Nauka

Historia na lodzie pisana

Co lodowiec ma w środku

Badanie lodowca Taylor na Antarktyce Badanie lodowca Taylor na Antarktyce Polityka
W ciągu ostatnich milionów lat regułą były okresowe zlodowacenia, a zmiany klimatu następowały bardzo szybko. Czy tak będzie w przyszłości?
Luis Agassis - twórca teorii lodowcowejEAST NEWS Luis Agassis - twórca teorii lodowcowej

Pod przewrotną nazwą – Hôtel des Neuchâtelois – powstało z głazów i desek na niezbyt dużym lodowcu Unteraar w Alpach Berneńskich coś, co dziś nazwalibyśmy stacją glacjologiczną. Latem 1840 r. miejsce to stało się obiektem pielgrzymek podróżników, uczonych i artystów. Właśnie w owym roku ukazała się książka o lodowcach „Études sur les glaciers” Louisa Agassiza. Ogłosił w niej, że to nie biblijny potop ukształtował otaczający nas krajobraz, lecz lód. A dokładniej – wielka pokrywa lodowa rozciągająca się od bieguna do brzegów Morza Śródziemnego. Obalał mit stabilnego klimatu Ziemi, wykazując, że planeta doznała w przeszłości wielkiego globalnego ochłodzenia i że wiązało się z tym wyginięcie wielu istot żywych.

Odchodziły właśnie w przeszłość czasy, kiedy góry uważano za żałosną ruinę, pozostałość po kataklizmie, który zniszczył dawną doskonałość. (Owa doskonałość – w przekonaniu XVII-wiecznych przyrodników i myślicieli – to ziemia idealnie gładka, bez rys i zmarszczek; o Alpach mówiono montagnes maudites – przeklęte góry). Ani poeta (Johann A. Goethe), ani filozof (Francuz Jean de Luc), ani biolog (Francuz Alexandre Brongniart), ani matematyk (Szkot John Playfair), ani ksiądz (Stanisław Staszic), ani tym bardziej przyrodnicy i podróżnicy, których dzisiaj zapewne nazwalibyśmy geologami (jak Niemiec Leopold Buch, Szwajcar Horace de Saussure, Szkot James Hutton), nie potrafili przejść obojętnie obok tych dziwnych kamieni – wielkich głazów, którymi usiane są pola, łąki i lasy całej nizinnej Europy. Nie pasowały do miejsca, gdzie je spotykali. Przypominały zbłąkanych wędrowców, przybyszów z dalekich stron. Przeczucie ich nie myliło. To chyba właśnie Alexandre Brongniart użył jako pierwszy trafnej nazwy blocs erratiques – błądzące (zagubione) głazy. Równie trafnie – kamieniami runionymi – ochrzcił je po polsku Stanisław Staszic. Dziś nazywamy je eratykami lub – z polska – głazami narzutowymi.

Wiedza o wodzie

Do odczytania tajemnicy ich pochodzenia przymierzano się od dawna. Pierwszym podejrzanym było wnętrze Ziemi. Ściślej – piekło. Ślady hipotezy diabelskiej są widoczne do dzisiaj – co trzeci głaz narzutowy nazywa się kamieniem diabelskim, czarcim albo piekielnym. I to na całym świecie. Niewykluczone, że hipoteza ta ma wciąż swoich wyznawców.

Tajemnicę eratyków usiłowano wyjaśnić wszystkimi znanymi wówczas siłami natury. Krótko żył pomysł, że to gigantyczne wybuchy dawnych wulkanów porozrzucały te głazy po całym świecie. Funkcjonowała hipoteza meteorytowa, a także hipoteza wiążąca eratyki z trzęsieniami ziemi. Na liście podejrzanych żywiołów najdłużej jednak pozostawała woda. Przede wszystkim dlatego, że powszechna i akceptowana była wiedza o wielkim wodnym kataklizmie, który nawiedził Ziemię. Na karb biblijnego potopu składano niemal wszystkie niezrozumiałe zjawiska. Co wnikliwsi obserwatorzy zauważali, że obły kształt tych tajemniczych głazów, większych lub mniejszych, a zwłaszcza całkiem małych wyraźnie wskazuje, że podlegały obróbce w środowisku wodnym, że były toczone (i obtaczane) przez płynącą wodę.

Prawda jednak była już znana. Mieszkańcy dolin alpejskich, myśliwi i pasterze, wiedzieli z własnego doświadczenia, że to lodowce są w stanie przenosić olbrzymie głazy na wielkie odległości. Historia poznania Alp odnotowała, że w pierwszych latach XIX w. taką wiedzą podzielił się z geologiem Jeanem de Charpentierem niejaki Jean-Pierre Perraudin, łowca kozic. Uczony jednak potraktował jego relację jak fantazję. Przypomniał sobie o tym, gdy kilkanaście lat później z podobnymi obserwacjami zgłosił się do niego inżynier Ignaz Venetz. Obu miał okazję poznać później Agassiz i zapewne od nich przejął teorię lodowcową.

Na razie jednak panowała wiara w wodę. To właśnie w Alpach, w 1818 r., zaobserwowano wydarzenie, które dało początek koncepcji znanej jako powódź mułowa. Obryw potężnego fragmentu lodowca spowodował przerwanie lodowej tamy w dolinie Valais. Ponad 18 mln m sześc. wody runęło w dół, opróżniając jezioro w ciągu pół godziny. Były duże zniszczenia i kilkadziesiąt ofiar, ale uwagę obserwatorów zwróciła kolosalna masa materiału skalnego, przeniesiona z głębi Alp na przedgórze. Przyrodnicy, którzy zwiedzali miejsce katastrofy (niejedynej zresztą tego rodzaju w Alpach w czasach historycznych), wyobrazili sobie taki kataklizm na jeszcze większą skalę. Wielka powódź mułowa miała być transporterem przenoszącym głazy narzutowe na wielkie odległości. Jakkolwiek została wkrótce skrytykowana i obśmiana (James Hutton zauważył, że żadna woda na Ziemi nie zmusi kamienia, by pływał), była znaczącym krokiem do przodu, bo w jej tle pojawił się lodowiec jako siła sprawcza.

Nie wziął pod uwagę takiej siły Nils G. Sefström, szwedzki chemik (odkrywca wanadu), którego zaintrygowały rysy, bruzdy i żłobki, powszechnie występujące na skałach Półwyspu Skandynawskiego. W swoich wędrówkach śladem owych rys objechał znaczną część Europy, znajdując je w bardzo wielu miejscach. Trafnie zauważył, że ślady na podłożu skalnym pozostawiły przesuwające się głazy. Co powodowało ich ruch? To lawina kamienna, mająca swój początek w wysokich górach Skandynawii lub Morza Arktycznego, przetoczyła się po całym tym obszarze. Rozrzucając przy okazji bezładnie wielkie, zabłąkane głazy…

Ideę potopu z lodem, wielkimi głazami i zagadkowymi rysami połączyła zgrabnie teoria dryfu, lansowana przez wielkiego XIX-wiecznego geologa Charlesa Lyella, wspieranego przez Karola Darwina. Zakładała ona istnienie morza (a więc jednak potop), które pokrywało północną i środkową Europę, po którym dryfowały góry lodowe, odrywające się od jakiegoś wielkiego lodowca arktycznego. Przymarznięte od dołu kamienie pozostawiały rysy na podłożu. A niesione we wnętrzu gór lodowych piaski, żwiry, glina oraz mniejsze lub większe kamienie, po wytopieniu się z lodu, pokryły niziny europejskie, tworząc charakterystyczny krajobraz z porozrzucanymi głazami.

Klimat na huśtawce

Jest rzeczą zdumiewającą, że teoria dryfu zawładnęła umysłami XIX-wiecznych przyrodników na długie dziesięciolecia, mimo że Louis Agassiz wystąpił z teorią lodowcową już pod koniec lat 30. A nie był Agassiz bynajmniej prowincjonalnym profesorem. Był uczniem i przyjacielem Georgesa Cuviera. Bardzo aktywnie wspierał go Aleksander Humboldt. Być może o odrzuceniu koncepcji Agassiza zadecydowało to, że sformułował swoją teorię zbyt radykalnie – mówił o globalnym ochłodzeniu, o zlodowaceniu nie tylko w rejonie Alp, zakładał, że wielka pokrywa lodu rozciągała się od bieguna północnego aż po Morze Śródziemne i to zanim wypiętrzyły się Alpy.

Po kilku latach Agassiz zdecydował się na wyjazd do Ameryki. Na pagórku w pobliżu portu w Halifaksie odkrył to, czego się spodziewał – takie same żłobki i rysy na podłożu skalnym, jakie występowały w Alpach. Wiele lat poświęcił, już jako profesor Harvardu, na obserwowanie i opisywanie śladów zlodowacenia w Ameryce Północnej. Zmarł w 1873 r. Gdyby żył kilka lat dłużej, byłby zdumiony i zachwycony. Jego teoria właśnie rozpoczynała triumfalny powrót na salony nauki europejskiej.

Przełom nastąpił w 1875 r., na listopadowym posiedzeniu Niemieckiego Towarzystwa Geologicznego w Berlinie. Szwedzki badacz Otto M. Torell przedstawił zgromadzonym próbki skalne, zebrane wśród wapiennych wzgórz w Rüdersdorf koło Berlina. Widniały na nich ślady działania lodowca identyczne ze śladami znanymi ze Skandynawii. Jeżeli skutek jest ten sam, i przyczyna musi być podobna – Torell odważnie dowodził, że to nie morze polarne z pływającymi krami pokrywało niegdyś Europę, lecz lodowce skandynawskie. Bardziej na południu zaś – lodowce alpejskie. W przeciwieństwie do Agassiza, który przedstawiał epokę lodowcową jako nagłą katastrofę, Torell widział lodowce posuwające się powolnym, lecz ciągłym, ledwie dostrzegalnym ruchem. Koncepcja została w krótkim czasie zaakceptowana przez społeczność naukową. Radykalna zmienność klimatu Ziemi musiała być od tej chwili uwzględniana przy rozpatrywaniu dziejów planety.

W następnym, XX stuleciu, gdy zmuszono do mówienia skały dna morskiego oraz lody Grenlandii i Antarktydy, obraz ten został doprecyzowany i okazało się, że klimat ziemski, przynajmniej podczas ostatnich kilku milionów lat, nie miał nic wspólnego ze stabilnością, raczej przypominał huśtawkę.

Ziemia-śnieżka

W 1856 r. dwaj Anglicy, bracia William i Henry Blanfordowie, w indyjskich kopalniach węgla (m.in. Talcher, Bombaj) natknęli się na pokłady skał, które – gdyby nie to, że były zlepione i twarde – do złudzenia przypominałyby luźne osady polodowcowe z przedpola Alp – piaski, żwiry i gliny, a wśród nich wielkie, zagubione głazy. Badacze wysnuli prawidłowy wniosek, że zlepieńce te są śladem pradawnego zlodowacenia, którego wiek można było określić na podstawie tego, że występowały w obrębie pokładów węgla. Powstały w okresie karbonu i permu, a więc 300 mln lat temu.

Były to doniesienia jeszcze bardziej szokujące niż pomysły Agassiza. Zlodowacenie w tropikach? Wkrótce pojawiły się doniesienia o podobnych znaleziskach w Afryce, Ameryce Płd., Australii. Rozwiązanie przyszło sto lat później, gdy zaakceptowana została teoria Wegenera o wędrówce kontynentów. Rekonstrukcja położenia kontynentów południowej półkuli wykazała, że u schyłku ery paleozoicznej były one połączone i tworzyły coś na kształt dzisiejszej Antarktydy, tylko rozleglejszej.

Poziom rozpoznania geologicznego Ziemi w XX w. sprawił, że odkryto ślady jeszcze starszego zlodowacenia z ery poprzedzającej paleozoik, ok. 850–550 mln lat temu. Tym razem nie było wątpliwości – zlodowacone były kontynenty znajdujące się na równiku! Jaki z tego wysnuto wniosek? Zlodowacona musiała być cała planeta! Uważa się, że właśnie wtedy w Układzie Słonecznym zaistniał całkowicie biały glob – Ziemia-śnieżka. Znajdowane są coraz liczniejsze dowody na to, że podobne epoki lodowcowe wystąpiły na Ziemi wcześniej jeszcze dwukrotnie, starsza – ok. 2,9 mld lat temu, młodsza – między 2,4–2,2 mld lat temu.

Nie sposób oczywiście dziś precyzyjnie określić, jak one wyglądały. Ale zapewne nie bardzo różniły się od tej najnowszej, plejstoceńskiej. Jej historię, najpierw dla Alp, napisał na początku XX w. Albrecht Penck. Stwierdził ponad wszelką wątpliwość, że miały tu miejsce cztery okresy chłodu i wielkich zlodowaceń – glacjałów, rozdzielone okresami ociepleń – interglacjałami. Schemat ten, przyjęty dla całej Europy, a także innych kontynentów, obowiązywał przez wiele dziesięcioleci. Zaczął się chwiać w latach 60. XX w., gdy naukowcom udało się zerwać pieczęć z nowej, niedostępnej dotąd księgi dziejów Ziemi. Udoskonalona technika głębokich wierceń umożliwiła pobieranie kilometrowych rdzeni osadów dna morskiego. Uzyskano w ten sposób dostęp do najbardziej kompletnego zapisu zdarzeń ze starszej i nowszej historii Ziemi, w tym zmian klimatu w ostatnich kilku milionach lat. I co się okazało? Nie znaleziono tam śladów owych czterech wielkich glacjałów. Doliczono się ok. 30 takich okresów. Nasze wyobrażenia o długotrwałych, powolnych zmianach klimatu legły w gruzach. Geolodzy do tej pory nie bardzo potrafią sobie z tym poradzić.

Wywiercone sekrety

Już w 1890 r. Heinrich Hess, austriacki nauczyciel przyrody z Tyrolu, postanowił sprawdzić, co lodowiec ma w środku, wykonując wiercenie w jednym z lodowców alpejskich – Hintereisferner. Miąższość lodowca wynosiła 300 m, a świder napędzany był ręcznie. Odczytał bardzo niewiele. Prawdziwe polowanie na informację zamrożoną w lodowcach rozpoczęło się sto lat później. Pionierami byli glacjolodzy Willi Dansgaard z uniwersytetu w Kopenhadze i Hans Oeschger z uniwersytetu w Bernie, którzy wypracowali nie tylko techniki datowania lodu, ale i pomiaru temperatury, analizy chemicznej lodu oraz zawartego w lodzie powietrza.

Wykonano dwa wiercenia w lądolodzie grenlandzkim, których celem było przewiercenie czapy lodowej i dotarcie do skalnego podłoża wyspy, które spodziewano się osiągnąć na głębokości nieco ponad 3 km. Potwierdziły się wnioski z wierceń podmorskich: w rdzeniach lodowych doliczono się 24 tzw. interstadiałów – okresów trwających od kilkuset do kilku tysięcy lat, podczas których Grenlandia ogrzewała się, a następnie oziębiała. Tym, co najbardziej zaintrygowało badaczy, była nagłość tych zmian. Jak pisał Michael L. Bender z Princeton University, uczestnik projektu wierceń GISP-2, w owych interstadiałach w ciągu zaledwie kilkudziesięciu, a czasami nawet kilku lat temperatura wzrastała o 5–10 st. i więcej, gromadzenie śniegu – dwukrotnie, pyłów zaś dziesięciokrotnie.

Najnowsze, szczegółowe badania rdzeni grenlandzkich, prowadzone pod kierunkiem duńskiej glacjolożki Dorthe Dal-Jensen, dostarczyły jeszcze bardziej dramatycznych informacji. Określiła ona z dokładnością do roku moment zakończenia ostatniego okresu lodowcowego – nastąpiło to 11 711 lat temu, a poprzedzone było niewyobrażalnie wielkim wzrostem średniej temperatury, przynajmniej na Grenlandii, o 12 st. C. Jak oceniła, w ciągu 50 lat. Badania tego ostatniego okresu lodowcowego, znanego w nauce jako młodszy dryas (dryas to łacińska nazwa krzewinki, znanej u nas jako dębik ośmiopłatkowy), dostarczają coraz bardziej sensacyjnych informacji. Ostatnio William Patterson z  University of Saskatchewan (Kanada) znalazł dowody, że epoka ta, o której na podstawie rdzeni grenlandzkich wiadomo było, że zaczęła się ok. 12 800 lat temu, zapoczątkowana została tak gwałtownym spadkiem temperatury, że rośliny i zwierzęta w badanym przez niego jeziorze w Irlandii wyginęły w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Nastąpiła trwająca 1300 lat epoka lodowcowa młodszego dryasu.

Czym jeszcze może nas zaskoczyć postęp wiedzy o epoce lodowcowej? Otwarte pozostaje, oczywiście, pytanie o przyczyny epok lodowcowych. Ale największa zagadka plejstocenu dotyczy ludzi z gatunku Homo sapiens. Bo właśnie z początkiem plejstoceńskiej epoki lodowcowej, ok. 3 mln lat temu, zaczęło się dziać coś dziwnego z naszymi przodkami, hominidami. Zmiany ewolucyjne nabrały niezwykłego przyspieszenia. Kolejne pokolenia zaczęły wytwarzać coraz bardziej skomplikowane narzędzia i broń, zaczęły stosować wymyślne sposoby polowań, nauczyły się planować, rozwinęły język. Wielkość ich mózgu wzrosła trzykrotnie. A potem, już w holocenie (który rozpoczął się ok. 12 tys. lat temu i trwa do dziś) powstało rolnictwo, pismo, miasta, samoloty i Internet. No ale holocen to tylko interglacjał.

Czy i jaki wpływ miały szybkie zmiany klimatyczne na rozwój człowieka? W zasadzie nie ma kontrowersji w tej sprawie. Spór dotyczy tylko mechanizmów rządzących tymi zmianami i sekwencji zdarzeń. Snop światła na te zagadki rzucają zdarzenia z najnowszej, tej pisanej historii człowieka. Coraz bardziej zdajemy sobie sprawę, że historią sterują nie tylko wybitne jednostki i elity rządzące. U podłoża wielu procesów leżą właśnie zmiany środowiskowe, za które w dużym stopniu odpowiadają klimat i pogoda. Takich korelacji nauka znajduje wiele – od zagłady cywilizacji w dolinie Indusu (Harappa, Mohendżo Daro), upadku Cesarstwa Rzymskiego i zagłady kultury Majów, po zniknięcie kolonii wikingów na Grenlandii, wielkie podróże XV i XVI w., ekspansję morską krajów Zachodu czy nieliczenie się z klimatem przez Napoleona i Hitlera. Klimatolodzy głośno dziś wyrażają obawy także o los naszej cywilizacji. Historia uczy, że nie są one bezpodstawne.

 

Więcej o zmianach klimatycznych - czytaj raport specjalny na WWW.POLITYKA.PL/NAUKA

Polityka 46.2010 (2782) z dnia 13.11.2010; Nauka; s. 61
Oryginalny tytuł tekstu: "Historia na lodzie pisana"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kultura

Zapomniana historia Mietka Kosza

Film Macieja Pieprzycy „Ikar. Legenda Mietka Kosza” z brawurową rolą Dawida Ogrodnika przypomina wielką postać tytułowego niewidomego pianisty. To powód, by raz jeszcze zastanowić się nad wciąż nośnym mitem artysty straceńca.

Mirosław Pęczak
19.10.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną