Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Откуда мы можем получить информацию о древнем воздухе? В отношении последних 700 000 лет у нас есть непосредственные «пробы» его состава — воздушные пузырьки, попавшие в древний снег и сохранившиеся внутри полярного льда (подробнее об этом читайте в следующей главе). Но как насчет более давних времен? Парадоксально, но многое об атмосфере нам может поведать такой, казалось бы, противоположный всему эфемерному и летучему источник, как горные породы. И породы говорят, что современная атмосфера является по крайней мере четвертой фундаментальной версией внешней оболочки Земли. Вопреки представлениям Геттона и Лайеля об истории Земли как о череде бесконечно, но бесцельно повторяющихся циклов, история атмосферы — это воспитательный роман о том, как наша планета обновлялась в процессе своего взросления. Как воздух в доме — чистый и свежий, или прокуренный и затхлый, или же с манящими ароматами готовящейся еды, атмосфера Земли многое говорит о привычках ее обитателей. На протяжении по крайней мере 2,5 млрд лет биосфера меняла атмосферу в планетарном масштабе, и наоборот, все массовые вымирания видов и крупные сбои в биосфере совпадали с резкими изменениями в составе атмосферы. Эволюция воздушной оболочки Земли тесно связана с эволюцией ее твердой оболочки через вулканизм, выветривание горных пород и осадконакопление, в то же время атмосфера способна к гораздо более гибким, чем тектоническая система, и подчас происходящим в мгновение ока трансформациям. Нырнув в глубины сложной истории невидимого воздушного океана, мы можем научиться по-новому ценить каждый вдох.

Первый ветерок и второе дыхание

Самая первая атмосфера Земли предположительно была «каменистой» — насыщенной измельченными и распыленными частицами горных пород, поднятыми в воздух вследствие постоянной бомбардировки планеты астероидно-метеоритными телами. Помимо знаменитых цирконов из Джек-Хиллс (о которых рассказывалось в главе 2), мы пока не нашли на Земле других свидетельств первых 500 млн лет ее существования. Единственный более или менее обширный источник информации об этом периоде, который ученые назвали гадейским эоном (он же катархей) в честь Гадеса (или Аида), греческого бога подземного царства мертвых, подразумевая, что в те времена наша планета напоминала ад, — это образцы, доставленные астронавтами и луноходами с Луны. Хорошо знакомая, изрезанная шрамами поверхность нашего спутника, сложенная породами, возраст которых составляет около 4,45 млрд лет, и покрытая толстым слоем раздробленных, большей частью измельченных до состояния пыли обломков пород (лунным реголитом), является наглядным свидетельством тех адских времен, когда остатки строительного материала, оставшегося после формирования Солнечной системы, яростно бомбардировали молодые внутренние планеты.

Этот космический мусор предположительно включал не только каменные и металлические метеориты, но и ледяные кометы, прилетавшие из-за пределов орбиты Нептуна и доставлявшие на новорожденную Землю драгоценную воду, собственные запасы которой на нашей планете, учитывая ее близость к Солнцу, были довольно ограничены. В любом случае, как свидетельствуют цирконы из Джек-Хиллс, через 100 млн лет существования Земли на ее поверхности или по крайней мере в приповерхностной коре уже имелось некоторое количество воды — зачатки будущих океанов, которые впоследствии станут одной из главных уникальных особенностей нашей планеты. Установлено, что интенсивная бомбардировка Луны закончилась примерно 3,8 млрд лет назад, когда были образованы знаменитые лунные моря — в действительности гигантские кратеры, открытые Галилеем. А поскольку в гадейском эоне Луна была даже ближе к Земле, чем сегодня, разумно предположить, что в первые 700 млн лет своей жизни наша планета подвергалась такому же космическому обстрелу. И более того, вполне может быть, что это массированное воздействие привело к потере нескольких ранних атмосфер и океанов[60].

Таким образом, самые ранние систематические записи в летописи Земли совпадают с последними страницами истории Луны, после чего прерываются на 400 млн лет и возобновляются лишь около 4 млрд лет назад. Перевитые метаморфические породы, выходящие на поверхность в районе Большого Невольничьего озера на севере Канады — гнейсы Акаста, — официально признаны самой древней горной породой на Земле (это уже не просто минеральные зерна, такие как цирконы) и отмечают старт земного отсчета геохронологической шкалы: начало архейского эона. К сожалению, рассказывая в живых подробностях историю высокотемпературных поднятий и других процессов в недрах юной Земли, достопочтенные гнейсы Акаста (и чуть более молодые гнейсы в других районах Канады, а также в Гренландии и на юге Миннесоты) не сохранили никаких воспоминаний об условиях на поверхности планеты.