Эоценовые события
В течение 6 миллионов лет после ПЭТМ случился целый ряд меньших, хотя и качественно схожих эпизодов глобального потепления, наблюдаемых в геологической летописи (Slotnick et al., 2012). В частности, событие эоценового теплового максимума 2 (ЭТМ-2) и, как минимум, ещё четыре пика характеризуются значительными отрицательными экскурсами изотопов углерода, потеплением и относительно высокими темпами образования отложений, причиной чего было увеличение объёмов поступления вещества с суши (D’Onofrio et al., 2016). Полярные условия во время ЭТМ-2 свидетельствуют о потеплении, пониженной солёности и большей аноксии (Sluijs et al., 2009). Все вместе эти события были обозначены как эоценовые слои загадочного происхождения (ЭСЗП)[8].
Около 40 млн. лет назад начинается ещё одно внезапное событие потепления (середнеэоценовый климатический оптимум (СЭКО)), вновь сопровождающееся аномалией изотопов углерода (Galazzo et al., 2014).
Меловые и юрские океанские аноксические события
Впервые установленные Шлангером и Дженкинсом (Schlanger & Jenkyns, 1976), океанские аноксические события (ОАС), выявленные по периодам резко усилившегося отложения органического углерода и появления слоистых чёрных сланцевых отложений, представляют собой отрезки времени, когда значительные площади океана (в местных масштабах или глобально) испытывают дефицит растворённого кислорода, что сильно ослабляет аэробную бактериальную деятельность. Имеются частичные (хотя и не встречающиеся повсеместно) свидетельства эвксинии (когда толща океанской воды оказывается насыщенной сероводородом (H2S)) во время более масштабных ОАС (Meyer & Kump, 2008).
В течение мелового периода было три крупных ОАС: событие Вайссерта (132 млн. лет назад) (Erba et al., 2004), ОАС-1a около 120 млн. лет назад, продолжавшееся около 1 млн. лет, и ещё одно ОАС-2 около 93 млн. лет назад, длительностью около 0,8 млн. лет (Kerr, 1998; Li et al., 2008; Malinverno et al., 2010; Li et al., 2017). По меньшей мере, четыре других меньших эпизода образования органических чёрных сланцев отмечены для мела (событие Фараони, ОАС-1b, 1d и ОАС-3), но они, похоже, ограничены областью прото-Атлантики (Takashima et al., 2006; Jenkyns, 2010). Как минимум, одно подобное событие произошло в юре (183 млн. лет назад) (Pearce et al., 2008).
Последовательность событий в течение этих событий имеет две явственных отличительных особенности, связанные, возможно, с двумя отличными друг от друга теоретическими механизмами этих событий. Например, при ОАС-1b имеется свидетельство сильной стратификации и застойных глубин океана, тогда как для ОАС-2 свидетельства указывают на ослабление стратификации, повышенную продуктивность верхних слоёв океана и расширение зон с минимальным содержанием кислорода (Takashima et al., 2006).
В начале событий (рис. 1 (c)) часто присутствует значительный отрицательный экскурс δ13C (как в случае ПЭТМ), за которым следует положительное восстановление во время самих событий, поскольку захоронение (лёгкого) органического углерода увеличивается и компенсирует его первоначальный выброс (Jenkyns, 2010; Kuhnt et al., 2011; Mutterlose et al., 2014; Naafs et al., 2016). Причины были связаны с формированием земной коры/тектонической активностью и усилили выброс CO2 (или, возможно, CH4), вызывая глобальное потепление (Jenkyns, 2010). Увеличение значений соотношения 87Sr/86Sr и 187Os/188Os в морской воде предполагает увеличенный поверхностный сток, большее поступление питательных веществ и, следовательно, более высокую продуктивность верхних слоёв океана (Jones, 2001). Возможные разрывы на некоторых отрезках ОАС-1a позволяют предположить о процессе растворения в верхних слоях океана (Bottini et al., 2015).
Среди других важных сдвигов в геохимических метках во время ОАС — значительно сниженные соотношения изотопов азота (δ15N), увеличение концентраций металлов (в том числе As, Bi, Cd, Co, Cr, Ni, V) (Jenkyns, 2010). Положительные сдвиги для изотопов серы наблюдаются для большинства ОАС, за любопытным исключением ОАС-1a, где этот сдвиг отрицательный (Turchyn et al., 2009).
Раннемезозойские и позднепалеозойские события
Начиная с девонского периода, случилось несколько крупных скачкообразных событий, оставивших свой след в континентальных разрезах. Последовательности изменений и всесторонний характер геохимических анализов в данном случае менее известны, чем для более поздних событий, отчасти из-за отсутствия существующих в наше время океанических осадочных отложений, но они были идентифицированы во множестве местонахождений и, предположительно, имеют глобальный характер.
Позднедевонское вымирание около 380–360 млн. лет назад было одним из пяти крупных массовых вымираний. Оно ассоциировано с чёрными сланцами и океанской аноксией (Algeo & Scheckler, 1998), и продолжалось от события Келлвассера (∼378 млн. лет назад) до Хангенбергского события на границе девона и карбона (359 млн. лет назад) (Brezinski et al., 2009; Vleeschouwer et al., 2013).
В позднем карбоне около 305 млн. лет назад исчезли влажные тропические леса Пангеи (Sahney et al., 2010). Это было связано с изменениями климата в сторону более сухого и прохладного и, возможно, со снижением содержания кислорода в атмосфере, которое привело к вымиранию некоторых представителей мегафауны.
Наконец, событие вымирания в конце перми (252 млн. лет назад), продолжавшееся около 60 тысяч лет, сопровождалось изначальным падением кривой соотношения изотопов углерода (− 5–7 ‰), существенным глобальным потеплением и масштабным исчезновением лесов и лесными пожарами (Krull & Retallack, 2000; Shen et al., 2011; Burgess et al., 2014) наряду с широкомасштабными океанскими аноксией и эвксинией (Wignall & Twitchett, 1996). Также отмечались предшествующие событию пики никеля (Ni) (Rothman et al., 2014).
Обсуждение и проверяемые гипотезы
Существуют несомненные черты сходства между предыдущими внезапными событиями геологической летописи и вероятными характерными следами антропоцена в геологической летописи, которой ещё только предстоит сформироваться. Резкие отрицательные экскурсы δ13C, потепления и нарушения в круговороте азота — обыденные явления. Также обычны более сложные изменения в биоте, осадконакоплении и минералогии. В частности, если сравнивать с вероятными отличительными следами антропоцена, то почти все изменения, выявленные в настоящее время для ПЭТМ, обладают теми же самыми характерными признаками и сопоставимой амплитудой. Можно было бы ожидать некоторого сходства, если бы основным последствием в обоих этих случаях было существенное глобальное потепление, хотя бы и вызванное искусственно. Кроме того, для многих из этих событий есть свидетельство того, что потепление было вызвано огромным поступлением экзогенного (биогенного) углерода в виде либо CO2, либо CH4. По крайней мере, с карбона (300–350 млн. лет назад) существовало достаточное количество ископаемого углерода, чтобы он мог послужить топливом для промышленно развитой цивилизации, сравнимой с нашей собственной, и любой из этих источников мог обеспечить быстрое поступление углерода. Однако во многих случаях это поступление происходило одновременно с существенными эпизодами тектонической и/или вулканической активности — например, совпадение эпизодов формирования земной коры с изменениями климата означает, что вторжение базальтовой магмы в богатые органикой сланцы и/или нефтеносные эвапориты (Storey et al., 2007; Svensen et al., 2009; Kravchinsky, 2012) могло высвободить в атмосферу большие объёмы CO2 или CH4. Действия, приводящие к потеплению и/или притоку углерода (вроде повышенного стока, эрозии, и т. д.) выглядят качественно сходными всякий раз, в каком бы геологическом периоде они ни проявлялись. Потому эти изменения не являются достаточным свидетельством существования предшествовавших нам промышленно развитых цивилизаций.
Текущие изменения выглядят гораздо более быстрыми, нежели палеоклиматические события (рис. 1), но это можно отчасти списать на ограничения хронологии в геологической летописи. В попытках замерить продолжительность предшествующих событий использовались оценки постоянных процессов формирования отложений, маркеры постоянства потока (в частности, 3He (McGee & Mukhopadhyay, 2012)), астрономическая хронология или предположительная годичная или сезонная полосчатость осадочных отложений (Wright & Schaller, 2013). Точность этих методов страдает, когда имеют место значительные изменения процесса осадконакопления или перерывы на протяжении этих событий (которые представляют собой обычное дело), или же если полагаться на неточное соотнесение закономерностей с определёнными астрономическими явлениями (Pearson & Nicholas, 2014; Pearson & Thomas, 2015). Вдобавок биотурбация зачастую будет сглаживать внезапно наступившее событие даже в прекрасно сохранившихся условиях накопления осадка. В связи с этим способность обнаруживать в геологической летописи начало события, длившегося несколько столетий (или меньше), сомнительна, и потому прямое указание на техногенную причину исключительно на основании очевидной привязки по времени также не убедительно.
Однако обсуждавшиеся выше специфичные маркеры человеческой промышленной деятельности (пластмассы, синтетические загрязнители, повышенная концентрация металлов, и т. д.) являются следствием определённого пути развития, избранного человеческим обществом и технологиями, и общность характера этого пути в случае другого вида, избравшего техногенный путь развития, совершенно неизвестна. Широкомасштабное использование энергии потенциально является более универсальным индикатором, и, если принимать во внимание большую концентрацию энергии в ископаемом топливе на основе углерода, можно было бы предположить, что общим сигналом мог бы стать слабый сигнал δ13C. Очевидно, что в преимущественном порядке могли бы эксплуатироваться солнечные, гидро- или геотермальные источники энергии, и это значительно ослабило бы какой бы то ни было узнаваемый геологический след (как случилось бы и с нашей цивилизацией). Однако любой большой выброс биогенного углерода, независимо от того, будет ли он происходить из скоплений гидрата метана, или из-за вулканических интрузий в богатые органикой отложения, даст похожий сигнал. Поэтому мы сталкиваемся с ситуацией, когда известные уникальные маркеры могут быть не показательными, тогда как (возможно) более ожидаемых маркеров будет недостаточно.
Нам известно, что выдвижение вероятности существования предшествующей нам промышленно развитой цивилизации в качестве пускового момента событий в геологической летописи может привести к появлению достаточно вольных рассуждений. Можно было бы подогнать какие-то наблюдения под предполагаемую цивилизацию такими способами, которые будут нефальсифицируемыми по своей сути. Таким образом, следует проявлять осторожность, чтобы не принимать такую причину в качестве отправной точки прежде, чем нам будут доступны действительно положительные свидетельства. Силурийскую гипотезу не следует расценивать как вероятную хотя бы просто потому, что не представлено никакой другой идеи, имеющей силу.
Тем не менее, мы находим вышеизложенные расчёты достаточно любопытными, чтобы они могли мотивировать какие-то дополнительные исследования. Прежде всего, несмотря на многочисленные современные работы, затрагивающие вероятные характерные особенности антропоцена, мы рекомендуем проведение дальнейших обобщений и исследований в отношении долговечности в океанских осадочных средах побочных продуктов, получаемых исключительно промышленным способом. Существуют ли другие классы химических соединений, которые оставят уникальные следы в геохимии осадочных пород на временной шкале, измеряемой многими миллионами лет? В частности, будут ли обнаружимыми продукты разложения самых обычных пластмасс или органических длинноцепочечных синтетических веществ?