Изнанка белого. Арктика от викингов до папанинцев. I. Арктика как меняющаяся природная среда (Р. А. Алиев, 2016)

Почти каждое лето мы узнаём, что в Арктике установлен очередной рекорд температуры. Льдов в Полярном море становится всё меньше. Во время трёх экспедиций в Карское море в 2004, 2005 и 2006 годах мы не встретили ни одной льдины, и невозможно было представить, что почти весь XIX век это море считалось непроходимым для кораблей. На планете теплеет, и в Арктике это происходит быстрее, чем где бы то ни было. Исследование климатических изменений последнего тысячелетия позволяет по-новому взглянуть на полярную историю, понять, почему те или иные морские пути оказывались забытыми на столетия, потом их открывали вторично. В первую очередь это касалось границ Арктики, например Карского моря или залива Баффина, которые то очищались ото льда, то вновь закрывались на долгие годы. Путешествия прошлого зачастую казались потомкам неправдоподобными: так, географические открытия Баффина в XIX веке были поставлены под сомнение. Столь же невероятной могла бы показаться находка, сделанная командой судна «Норд» в 1940 году. На северном острове архипелага Фаддея (у восточного побережья Таймыра) была обнаружена стоянка потерпевших кораблекрушение, а в 1941 году, в 60 километрах от неё, в заливе Симса – место их последней зимовки [86]. По найденным монетам удалось приблизительно восстановить дату трагедии. Так выяснилось, что уже в первой четверти XVII века, за два с половиной столетия до Норденшельда, русским мореплавателям удалось обойти самую северную точку Евразии – мыс Челюскин.

В своей книге «Гостеприимная Арктика» В. Стефанссон[19] писал: «Поверхностному наблюдателю может показаться поразительным, что рунические надписи, вырезанные на камнях скандинавами, были найдены на гренландском побережье к северу от Упернавика, т. е. под такой широтой, что достигший её в XVI веке Джон Дэвис прославился этим. Но человек, вырезавший руны и, несомненно, побывавший ещё дальше на севере, вероятно, не приобрёл этим никакой славы у себя на родине; то, что он выжил при гренландских холодах, не могло удивить его земляков, подобно тому как зулуса не удивляет, что его соседи выдерживают тропическую жару» [120].

Здесь сам Стефанссон оказался поверхностным наблюдателем либо сознательным мистификатором: в XVI веке Гренландия была совсем другой, несравненно более суровой, нежели во времена викингов. Более того, гренландские сообщества викингов стали хрестоматийным примером неспособности адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

Серебряные коньки

Уже первые строки книги Мери Мейп Додж «Серебряные коньки» (1865) вызовут у современного читателя недоверие. Конечно, мы не будем использовать в качестве исторического свидетельства книгу американской писательницы, которая к тому же никогда не была в Голландии. Но всё же несколько столетий назад климат в Европе был вовсе не таким мягким, как в XX веке или сейчас. Занесённую снегом Голландию можно увидеть на многих картинах Брейгеля[21], по замёрзшим каналам Амстердама действительно катались на коньках, а по льду Темзы водили слона во время одной из зимних ярмарок[22]. Сохранилось немало исторических свидетельств перехода армий через покрытые льдом водные пространства. Причём речь идёт о тех акваториях, которые сейчас замерзают лишь частично либо не замерзают вовсе [209]. Большая часть таких событий приходилась на XV–XIX века. (рис. 1–1). Исторические документы содержат также сведения о засухах и голодных годах, времени ледостава и вскрытия рек, сроках сбора урожая и др. Информацию о климате прошлого можно извлечь из разного рода статистических документов – данных переписей населения и налоговых записей [224; 187].

Рис. 1–1. В 1658 году войско шведского короля Карла X во время похода в Данию переправилось по льду через Малый и Большой Бельт [209]

Совокупность подобных свидетельств позволяет выделить период относительно холодного и неустойчивого климата, продолжавшийся несколько столетий, ориентировочно с конца XV вплоть до середины XIX века, который часто называют Малым ледниковым периодом (МЛП).

Нет единого мнения о том, насколько велик был масштаб температурных колебаний в течение МЛП. Согласно исследованиям российско-шведской научной группы [193], период 1000–1100 годов был наиболее тёплым (средневековый оптимум) и вполне сравним с концом XX века. Наиболее холодный период приходился примерно на 1600 год, тогда было на 0,7 °C холоднее, чем во второй половине XX века (1961–1990). Такие выводы сделаны на основании анализа обширного по объёму и разнородного по природе материала[23], охватывающего значительную часть северного полушария. Казалось бы, это немного – 0,7 °C. Однако такая разница среднегодовых температур соответствует, например, нынешнему климатическому различию между Тамбовом (+5,4 °C) и Санкт-Петербургом (+4,7 °C). Причём в некоторых регионах, скажем в Гренландии, перепады температуры были существенно серьёзнее (рис. 1–2).

Рис. 1–2. Палеотемпературы в центральной части Гренландии, реконструированные по изотопам аргона и азота в ледовом керне GISP 2 [249]. Усреднение за 15 лет. Видно, что похолодание началось в середине XV века и достигло максимума в XVIII веке. Подробнее о реконструкции климата прошлого будет рассказано ниже

Время температурного минимума также различалось в зависимости от конкретного места. Часто в качестве наиболее холодного указывают достаточно протяжённый период: конец XVII – начало XIX века. Малый ледниковый период и средневековый оптимум температур имели место не только в Европе, но и в Африке, и в Южной Америке [274]. С середины XIX века начало заметно теплеть, это видно, в частности, по быстрому отступанию ледников в разных частях земного шара [238].

На рубеже XVI–XVII веков, то есть в те же годы, когда плавали Пет и Джекмен, через Карское море проходил торговый путь в Мангазею. Впрочем, по морю проходила лишь небольшая часть пути, при благоприятных ветрах её можно было преодолеть за сутки, далее суда пересекали Ямал, двигаясь по реке Мутной, затем их тащили волоком до реки Зелёной, и по ней уже попадали в Обскую и Тазовскую губу[24]. Весь же путь от Двины до Оби обычно занимал чуть более месяца. Мангазея была торговой столицей Сибири и единственным сибирским портом, но жизнь её удивительным образом оказалась недолгой – около 70 лет, до 1672 года. Упадок некогда процветавшего города историки связывают с указом царя, запретившим в 1620 году морской путь в Сибирь под страхом смерти, чтобы предотвратить торговые сношения с «немцами» в обход уплаты пошлин. Юрий Чайковский [132] отмечает, что документально не зафиксировано ни одной попытки нарушить царский запрет, что является уникальным случаем в российской истории. По его мнению, основной причиной стало похолодание, начавшееся в регионе в конце XVI века. Мангазея была обречена и без царского указа. Судоходство в Карском море прекратилось более чем на два века, а после неудачных экспедиций Ф. П. Литке к Новой Земле (1821–1824) за Карским морем прочно утвердилась дурная слава. Однако ко второй половине XIX века климатические условия радикально изменились, и в 1869 году в Карском море побывало сразу 24 норвежских промысловых судна – и не встретили препятствий. Их пример вдохновил британского капитана Джозефа Виггинса (1832–1905), в 1874 году его судну «Диана» удалось дойти до устья Оби и вернуться в Британию. На следующий год он попытался повторить рейс на 27-тонном судне «Вим» (whim – «причуда»). Целью было достичь Байдарацкой губы, чтобы отыскать возможность пути в Обь, не обходя Ямал с севера, но из-за плохой погоды ему не удалось пройти дальше Колгуева. В 1876 году он предпринял коммерческий рейс в Сибирь на пароходе «Темза». Достичь Курейки удалось лишь 18 октября – возвращаться на родину было уже поздно. Однако судно после зимовки не удалось вывести в море – оно село на мель и его пришлось бросить. В 1878 году состоялся первый удачный коммерческий рейс Виггинса в Обскую губу на судне «Варкворс». После был предпринят ещё ряд успешных операций, в том числе сопровождение каравана судов с грузом рельсов для строительства Транссибирской магистрали [279]. Согласно ведомости, составленной Андреем Вилькицким [36], с 1874 по 1905 год было сделано 174 попытки пересечь Карское море, из них 142 завершились удачно.

Начавшееся во второй половине XIX века потепление продолжилось и в XX веке. В. Ю. Визе одним из первых обратил внимание на существенное потепление Арктики в 1920–1930-е годы [35]. По его наблюдениям, за этот период средняя температура повысилась на Шпицбергене на 2 °C, на Земле Франца-Иосифа на 3,5 °C, как если бы эти места сместились на 300 км к югу. В качестве примера он приводит наблюдения, сделанные с разницей в сорок лет в дрейфах «Фрама» и «Седова» (рис. 1–3). Визе также отмечает, что Югорский Шар до 1920 года замерзал в среднем 24 ноября, а в период 1920–1937 годов – 25 января, на целых два месяца позже. Визе, впрочем, делает оговорку, что «главные успехи советского полярного мореплавания всё же обусловлены усовершенствованной техникой и большевистской настойчивостью».

Рис. 1–3. Среднемесячные температуры, измеренные во время дрейфа судна Фритьофа Нансена «Фрам» (1894–1895) и советского ледокольного парохода «Георгий Седов» (1938–1939). Данные взяты из работы [35]. Дрейф Седова в среднем проходил севернее и восточнее, где в принципе должно быть холоднее. Однако на «Седове» было в среднем на 6 °C теплее. Карта дрейфа приведена на рис. 3–5. – Сам по себе пример является лишь иллюстрацией, но никак не доказательством сказанного Визе – аномально холодные, как и аномально тёплые, годы порой случаются и могут не отражать общую закономерность

Таким образом, в течение исторического периода климат менялся в весьма широких пределах. Именно климат последнего тысячелетия стал больной темой в дискуссиях климатологов. Ведь если климатические изменения сравнительно недавнего прошлого имели столь существенный размах, то и сегодняшнее потепление вполне можно объяснить природными факторами, а не промышленным выбросом углекислого газа. Многие сторонники теории антропогенного изменения климата стремятся доказать, что роль Малого ледникового периода сильно преувеличена и что он носил в основном локальный характер. Оценки средних температур этого периода разнятся в довольно широких пределах и после надлежащей статистической обработки могут быть использованы как аргумент любой из сторон.

О пользе прошлогоднего снега

Откуда мы знаем о тех событиях, которые происходили на Земле в далёком прошлом? Как уже было сказано, об отдельных событиях есть письменные или устные свидетельства. Пролить свет на некоторые загадки прошлого могут археологические находки. Всё это – архивы нашей цивилизации, но они простираются очень недалеко в прошлое, если мерить время масштабом геологических событий. Астрономические наблюдения проводятся в течение нескольких тысячелетий, регулярные наблюдения за погодой – сотни лет. Самая длинная запись температур ведётся в Центральной Англии – с 1659 года, а в России регулярные наблюдения начались при Петре I. Наблюдения за многими важнейшими параметрами, например за облачностью, стали возможны лишь с появлением спутников и покрывают лишь несколько десятилетий.

К счастью, существуют архивы, созданные самой природой, которые могут помочь нам узнать далёкую историю Земли и Космоса. Таким архивом может служить любая система, растущая постепенно, захватывая вещество из окружающей среды. При изменениях в природе состав «строительного материала» тоже будет меняться. Другими словами, естественные архивы несут закодированную информацию о прошлом нашей планеты. Один из наиболее информативных архивов – это ледник. Ледники образуются в горах, есть также полярные шапки в Антарктиде и в Гренландии. Они формируются из снега, который ложится год за годом, трансформируется, постепенно уплотняется до состояния льда. Ледники подпитываются снегом сверху и находятся в постоянном движении. Снег и лёд захватывают твёрдые частицы, соли, пузырьки воздуха, пыльцу растений и др. Таким образом, состав каждого слоя льда несёт информацию о множестве природных факторов в период его формирования, в том числе и о средней температуре. Пузырьки воздуха содержат двуокись углерода и метан: по ним можно понять, как изменялась концентрация парниковых газов в атмосфере. По содержанию сульфатов и золы можно сделать выводы об извержениях вулканов, по содержанию хлорида натрия, основного компонента морской соли, – о частоте и силе штормов, по нитратам – о частоте гроз. Но самое важное – ледники также содержат в себе информацию о температурах прошлого. Вода содержит кроме обычного кислорода (¹⁶O) и водорода (¹H) тяжёлые атомы этих элементов – ¹⁸O и ²H. Тяжёлая вода конденсируется легче, поэтому при охлаждении воздушной массы она сначала теряет тяжёлую воду. Чем ниже температура образования осадков, тем меньше в них тяжёлой воды. Значит, тяжёлые атомы водорода и кислорода, ²H и ¹⁸O, можно использовать как палеотермометр – по их содержанию в определённом слое ледника можно судить о средней температуре в тот период, когда слой образовался.

Другой важнейший архив – это донные отложения, которые накапливаются, слой за слоем, в озёрах, морях и океанах. Они тоже весьма информативны, потому что всё, что попадает в окружающую среду, рано или поздно поступает в океан, и каждое событие оставляет свой след в донных отложениях. Анализируя отложения послойно, можно увидеть, например, извержение вулкана Кракатау, чернобыльскую катастрофу или изменения магнитного поля Земли.

Ещё один всем знакомый архив – годичные кольца деревьев. Толщина годичного слоя определяется климатическими факторами, поэтому последовательность чередования толстых и тонких колец будет одинакова у всех деревьев, растущих в одно и то же время в одной местности. Можно протянуть вглубь на несколько тысячелетий дендрохронологическую шкалу, объединяя срезы разных деревьев, ныне живущих и давно спиленных, часть времени жизни которых совпадала. Таким образом, рисунок годичных колец отражает изменения климата. Состав древесины также может служить источником информации о природных факторах, которые влияли на дерево в период его роста.

Также к естественным архивам можно отнести карбонатные скелеты моллюсков, кораллы, сталагмиты, железомарганцевые конкреции, торфяники – словом всё то, что растёт постепенно и захватывает вещество из окружающей среды, фиксируя информацию о её составе.

Изменение температуры в прошлом можно реконструировать многими способами, и что важно – эти способы взаимно независимы. Помимо упоминавшегося изотопного палеотермометра (¹⁸O и ²H), индикаторами изменений климата могут служить, например, площадь ледников, ширина годичных колец деревьев, толщина ежегодного слоя осадка, формирующегося на дне озёр, и многое другое[25].

Перед оледенением всегда теплело

Изменение климата определяется воздействием ряда факторов космической, планетарной и антропогенной природы. Эти факторы имеют различные протяжённость во времени и периодичность, могут накладываться, усиливая или ослабляя друг друга.

Если мерить время масштабами сотен тысяч лет, то основным фактором, определяющим климат, будут изменения параметров движения Земли вокруг Солнца под влиянием других планет. Вращение Земли вокруг Солнца существенно сложнее, чем большинство из нас привыкло себе представлять. Сейчас орбита близка к круговой, но так было не всегда. Её эксцентриситет (отклонение от формы круга) меняется с периодичностью около 100 тысяч лет. Наклон оси также меняется – не сильно, в пределах пары градусов – с периодичностью около 41 тысячи лет. Кроме того, она прецессирует[26] с периодичностью около 20 тысяч лет. Казалось бы, какое нам дело до таких тонкостей. Однако ещё в 1920-е годы сербский инженер Милутин Миланкович (1879–1958) выдвинул гипотезу о том, что изменение параметров орбиты приводит к изменениям потока солнечной энергии, достигающего Земли, и является первопричиной периодических оледенений. И действительно, анализ ледников Антарктиды и Гренландии, а также донных отложений океанов показывает циклическое изменение температур прошлого в хорошем соответствии с 100-тысячелетней периодичностью (рис. 1–4). Теория Миланковича сегодня вошла в учебники, однако поначалу была принята научным сообществом в штыки. В те времена подтвердить или опровергнуть её было практически невозможно. Да и сейчас вокруг теории Миланковича идёт активная полемика. Хотя цикличность оледенений очевидна, механизм влияния орбитальных параметров Земли в деталях не ясен и по сей день[27]. Популяризаторами теории Миланковича выступили русско-немецкий климатолог Владимир Кёппен и немецкий учёный Альфред Вегенер. Вообще, теории, выдвинутые неспециалистами, с трудом принимаются научным сообществом. В некотором смысле история повторилась и с самим Вегенером: метеоролог, воздухоплаватель и астроном, он выдвинул теорию, полностью изменившую геологию – теорию дрейфа континентов. Эта концепция была воспринята современниками как очевидный вздор, но стала общепринятой спустя много лет после трагической гибели Вегенера во льдах Гренландии в 1930 году. Сейчас имя Альфреда Вегенера носит институт полярных исследований в Бремерхафене, один из ведущих в мире.

Рис. 1–4. Палеотемпературы, реконструированные по результатам бурения льда в районе станции Восток за 422 тысячи лет [170]. Мы видим, что примерно каждые 100 тысяч лет происходило резкое потепление. Историю климата Земли, по крайней мере в течение нашего геологического периода, можно рассматривать как последовательность длительных оледенений, перемежающихся короткими потеплениями. Нам повезло жить во время одного из таких потеплений. Изменения климата, связанные с параметрами орбиты Земли, носят долгопериодический характер и не определяют колебания температур в историческую эпоху

Перу близко

Другим важнейшим фактором, влияющим на климат планеты, являются извержения вулканов. Самые сильные извержения могут иметь глобальные последствия, хотя влияние их продолжается относительно недолго – не более нескольких лет. Этого, однако, может быть достаточно, чтобы изменить ход исторических событий. В качестве примера приведем цитату из «Истории Государства Российского» Н. М. Карамзина о том, как климатические изменения спровоцировали голод 1601–1603 годов в России и начало «смутного времени» [57]: «…пала на миллионы людей казнь страшная: весною, в 1601 году, небо омрачилось густою тьмою, и дожди лили в течение десяти недель непрестанно так, что жители сельские пришли в ужас: не могли ничем заниматься, ни косить, ни жать; а 15 августа жестокий мороз повредил как зелёному хлебу, так и всем плодам незрелым. Ещё в житницах и в гумнах находилось немало старого хлеба; но земледельцы, к несчастию, засеяли поля новым, гнилым, тощим, и не видали всходов ни осенью, ни весною: всё истлело и смешалось с землёю. Между тем запасы изошли, и поля уже остались незасеянными. Тогда началося бедствие, и вопль голодных встревожил Царя. Не только гумна в сёлах, но и рынки в столице опустели, и четверть ржи возвысилась ценою от 12 и 15 денег до трёх (пятнадцати нынешних серебряных) рублей. Борис велел отворить Царские житницы в Москве и в других городах; убедил Духовенство и Вельмож продавать хлебные свои запасы также низкою ценою; отворил и казну: в четырёх оградах, сделанных близ деревянной стены Московской, лежали кучи серебра для бедных, ежедневно, в час утра, каждому давали две морковки, деньгу или копейку – но голод свирепствовал: ибо хитрые корыстолюбцы обманом скупали дешёвый хлеб в житницах казенных, Святительских, Боярских, чтобы возвышать его цену и торговать им с прибытком бессовестным; бедные, получая в день копейку серебряную, не могли питаться. Самое благодеяние обратилось во зло для столицы; из всех ближних и дальних мест земледельцы с жёнами и детьми стремились толпами в Москву за Царскою милостынею, умножая тем число нищих. Казна раздавала в день несколько тысяч рублей, и бесполезно: голод усиливался и наконец достиг крайности столь ужасной, что нельзя без трепета читать её достоверного описания в преданиях современников. «Свидетельствуюсь истиною и Богом, – пишет один из них, – что я собственными глазами видел в Москве людей, которые, лёжа на улицах, подобно скоту щипали траву и питались ею; у мёртвых находили во рту сено». Мясо лошадиное казалось лакомством: ели собак, кошек, стерво, всякую нечистоту. Люди сделались хуже зверей: оставляли семейства и жён, чтобы не делиться с ними куском последним. Не только грабили, убивали за ломоть хлеба, но и пожирали друг друга. Путешественники боялись хозяев, и гостиницы стали вертепами душегубства: давили, резали сонных для ужасной пищи! Мясо человеческое продавалось в пирогах на рынках! Матери глодали трупы своих младенцев!.. Злодеев казнили, жгли, кидали в воду; но преступления не уменьшались… И в сие время другие изверги копили, берегли хлеб в надежде продать его ещё дороже!.. Гибло множество в неизъяснимых муках голода. Везде шатались полумёртвые, падали, издыхали на площадях. Москва заразилась бы смрадом гниющих тел, если бы Царь не велел, на своё иждивение, хоронить их, истощая казну и для мёртвых. Приставы ездили в Москве из улицы в улицу, подбирали мертвецов, обмывали, завёртывали в белые саваны, обували в красные башмаки или коты и сотнями возили за город в три скудельницы, где в два года и четыре месяца было схоронено 127000 трупов, кроме погребённых людьми христолюбивыми у церквей приходских. Пишут, что в одной Москве умерло тогда 500000 человек, а в сёлах и в других областях ещё несравненно более, от голода и холода: ибо зимою нищие толпами замерзали на дорогах».

Причиной описанного Карамзиным катаклизма, по всей вероятности, стало облако пепла – результат извержения в 1600 году вулкана Уайнапутина в Перу, одного из самых катастрофических извержений в историческое время [289; 272]. Таким образом, 1601 год стал аномально холодным даже по меркам Малого ледникового периода. Извержения такого масштаба, к счастью, случаются один-два раза в столетие. При этом в стратосферу поступает значительное количество диоксида серы, который затем окисляется до серной кислоты. Мельчайшие капельки кислоты поглощают солнечное излучение. Это приводит к резкому и недолгому (1–2 года) похолоданию в летнее время, которое особенно заметно в умеренных широтах. Лето 1601 года стало самым холодным в северном полушарии за последние 600 лет. Описанию Н. М. Карамзина созвучно стихотворение лорда Байрона «Темнота» («Darkness»):

Я видел сон, не всё в нём было сном.

Погасло солнце яркое, и звёзды

Без света, без путей в пространстве вечном

Блуждали, и замёрзшая земля

Кружилась слепо в темноте безлунной.

За утром утро шло без света дня,

О всех своих страстях забыли люди,

И в ужасе застыли все сердца

В эгоистической мольбе о свете.

<…>

Между собою все вели войну,

Ценою крови пища покупалась,

И каждый тайно, прячась от других,

Угрюмо, жадно ел. Любовь исчезла;

Одна лишь мысль осталась на земле —

О смерти неизбежной и бесславной.

Всем внутренности волчий голод грыз,

И люди мёрли, их не хоронили;

И жадно тощие съедали тощих.[28]

Мрачная фантазия поэта имела под собой реальную основу. Стихотворение написано в 1816 году, который известен как «год без лета». Причиной климатической аномалии стало сильнейшее извержение вулкана Тамбора в 1815 году в Индонезии [242].

Светило, но не грело

Влияет ли Солнце на климат? Сама постановка вопроса может показаться абсурдной – ведь это ближайшая к нам звезда и первоисточник энергии для большинства природных процессов. Однако стоит копнуть глубже, и вопросов станет куда больше, чем ответов.

Солнце изменчиво. Иногда оно становится более активным, это сопровождается появлением тёмных пятен на его поверхности. Это было известно с древности, и сейчас невозможно сказать, кто первым открыл солнечные пятна. Количественные исследования активности Солнца начались с 1610 года, после изобретения телескопа Галилеем. С этого момента существуют регулярные записи числа пятен на Солнце.

Уильям Гершель, астроном, прославившийся открытием планеты Уран, в 1801 году опубликовал трактат под длинным названием «Наблюдения с целью понять природу Солнца, с тем, чтобы найти причины и симптомы непостоянства испускания им тепла и света, с замечаниями о вероятной пользе, что может быть извлечена из наблюдений за Солнцем». Там он впервые высказал мысль о том, что солнечная активность может серьёзным образом влиять на климат, а значит, и на экономику [192]: «…с 1695 по 1700 год пятен на Солнце не наблюдалось. Этот период продолжался 5 лет, они снова появились в 1700 году. Средняя цена пшеницы в это время составляла 3 фунта 3 шиллинга 3 1/5 пенса за кварту. Пять предыдущих лет – с 1690 по 1694 год – она стоила 2 фунта 9 шиллингов 4 4/5 пенса, а пять следующих лет – с 1700 по 1704 год – 1 фунт 17 шиллингов 11 1/5 пенса. Оба этих отличия весьма существенны: последнее составляет не менее 5:3».

Взаимосвязь между процессами на Земле и в Космосе исследовали русские космисты – в частности, А. Л. Чижевский и В. И. Вернадский. Чижевский утверждал, что пятна на Солнце влияют на многие биологические и социальные процессы [135]. Однако только сейчас благодаря развитию новых инструментальных методов химического и изотопного анализа появляется возможность количественно исследовать столь сложные взаимосвязи.

Более полутора веков назад, в 1843 году, немецкий астроном Генрих Швабе обнаружил, что количество пятен на Солнце меняется циклически, максимумы активности случаются в среднем через 11 лет и перемежаются минимумами. Однако Густав Шпёрер (1887) первым обратил внимание на исключение из этого правила. В XVII веке в течение почти 70 лет пятна на Солнце, по-видимому, отсутствовали. Позже эти выводы подтвердил Эдвард Уолтер Маундер (1890), проанализировав записи прежних лет. В то время выводы Маундера многим показались сомнительными, скептики были склонны относить их на счёт нерегулярности и неполноты наблюдений. Однако в XX веке было независимым способом подтверждено, что т. н. минимум Маундера действительно имел место с 1645 по 1715 год.

Наша планета постоянно находится в потоке галактических космических лучей (ГКЛ) – заряженных частиц сверхвысокой энергии, по большей части протонов, происхождение которых до конца не выяснено. Исследователи склонны считать интенсивность ГКЛ постоянной в течение длительного периода времени. Взаимодействуя с атомами атмосферы, космическое излучение приводит к образованию радиоактивных атомов некоторых элементов, например радиоуглерода (¹⁴C) и бериллия (⁷Be и ¹⁰Be) – так называемых космогенных радионуклидов. Проникновению космического излучения в атмосферу препятствует магнитосфера Солнца. То есть чем активнее Солнце, тем меньше поток космических лучей и тем меньше образуется космогенных радионуклидов. Следовательно, анализируя годичные кольца деревьев на радиоактивный углерод или донные отложения, ледники и конкреции на радиоактивный бериллий, мы узнаем, как менялась солнечная активность, и увидим рост активности этих радионуклидов, соответствующий минимуму Маундера. Более того, тот факт, что два радионуклида с очень разным геохимическим поведением (углерод и бериллий) имеют сходное распределение в естественных архивах, означает, что это распределение обусловлено именно разной интенсивностью образования, а не влиянием общих, например, климатических факторов [157]. Так было доказано, что минимум Маундера действительно был. Так же можно наблюдать минимумы солнечной активности Дальтона, Шпёрера, Вольфа и Орта, имевшие место в течение прошедшего тысячелетия, причем три последних – ещё до начала астрономических наблюдений числа пятен. По времени они примерно соответствуют Малому ледниковому периоду.

Из-за нехватки фундаментальных знаний вопрос о воздействии солнечной активности на климат оставался вне сферы внимания и климатологов, и астрофизиков практически до начала 1980-х. Возможно, первая попытка связать два события – минимум Маундера и Малый ледниковый период – была сделана Д. Эдди [181]. Многие исследования весьма убедительно подтверждают связь солнечной активности и климата – более тёплые периоды соответствуют более активному Солнцу. Во многих естественных архивах температурные и «космические» сигналы на удивление хорошо совпадают. В качестве наиболее показательных примеров можно привести изменения толщины ежегодных слоёв озёрных донных отложений в Финляндии [190], размеров Большого Алечского ледника в Швейцарских Альпах [158], содержания тяжёлого кислорода ¹⁸O в сталагмите из пещеры в Омане [280]. Минимумы Солнца совпадают с температурными аномалиями в пределах последних сотен и тысяч лет, таким образом, влияние солнечной активности на климат можно считать весьма вероятным. Но механизм этого влияния пока не ясен[29]. Десять лет назад в журнале Nature [284] была опубликована реконструкция солнечной активности за 11400 лет. Авторы обнаружили, что в последние 70 лет наблюдается аномальное число пятен на Солнце; в прошлый раз такая активность наблюдалась около 8000 лет назад. Возможно, этот фактор вносит значительный вклад в нынешнее потепление. Другим безусловным фактором является рост содержания углекислого газа в атмосфере, поглощающего инфракрасное излучение Земли (парниковый эффект). Сейчас его содержание достигло 400 ppm (частей на миллион), что значительно выше, чем в течение, по крайней мере, полумиллиона лет[30].

Чем бы ни были вызваны климатические изменения, они, несомненно, оказывали влияние на ход исторических событий, и этот фактор, судя по всему, недооценен (рис. 1–5). Одним из наиболее известных примеров является Гренландия, оказавшаяся весьма удачным объектом изучения. Во-первых, исторические события, связанные с колонизацией острова, детально зафиксированы в исландских и норвежских документах. Во-вторых, история климата Гренландии, в отличие, скажем, от баренцевоморского региона или Сибири, изучена наиболее подробно, благодаря американским и европейским исследованиям трехкилометровой толщи гренландского ледникового щита, начавшимся в 1961 году.

Рис. 1–5. Важнейшие морские арктические экспедиции с конца XV по начало XX века.

Кабот (1497), Уиллоуби и Ченслер (1553–1555), Фробишер (1576–1578), Пет и Джекмен (1580), Дэвис (1585–1587), Баренц (1594–1597), Гудзон (1607–1611), Баффин (1615), Великая Северная экспедиция (1733–1743), Чичагов (1765–1766), Фиппс (1773), Росс и Парри (1818), Франклин (1845–1850?), Виггинс (1874), Норденшельд (1878–1879), Нансен (1893–1896), Амундсен (1903–1906), Пири (1909), Гидрографическая экспедиция Северного Ледовитого океана (1910–1915).

Также на шкале показаны минимумы солнечной активности. Нетрудно заметить, что большая часть полярных экспедиций пришлась на период активного Солнца

Первые в Арктике

Заселение Гренландии стало одним из этапов экспансии викингов на запад – они постепенно проникли на Оркнейские, Шетландские и Фарерские острова, а в середине IX века открыли Исландию. Первые колонисты отправились туда в 870 году, а к 930 году в Исландии насчитывалось уже около 60 тысяч человек. Именно Исландия впоследствии стала базой для колонизации Гренландии. Гренландия так же стала лишь промежуточным пунктом в экспансии. Уже через несколько лет викинги двинулись дальше на запад, но закрепиться на берегах Америки им не удалось, в первую очередь из-за конфликтов с индейцами. В 1960 году на побережье Ньюфаундленда было обнаружено самое западное из известных поселений викингов – Л’Анс-о-Медоуз. Найденные при раскопках артефакты соответствуют более ранним находкам, сделанным в Гренландии, и подтверждают, что викинги побывали на американском континенте примерно за 500 лет до Колумба. Гренландцы продолжали посещать Америку (по-видимому, побережье Лабрадора) на протяжении нескольких столетий, они плавали туда за строительным лесом.

Недавно появились генетические данные [142], подтверждающие доколумбово открытие Америки. Был проведён анализ ДНК жителей Исландии, родословная которых примерно с 1700 года надёжно установлена. В ряде случаев в митохондриальной ДНК обнаружен фрагмент, характерный только для североамериканских индейцев. Согласно выводу генетиков, это можно объяснить тем, что из Северной Америки была вывезена женщина, ставшая прародительницей части современных исландцев. Весьма любопытными также оказались результаты генетических исследований современных гренландских эскимосов. Анализ митохондриальной ДНК не выявил европейского генетического материала. Тогда как анализ Y-хромосом, наследующихся по мужской линии, напротив, выявил фрагменты, характерные для европейцев, причём скорее исландцев, нежели датчан, колонизировавших остров в XVIII веке. Указанные факты однозначно опровергают теорию, согласно которой викинги ассимилировались эскимосами [213].

Открытие викингами новых земель, в том числе и Америки, часто происходило по причине несовершенства средств навигации – их корабли нередко сбивались с курса. Викингам был неведом магнитный компас – в Европе он появился только в XII–XIII веках, поэтому их единственным навигационным инструментом было незаходящее полярное солнце. В саге о Сигурде упоминается, что король Олоф в облачный, снежный день определял положение Солнца с помощью «солнечного камня». В 1967 году Т. Рамскоу, датский археолог, предположил, что «солнечный камень» – это кристалл исландского шпата, прозрачной формы кальцита, повсеместно встречающейся в Скандинавии. Он предположил, что если через кристалл смотреть на Солнце сквозь облака, то при определённой ориентации кристалла Солнце станет видимым, поскольку он пропускает свет, поляризованный в определённых направлениях. Это предположение было наконец подтверждено во время рейса шведского ледокола «Оден» в 2005 году [240]. Однако по-прежнему неизвестно, использовали ли викинги этот прием.

Стимулом к заселению новых земель порой становились конфликты с законом в метрополии. Эйрик Торвальдссон (по прозвищу Рыжий) был изгнан из Норвегии за убийство и перебрался в Исландию, но и оттуда вскоре был изгнан по той же причине. Он обосновался на острове в 986 году, именно он и назвал остров Гренландией. Последовавшие за ним колонисты расселились в двух местах, на берегах закрытых фьордов, вдававшихся в глубь острова. Восточное поселение располагалось на 61-м градусе, втрое меньшее Западное – на три градуса севернее (рис. 1–6). Вопреки названию, оба поселения находились на западном побережье. В период расцвета Гренландии её население составляло, по-видимому, несколько тысяч человек, впоследствии археологи обнаружили руины более чем 300 хозяйств и 14 церквей (гренландцы приняли христианство одновременно с исландцами, в 1000 году). До 1261 года Гренландия была независимой республикой, затем признала власть норвежского короля Хакона Хаконсона. В 1536 году Норвегия объединилась с Данией, и Гренландия формально стала датской территорией. Впрочем, на острове о смене подданства никто не узнал: сообщение с Европой давно прекратилось и к этому времени гренландцев уже не существовало. И Восточное, и Западное поселения опустели, по всей видимости, были брошены жителями. Куда они делись – по сей день остаётся загадкой. Тел последних поселенцев на острове не найдено, в то же время в исландских и норвежских хрониках не упоминается о том, чтобы кто-то из гренландцев вернулся обратно.

Рис. 1–6. Поселения викингов в Гренландии

Война викингов с эскимосами

Бесследное исчезновение целого сообщества по сей день является одной из неразгаданных тайн арктической истории. Понадобились многолетние исследования самых разных специалистов – историков, археологов, климатологов, зоологов и палеоэкологов, – чтобы по фрагментам восстановить мрачную картину гибели гренландских поселений [197]. Исследователи сходятся в том, что причинами постепенного угасания жизни в Гренландии стали ухудшение климата, истощение ресурсов острова за счёт их нерационального использования, вынужденная изоляция колонистов из-за прекращения торговых отношений с Европой, а также недружественное соседство с эскимосами. Нет единого мнения о том, что из перечисленного добило гренландцев, но в экстремальных условиях Арктики неблагоприятные факторы накладывались, усиливая друг друга.

В 2011 году группа американских и британских исследователей [146] провела анализ донных отложений гренландских озёр, расположенных вблизи Западного поселения. Выяснилось, что примерно 900 лет назад началось резкое похолодание, примерно на 4 градуса за 80 лет (рис. 1–7). Реконструкции палеотемператур в Гренландии делались и до этого, но они основывались на анализе толщи ледникового щита. Они показывают существенно меньший разброс температур в течение последнего тысячелетия (рис. 1–2), однако климат в глубине острова и на побережье мог значительно различаться.

Рис. 1–7. Ход температур в озёрах Гренландии, восстановленный по содержанию ненасыщенных алкенонов. Датировка отложений проводилась радиоуглеродным методом. Заселение Гренландии началось примерно 4,5 тыс. лет назад (Саккакская культура). Примерно 2800 лет назад Саккакская культура была сменена Дорсетской, которая исчезла примерно 2200 лет назад. Исчезновению культур всякий раз соответствовало резкое похолодание. До появления викингов Гренландия оставалась необитаемой. Через 200 – 300 лет после них в Гренландии появились предки нынешних эскимосов (культура Туле) [146]. Видно, что на период викингов пришлось резкое похолодание. Эскимосы, заселившие остров, сумели лучше адаптироваться к неблагоприятным климатическим условиям

Факт резкого похолодания подтверждается также изотопным составом зубной эмали гренландцев. Как уже было сказано, изотопный состав атмосферных осадков, а значит, и питьевой воды определяется климатическими особенностями региона. Этот же состав повторяет и зубная эмаль человека, он формируется в процессе роста и уже не меняется в дальнейшем. Анализ зубов жителей острова (и викингов, и эскимосов), умерших с 1400 по 1700 год, показал снижение содержания тяжёлого кислорода за это время примерно на 3‰, что соответствует похолоданию примерно на 6° [213]. Экономика гренландцев, основанная на рачительном использовании крайне скудных ресурсов острова, такого удара не выдержала.

Поначалу поселенцы старались сохранять примерно тот же уклад жизни, что и их родственники в Исландии и Норвегии, но его приходилось приспосабливать к существенно более суровым условиям острова. Экономика гренландцев была построена на сочетании скотоводства и охоты и была достаточно устойчивой. Несколько столетий им удавалось адаптироваться к похолоданию. Нехватку кормов в неблагоприятный год можно было скомпенсировать охотой на оленей и морских животных. Но постепенно сокращался и без того короткий вегетационный период, и всё большую роль в жизни колонистов стала играть охота на тюленей. Это подтверждается изотопией углерода в костях гренландцев – морская пища содержит больше тяжёлого углерода ¹³C в сравнении с «сухопутной». Видно, что доля морской составляющей (в основном это мясо тюленей) выросла за время существования колонии примерно с 20 до 80 % (рис. 1–8).

Рис. 1–8. Содержание тяжёлого углерода ¹³C в костях гренландцев и определённая, исходя из него, доля морепродуктов в рационе [169]. Большая часть данных относится к Восточному поселению. Любопытная деталь отражает социальные различия в обществе – видно, что епископ питался преимущественно животной пищей. Для сравнения приведены данные по костям вола, очевидно, морской пищи не употреблявшего

Возможно, именно консервативный менталитет гренландцев помешал их адаптации в меняющемся мире. Основным мотивом к заселению Гренландии было освоение новых земель для животноводства, и именно его гренландцы рассматривали как основу жизненного уклада. Поэтому и селились они преимущественно во внутренних частях фьордов – местах с более тёплым микроклиматом и пышной растительностью, но вдали от открытого моря. Охота же для гренландцев носила вспомогательный характер, они охотились на тюленей в период их сезонной миграции в мае-июне. Охота была общественным занятием – в ней были задействованы все свободные руки и плавсредства. Пути миграции тюленей проходили на север вдоль западного побережья острова – в стороне от поселений гренландцев (рис. 1–6). Это создавало дополнительную сложность: не имея дерева и железа, гренландцы не могли строить надёжные суда, необходимые для охоты.

В начале весны ежегодно наступал трудный период, когда запасы еды и кормов оказывались близки к истощению, а сезон охоты ещё не начинался. Домашние животные всю зиму (а это примерно 9 месяцев) содержались в стойлах и кормились сеном, заготовленным в течение августа- сентября. Активное использование земель в качестве пастбищ приводило к эрозии почвы, а значит, к постоянному сокращению и без того скудных ресурсов. Вполне можно предположить, что несколько неблагоприятных лет на фоне постоянного ухудшения условий могли привести к полному краху колонии. Первым перестало существовать Западное поселение, расположенное существенно севернее и меньшее по размеру. Это произошло около 1350 года. Один из скандинавских документов повествует о его конце. Документ написан на норвежском, автор его не известен, рассказ записан в 1341–1363 годы со слов Ивара Бардарсона, управляющего Гардарской епархии (административный центр Восточного поселения).[31] Бардарсон рассказывает о том, как он был отправлен в поход, чтобы отогнать от Западного поселения «скрелингов». Этим словом, означающим что-то вроде «выродков», гренландские поселенцы называли эскимосов. Когда Бардарсон прибыл к месту назначения, он не застал там никого из его жителей; вокруг разрушенного поселения бродили одичавшие быки, лошади, овцы, козы. Сложно сейчас сказать, что происходило в действительности, но из документа следует, во-первых, что отношения между эскимосами и викингами были весьма недружественными, во-вторых, у жителей более благополучной восточной колонии были основания опасаться за своих земляков. Указание на одичавших домашних животных не стыкуется с тем, что впоследствии обнаружили археологи при раскопках ферм. В отходах преобладали кости белых куропаток, на полу одной из ферм были обнаружены кости новорожденного телёнка, а также череп крупной охотничьей собаки. В проходе между спальней и гостиной были разбросаны кости, принадлежавшие, видимо, той же собаке, с ножевыми отметинами. По-видимому, поселение было брошено в конце зимы – начале весны, скот был вырезан подчистую, а потом съели и собаку [197]. Картину угасания поселения дополнили образцы ископаемых насекомых. Вместе с переселенцами на остров прибыли и мухи, и можно проследить, как теплолюбивые виды насекомых, обитавшие во внутренних помещениях, постепенно вытеснялись хладостойкой фауной, обитавшей снаружи.

Восточное поселение просуществовало примерно на 100–150 лет дольше. Последнее документированное свидетельство относится к 1408 году, когда в церкви Хвалси был заключён брак и сожгли колдуна. Вероятно, поселение просуществовало ещё некоторое время, примерно до 1500 года.

Когда Эйрик Рыжий основал Восточное поселение, Гренландия была необитаемой. Эскимосы появились в Гренландии через 200–300 лет после викингов и в отличие от последних сумели лучше адаптироваться к неблагоприятным изменениям среды. Эскимосы преуспели в охоте гораздо больше викингов, освоив каяки и гарпуны, они могли охотиться на кольчатую нерпу круглый год – охотники поджидали тюленей на льду у отверстий, через которые они набирают воздух. Эскимосы жили в районе нынешнего залива Диско, а также во внешней части фьордов – то есть в основных охотничьих угодьях гренландцев. Можно предположить, что враждебные отношения с эскимосами могли серьёзно осложнять для викингов добычу морских животных. Из-за ухудшения ледовых условий прекратилось сообщение и с Америкой, и с метрополией – Исландией и Норвегией. В результате гренландцы оказались и без дерева, и без железа и не могли успешно противостоять эскимосам.

В таких условиях конец поселений был вопросом времени. Первая попытка освоения Арктики европейцами провалилась.