Вулканы обычно ассоциируются с разрушением — потоками лавы, пепловыми тучами, погребенными городами. Но у геологов и астробиологов на этот счет другое мнение: без вулканической активности сложная жизнь на Земле, скорее всего, никогда бы не возникла. Чтобы понять почему, нужно взглянуть на вулканы не как на катастрофу, а как на работающий термостат планетарного масштаба.
Термостат из камня и газа
Атмосферный углекислый газ поглощает тепло, но со временем он же и вымывается из воздуха — дождевая вода, слегка подкисленная растворенным CO2, медленно разрушает силикатные породы на поверхности континентов. Продукты этой реакции стекают реками в океан, где морские организмы превращают их в карбонатные отложения — известняк, мел. Получается, что углерод постепенно «запирается» в горных породах.
Если бы этот процесс продолжался миллиарды лет без остановки, то атмосфера рано или поздно лишилась бы всего углекислого газа. Следовательно, планета потеряла бы способность удерживать тепло, и наступило бы глобальное оледенение. К счастью, у этого процесса есть противодействие — вулканы. В зонах субдукции карбонатные породы вместе с океанической корой уходят вглубь мантии, где под воздействием давления и температуры высвобождают углерод, который вулканы затем возвращают в атмосферу в виде CO2. Круг замыкается.
Эта система, называемая карбонатно-силикатным циклом, выполняет роль естественного регулятора климата. Стало холоднее — выветривание замедляется, углекислый газ от вулканов накапливается в атмосфере, планета греется. Стало теплее — выветривание ускоряется, лишний CO2 выводится, планета остывает. Без вулканического возврата углерода этот балансирующий механизм попросту не работал бы.
Урок соседних планет
Марс — наглядный пример того, что происходит, когда вулканическая активность прекращается. Небольшой размер планеты означает быстрое остывание недр: площадь поверхности, через которую уходит тепло, относительно велика по сравнению с объемом планеты, поэтому внутреннее тепло уходит в космос гораздо стремительнее. Бурная вулканическая активность, создавшая гигантские щитовые вулканы провинции Фарсида, постепенно затихла. Вместе с ней ослабла и способность планеты пополнять атмосферу углекислым газом, а заодно исчезла существенная часть самой атмосферы. Результат — промерзлая пустыня, на поверхности которой существование жидкой воды невозможно.
Венера демонстрирует противоположную крайность. Там вулканизм, скорее всего, активен, но полноценной тектоники плит нет — кора не погружается в мантию упорядоченно, а периодически целиком обновляется катастрофическими излияниями лавы. Углекислый газ копится в атмосфере без эффективного механизма его удаления, из-за чего планета застряла в неконтролируемом парниковом эффекте с температурой поверхности выше 460 градусов Цельсия. Обилие вулканизма без правильной «утилизации» углерода оказывается не менее губительным, чем его полное отсутствие.
Не только климат
Вулканы делают для жизни больше, чем просто регулируют температуру. Извержения выносят на поверхность фосфор, серу и другие элементы из мантийных глубин — вещества, без которых невозможен синтез ДНК и белков, а также формирование клеточных мембран. Вулканический пепел, выветриваясь, создает одни из самых плодородных почв на планете. Это объясняет, почему веками люди готовы были рисковать, возделывая землю на склонах «огненных гор».
Более смелая гипотеза связывает вулканизм с самим происхождением жизни. Подводные гидротермальные источники — щелочные «черные» и «белые курильщики» — создают устойчивые химические градиенты и обеспечивают постоянный приток минералов и тепла. Некоторые исследователи, включая британского биохимика Ника Лейна, считают именно такие места наиболее вероятной колыбелью первых живых систем на Земле, задолго до появления фотосинтеза.
Цена вопроса
Сибирские траппы — гигантская вулканическая провинция, сформированная массовыми трещинными извержениями около 252 миллионов лет назад. За сотни тысяч лет активности они выбросили в атмосферу столько парниковых газов и токсичных соединений, что вызвали крупнейшее вымирание в истории Земли, уничтожившее до 90% морских видов. Это отрезвляющее напоминание: вулканы могут и уничтожать жизнь в планетарном масштабе.
Так что ответ на исходный вопрос выглядит так: жизнь в самой примитивной форме, возможно, нашла бы другие пути возникновения. Но устойчивая, разнообразная и долговечная биосфера, подобная той, что мы наблюдаем на Земле сегодня, вряд ли обошлась бы без огненного дыхания планеты — постоянного обмена веществом между раскаленными недрами и тонкой оболочкой, где кипит жизнь.
Читайте также: Черные курильщики: жизнь у горячих источников на дне океана.
