалликов льда. Когда замораживают тело человека, вода в его кровеносных сосудах тоже замерзает, и осколки льда пронзают клетки крови, приводя к разрыву капилляров. Нечто подобное происходит с водопроводными трубами на морозе правда, в данном случае ни один сантехник не сможет исправить ситуацию.
Разумеется, тот факт, что мы не научились переживать глубокую заморозку, вовсе не означает, что организм человека в ходе эволюции не нашел другие способы справляться с холодом. Напротив, наш организм не только прекрасно понимает, какую опасность для него представляют низкие температуры, у него на вооружении есть целый арсенал естественных способов защиты от холода. Вспомните ситуации, когда вам было чертовски холодно когда вам приходилось несколько часов подряд стоять на улице промозглым зимним утром или когда вас насквозь пронизывал ветер на подъемнике в горах. Первая реакция нашего организма на холод дрожь.
Когда мы дрожим, повышенная мышечная активность сжигает запасенный в мышечной ткани сахар, вследствие чего выделяется тепло.
То, что происходит следом, уже сложнее для восприятия, однако вы наверняка хорошо знакомы с сопутствующими ощущениями. Помните неприятное сочетание покалывания и онемения в пальцах ног и рук? Это следующий шаг нашего организма в защите от холода.
Как только организм начинает испытывать холод, происходит сужение тончайшей сетки капилляров в наших конечностях сначала в пальцах на руках и ногах, потом все выше и выше. По мере стягивания стенок капилляров кровь направляется к туловищу, где она обеспечивает теплом наши внутренние органы, поддерживая вокруг них безопасную температуру, пускай и ценой риска обморожения конечностей. Организм борется за выживание он готов потерять пальцы ради сохранения печени.
У людей, чьи предки жили в особенно холодном климате например, были норвежскими рыбаками или инуитскими охотниками, реакция организма на мороз усовершенствовалась еще больше. Через какое-то время, проведенное на холоде, суженные капилляры на руках ненадолго снова расширяются, посылая теплую кровь к онемевшим пальцам, а потом сужаются снова, продолжая оберегать в тепле туловище и внутренние органы. Такое цикличное сужение и расширение кровеносных сосудов на холоде получило название «реакция Льюиса», которая может обеспечить конечности достаточным количеством тепла, чтобы защитить их от повреждения, при этом продолжая держать в безопасности и тепле жизненно важные внутренние органы. Инуитские охотники способны поднять температуру кожи на руках с практически нулевой до десяти градусов за считаные минуты; у большинства людей это занимает гораздо больше времени. С другой стороны, у людей, чьи предки жили в относительно теплом климате, нет такой естественной способности защищать одновременно и конечности, и туловище. Во время лютых холодов Корейской войны афроамериканские солдаты гораздо чаще подвергались обморожению, чем другие солдаты.
Однако дрожь и сужение кровеносных сосудов далеко не единственные механизмы выделения и сохранения тепла, используемые нашим телом. Часть телесного жира у новорожденных детей и некоторых взрослых представляет собой специализированную в выделении тепла ткань под названием «бурый жир» [30], который активизируется, когда тело оказывается подвержено холоду. Когда сахар из крови поступает в клетки бурой жировой ткани, вместо того чтобы отложить этот сахар про запас для получения из него энергии в будущем, как это происходит в обычных жировых клетках, клетки бурой жировой ткани мгновенно преобразуют его в тепло.
У тех, кто приспособлен к очень низким температурам, коричневый жир способен сжигать до семидесяти процентов больше энергии. Ученые называют этот процесс выделения тепла бурой жировой тканью несократительным термогенезом, потому что тепло выделяется без сокращения мышечной ткани.
Дрожь на холоде эффективна только в течение пары часов как только запасы глюкозы в мышцах истощатся и начнет развиваться мышечная усталость, она теряет свою эффективность.
Бурый жир, с другой стороны, может продолжать выделять тепло сколько угодно времени, при условии получения им глюкозы из крови, и в отличие от других тканей его клеткам для этого не нужен инсулин.