Пыль. История современного мира в триллионе пылинок - Джей Оуэнс

от хлорофилла; все эти водоросли тоже фотосинтезируют и производят половину мирового кислорода[584]. Воздух, которым вы сейчас дышите, создается не только в живописных лесах, но и далеко от суши. Когда эти водоросли умирают и опускаются на дно океана, их твердые оболочки поглощают значительное количество углерода. За миллионы лет они спрессовались в минералы (например, известняк), а также в нефть и газ, которые сегодня питают человечество.

Водоросли терраформировали планету. Сначала они сделали возможной человеческую жизнь в принципе, а потом – современную жизнь, дав Великобритании, а затем Западу и всему миру силу окаменелого солнца возрастом в сотни миллионов лет. Пыль – неотъемлемая часть этого жизненно важного биогеологического процесса и как причина, и как следствие обилия водорослей. Тела древних водорослей, унесенные ветром из глубин Сахары, питают цветущие зеленые завитки в океане.

Примечательно, что одна и та же частичка пыли может одновременно нести как жизнь, так и смерть. Через некоторое время после событий в Сахаре случился красный прилив в США, поскольку жаждущие железа водоросли Trichodesmium питались и размножались в сотню раз больше обычного. Изменился уровень азота в воде, что позволило размножаться Gymnodinium breve – другому планктону с дефицитом питательных веществ [585]. Он токсичен: убивает рыбу и отравляет моллюсков вдоль побережья Флориды. Когда ветер гнал волны, клетки этого планктона поднимались в воздух. У людей и животных, которые им дышали, возникали проблемы со здоровьем.

Тем временем высоко в тропосфере, над погодными системами Земли, бактерии и вирусы перемещаются с глобальными потоками аэрозольных частиц и фрагментов минеральной пыли. А потом они падают на другие континенты. Ученые считают, что у такого вида транспортировки пыли есть положительные последствия: увеличивается разнообразие подветренных экосистем и развивается их способность адаптироваться к изменениям окружающей среды[586]. Но пыль также приносит болезни. Например, ветры из Сахары разносят по Карибскому морю споры гриба Aspergillus – из-за этого кораллы и морские веера заболевают и гибнут[587]. «Наша гипотеза заключается в том, что сокращение коралловых рифов в Карибском бассейне главным образом вызвано патогенами, которые летят с пылью из Северной Африки», – заявил американский геолог Джин Шинн в блоге NASA Earth Observatory в 2001 году. Там же он написал: «Надо пожить на Виргинских островах, чтобы полностью осознать, сколько красной пыли местные счищают с парусов, палуб и окон»[588].

Бывали случаи, что целые стаи саранчи вместе с пылью уносило за Атлантический океан – и насекомые при этом выживали. Например, в октябре 1988 года они оказались на Барбадосе, в восточной части Карибского бассейна. Разумеется, вызвали некоторую панику [589].

* * *

Пыль взаимодействует с биологическими системами Земли через водоросли и Амазонию. Но она чрезвычайно важна еще и по физическим причинам: она модулирует фундаментальные энергетические потоки планеты. И делает это двумя способами: напрямую и через влияние на формирование облаков.

С первым все просто. Солнечная энергия летит на Землю и отражается обратно – по дороге она сталкивается с пылью. Если вдаваться в научные детали, то пыль влияет на фактор, который называется «радиационным воздействием»: это количество ватт солнечной энергии, которую Земля получает (или теряет) в расчете на квадратный метр. Пыль – всегда неоднозначная – делает это двумя противоречивыми способами. Во-первых, пыль в атмосфере может охлаждать Землю: частицы блокируют солнечные лучи и отражают обратно в космос, тем самым лишая планету части тепла. (Лучше всех аэрозолей с этой задачей справляется белая морская соль. Ее альбедо – 97 %.) Но в то же время частицы могут и согревать Землю: углеродная сажа – черная, то есть вообще не отражает, а только поглощает всю солнечную энергию. (Представьте себе гота в солнечный день.) Одна из главных задач в исследовании пыли прямо сейчас – выяснение общего планетарного баланса рассеяния и поглощения, поскольку от него зависит точность моделирования климата. В исследовании МГЭИК 2007 года говорилось, что воздействие антропогенной пыли на энергетический баланс Земли составляет от –0,3 до +0,1 ватт на квадратный метр. То есть ученые не могли точно сказать, отрицательное это воздействие (охлаждение) или положительное (нагревание)[590]. Совсем скоро мы поговорим об исследовании НАСА, которое решит эту проблему.

Второй способ воздействия пыли на энергетические потоки Земли – «засеивание» облаков. Твердые частицы аэрозоля действуют как ядра, способствующие конденсации газообразного водяного пара в капли – или даже кристаллы льда, если воздух достаточно холодный. В любой момент времени около 60 % поверхности Земли покрыто облаками. Они одновременно охлаждают планету, защищая от солнечного излучения, и согревают ее, предотвращая утечку захваченного тепла. Поведение отдельного облака, как и вида пыли, зависит от размера, цвета, высоты в атмосфере и множества других атмосферных условий. На планете сохраняется стабильная температура, потому что нагревательные и охлаждающие свойства облаков находятся в равновесии: это закон сохранения энергии. Но антропогенные изменения в атмосфере в виде черного углерода и минеральной пыли, а также углекислого газа, метана и других загрязнителей нагревают планету, нарушая это фундаментальное равновесие между Землей и космосом.

От разных аэрозолей появляются разные облака. В нижних слоях атмосферы «гигроскопичные» или притягивающие воду аэрозоли, такие как морская соль, сульфаты и даже переносимый ветром фитопланктон, образуют низколежащие кучевые облака, которые в основном отражают солнечный свет. Чем больше аэрозолей, тем белее и ярче облака и тем сильнее они охлаждают. Более крупные нерастворимые частицы минеральной пыли, напротив, способствуют формированию кристаллов льда и, как следствие, образованию тонких перистых облаков на большой высоте, которые ловят тепло Земли и отправляют обратно на ее поверхность [591]. У 75–93 % перистых облаков за пределами тропиков в Северном полушарии именно такое пылевое происхождение. В основном эта пыль прилетает из пустынь Центральной Азии. Хотя оттуда поступает только 13 % пыли в мире, у азиатских летних муссонов хватает подъемной силы, чтобы доставлять эту пыль в верхние слои тропосферы, где находятся перистые облака.

Аэрозоли считаются хладагентами, поскольку напрямую (через отражение) и косвенно (через образование облаков) почти вдвое снизили потепление от парниковых газов, произведенных человеком с 1880-х годов. В 2010 году НАСА предположило, что всего лишь 5-процентное увеличение отражательной способности облаков могло бы компенсировать весь антропогенный рост выбросов парниковых газов с индустриальной эпохи [592]. (Вот поэтому-то и вырос интерес к управлению солнечной радиацией, то есть к геоинженерии.) Пыль – неотъемлемая часть фундаментальных потоков и равновесия нашей планеты; элемент столь же важный, как кислород, вода или лед. В культурном отношении пыль может быть метафорой времени, разложения и забвения. Но в природе это нечто