Эоце́н (от — «рассвет» + — «новый») — вторая геологическая эпоха палеогенового периодаs:МСЭ2/Эоцен — Викитека. Начался 56,0 и закончился 33,9 млн лет назад. Продолжался, таким образом, 22,1 млн лет. Наступил за палеоценом и был сменён олигоценом.
В эоцене происходило интенсивное горообразование в рамках альпийской складчатости; так, именно тогда начался рост Гималаев, Альп, Кавказа и других горных систем. Начался эоцен с резкого теплового максимума, а позже, около 49 млн лет назад, на планете произошло значительное похолодание в результате массового размножения водяного папоротника азоллы. В конце эпохи произошло массовое вымирание.
В эоцене возникли первые китообразные. Значительно увеличилось распространение и разнообразие муравьёв. Антарктида в начале эоцена была покрыта тропическими лесами, а в конце эпохи на континенте образовались ледяные шапки.
История термина и подразделения
Название «эоцен» было предложено шотландским геологом Чарлзом Лайелем в 1833 году. В 1855 году из состава эоцена выделили олигоцен, а в 1874 — палеоцен.
Эоценовую эпоху делят на 4 века:
Ипрский век (56,0—48,07 млн лет назад) — совпал с началом палеоцен-эоценового теплового максимума, периода быстрого и интенсивного глобального потепления, которое привело к вымиранию многочисленных бентосных фораминифер. В стратиграфии это отмечается изменением изотопа C, поскольку уровень CO вырос, а отношение изотопа C к C уменьшилось. Отмечается активным развитием планктона и появлением рода фораминифер Hantkenina.
Лютетский век (48,07—41,03 млн лет назад) — отмечается обилием морских беспозвоночных — моллюски, кораллы, морские ежи. Отмечается почти полным исчезновением около 40,4 млн лет назад.
Бартонский век (41,03—37,71 млн лет назад) — граница окончания отмечается по появлению кокколитофориды Chiasmolithus oamaruensis.
Приабонский век (37,71—33,9 млн лет назад) — отмечается массовым вымиранием и изменением животного мира. Его конец в стратиграфии отмечается исчезновением Hantkenina.
Палеогеография Третье и последнее крупное разделение суперконтинента Пангеи, произошло в начале кайнозоя, между палеоценом и олигоценом. Континент Лаврентия, представлявший собой соединённые современные Северную Америку и Гренландию, продолжил отделяться от Евразии и таким образом расширялся ещё молодой Атлантический океан. Древний океан Тетис продолжил изолироваться от мирового океана из за сближения Африки и Евразии. В начале эоцена Австралия всё ещё была соединена с Антарктидой, но во время лютетского века Австралия отделилась и более с Антарктидой не сближалась. В итоге Антарктида осталась изолированным континентом и это в дальнейшем приведёт к глобальным последствиям для климата.
В конце эоцена в результате падения метеоритов образовались кратеры Попигай (35,7 ± 0,2 млн л. н.) на севере Восточной Сибири и Чесапикский ударный кратер (35,5 ± 0,3 млн л. н.) на восточном побережье Северной Америки.
Горообразование
Кайнозой был эпохой интенсивного роста горных цепей. Образовались горы системы Тетис, в Евразии появились Альпы, Карпаты, горы Малой Азии, Ирана. Гималаи в Юго-Восточной Азии. Рост горных цепей вызвал интенсивные изменения в регионах, прилегающих к горам. Индийский субконтинент, ранее отделившийся от Гондваны в меловом периоде, двигался по 16 см в год и столкнулся с Евразией в начале эоцена. В итоге начался ещё более активный рост Гималаев. Эта горная система самая высокая на Земле и до сих пор растёт приблизительно на 5 сантиметров в год. В центре Азии продолжили расти горные системы. Также начали расти Чёрные холмы в Южной Дакоте, Вайоминге и горная система Аппалачей на Восточном побережье Северной Америки.
Климат Климат в эоцене был самым однородным в кайнозое. Разница температур от экватора к полюсам была вдвое меньше нынешней. Глубоководные океанские течения были только тёплыми. Полярные регионы были намного теплее, чем в современности, температуры там, где сегодня Арктика и Антарктида, были аналогичны современным температурам на Северо-Западе США. Умеренные леса достигали полюсов, влажный тропический лес достигал 45 градусов северной широты. В начале эоцена Австралия и Антарктида были единым континентом, и холодные и тёплые океанские течения смешивались, поддерживая однородную температуру океана. В целом, большую часть эоцена Земля не имела постоянного снежного покрова и ледников.
Эволюция атмосферных парниковых газов Метан и углекислый газ значительно влияют на температуру Земли. Конец палеоцен-эоценового теплового максимума характеризуется поглощением углекислого газа в виде клатрата метана, образованием углей и сырой нефти на дне Ледовитого океана. В итоге содержание углекислоты в атмосфере снизилось. Содержание углекислоты колебалось от 700—900 ppm до 2000 ppm в периоды активной вулканической деятельности. Современный уровень углекислого газа — 430 ppm.
Концентрация метана в современной атмосфере 0,000179 % или 1,79 ppmv. В раннем эоцене метана в атмосферу выбрасывалось втрое больше.
Средний и поздний эоцен — это уменьшение углекислого газа в атмосфере из за увеличения продуктивности планктона и захоронения углекислоты в залежах угля и нефти. Массовое развитие азоллы 49 млн лет назад ускорило изъятие углекислоты из атмосферы и дополнительно усилило похолодание. Азолла — это морской папоротник, который активно рос в тёплом климате эоцена. При отмирании листьев они погружались на дно Ледовитого океана и таким образом изымали углекислоту из атмосфер безвозвратно. Количество углекислоты упало до 430 ppm.
Движение Индийского субконтинента в сторону Евразии обусловило активизацию вулканической деятельности и выбросы вулканических газов — углекислый газ в определённые периоды возрастал до 4000 ppm. Затем вплоть до конца эоцена его концентрация снижалась и на рубеже 34 миллионов лет назад углекислоты в атмосфере было 750—800 ppm.
Ранний эоцен и проблема равномерного климата Одной из уникальных особенностей климата эоцена был стабильный и однородный климат, существовавший в начале эоцена. Множество данных подтверждают, что в это время климат был более тёплым и стабильным. Некоторые из этих косвенных признаков — наличие окаменелостей, характерных для тёплого климата, таких как крокодилы, обнаруженные на более высоких широтах, наличие на высоких широтах не переносящей заморозков флоры, такой как пальмы, которые не могут выжить при длительных заморозках, и окаменелости змей, найденные в тропиках, для существования которых требуются гораздо более высокие средние температуры. Измерения TEX86 указывают на чрезвычайно высокие температуры поверхности моря от 40° C до 45° C в низких широтах, хотя анализы скопившихся изотопов указывают на максимальную температуру поверхности моря в низких широтах 36,3 ° C ± 1,9 ° C. По сравнению с современными значениями температура придонной воды составляет 10 ° C. выше в зависимости от изотопных показателей. При таких температурах на дне температура в районах, где вблизи полюсов образуются глубоководные участки, не может быть намного ниже температуры на дне.
Однако при попытке смоделировать эоцен и воспроизвести результаты, полученные с помощью косвенных данных, используя все возможные диапазоны содержания парниковых газов, которые наблюдались в раннем эоцене, модели не смогли воспроизвести потепление, зафиксированное на полюсах, и снижение сезонности, при котором зимы на полюсах становятся значительно теплее. Модели, точно предсказывающие погоду в тропиках, как правило, показывают значительно более низкие температуры — до 20 °C — на полюсах по сравнению с фактическими данными. Эта ошибка получила название «проблема равновесного климата». Чтобы решить эту проблему, необходимо найти способ согреть полюса, не нагревая при этом тропики. Ниже перечислены некоторые гипотезы и тесты, направленные на поиск такого способа.
Большие озёра Из-за природы воды, в отличие от суши, при наличии большого водоёма наблюдалась бы меньшая изменчивость температуры. В попытке смягчить похолодание полярных температур было предложено использовать большие озера для смягчения сезонных изменений климата. Чтобы воспроизвести этот случай, в Северной Америке было введено озеро и была запущена климатическая модель с использованием различных уровней углекислого газа. В ходе моделирования был сделан вывод о том, что, хотя озеро и снизило сезонность в регионе в большей степени, чем просто за счёт увеличения концентрации углекислого газа, появление большого озера не смогло снизить сезонность до уровня, указанного в данных о флоре и фауне.
Перенос тепла океаном Перенос тепла из тропиков к полюсам, подобно тому, как в наше время происходит перенос тепла океаном, считался одной из возможных причин повышения температуры и уменьшения сезонности на полюсах. В связи с повышением температуры поверхности моря и глубинных вод океана в раннем эоцене была выдвинута гипотеза о том, что из-за этого увеличится перенос тепла из тропиков к полюсам. Моделируя эти различия, учёные пришли к выводу, что из-за более низких температурных градиентов перенос тепла происходит медленнее, и им не удалось создать равновесный климат, используя только перенос тепла океаном
Параметры орбиты Орбитальные параметры, которые обычно рассматриваются как фактор, влияющий на рост ледяного покрова и сезонность, теоретически могут влиять на температуру и сезонность на континентах. При моделировании эоцена с использованием планеты без ледяного покрова эксцентриситет, наклон оси и прецессия изменялись в разных моделях, чтобы определить все возможные сценарии и их влияние на температуру. В одном конкретном случае на североамериканском континенте зима стала теплее, а лето — прохладнее на 30 %, что привело к снижению сезонных колебаний температуры на 75 %. Хотя орбитальные параметры не привели к потеплению на полюсах, они оказали значительное влияние на сезонность, и их необходимо учитывать.
Полярные стратосферные облака Другим методом, который рассматривался для повышения температуры в полярных регионах, было использование перламутровых облаков. Полярные стратосферные облака — это облака, которые образуются в нижних слоях стратосферы при очень низких температурах. Полярные стратосферные облака оказывают значительное влияние на радиационное воздействие. Благодаря минимальному альбедо и оптической толщине полярные стратосферные облака действуют подобно парниковым газам и задерживают уходящее длинноволновое излучение. В атмосфере встречаются различные типы полярных стратосферных облаков: полярные стратосферные облака, образующиеся в результате взаимодействия с азотной или серной кислотой и водой (тип I), или полярные стратосферные облака, образующиеся только из водяного льда (тип II)
Метан является важным фактором в формировании первичных полярных стратосферных облаков II типа, которые образовались в раннем эоцене. Поскольку водяной пар является единственным поддерживающим веществом в полярных стратосферных облаках II типа, его присутствие в нижней стратосфере необходимо, хотя в большинстве случаев водяной пар в нижней стратосфере встречается редко. При окислении метана выделяется значительное количество водяного пара. Ещё одним условием для формирования полярных стратосферных облаков является низкая температура, обеспечивающая конденсацию и образование облаков. Образование полярных стратосферных облаков, для которого требуются низкие температуры, обычно происходит в ночное время и зимой. При таком сочетании более влажных и холодных условий в нижней части стратосферы полярные стратосферные облака могут образовываться на обширных территориях в полярных регионах.