Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Рисунок 3. Внутреннее строение Земли. Металлическое ядро состоит в основном из железа, хотя оно содержит также и другие элементы — в частности, никель. Ядро медленно затвердевает изнутри: его внутренняя часть твердая, а внешняя жидкая. Далее идет мантия из каменистого материала, которая составляет большую часть нашей планеты. Кора образует тонкую пленку на поверхности Земли; она также состоит из различных каменистых пород, но у нее совершенно другой минеральный и химический состав.

Почему кора так отличается от подстилающей мантии? Это сложный вопрос, и ответ был найден только спустя десятилетия наблюдений и экспериментов. Простой, хотя и не вполне точный способ вообразить себе процесс образования коры — представить его как дистилляцию, когда берется большая партия исходного материала (мантия), а в конце получается небольшое количество концентрированного вещества (кора), которое включает только некоторые из исходных компонентов. Это происходит, когда минералы мантии плавятся, и менее плотная жидкая магма стремится к поверхности. Среди веществ, выделенных таким образом из мантии и перенесенных в кору, оказываются многие материалы, важные для современной жизни — например, алюминий и многие редкие металлы. Во время этого процесса извлекаются также вода и различные газы; это можно увидеть на примере вулканической пемзы: ее структура, напоминающая швейцарский сыр, представляет собой застывший отпечаток газов (в основном водяного пара и двуокиси углерода), которые были растворены в магме, но во время приближения жидкой породы к поверхности стали пузыриться. Таким образом, процессы, образовавшие кору, не только создали привычные породы на поверхности Земли, но и в значительной степени отвечают за наполнение водой ее океанов и появление газов в ее атмосфере.

В этой короткой главе мы проследили путь от межзвездного облака к нашей замечательной голубой планете с железным ядром, каменной мантией и корой^[14], глубокими океанами и мощной атмосферой, — в той мере, в которой он нами изучен. В космических масштабах этот процесс длился недолго, и примерно 4,5 миллиарда лет назад Земля сформировалась полностью. С тех пор процессы развития планеты шли в различных направлениях, и с ними мы познакомимся в следующих главах. Также Земля продолжала притягивать всякий космический хлам, остававшийся на орбите вокруг Солнца после первоначального короткого промежутка формирования планеты. Как мы увидим в следующей главе, некоторые фрагменты этого хлама оказали на Землю в буквальном смысле глубокое влияние.

Глава 3 Близкие контакты

Нам на протяжении столетий было известно, что метеориты (некоторые из них весьма велики, как упомянутый в предыдущей главе Мыс Йорк) периодически падают на Землю из космоса, однако лишь относительно недавно специалисты по-настоящему оценили идею о том, что кратер от удара — это мощная геологическая сила, влияющая на физическое, химическое и биологическое развитие нашей планеты. Ранее большинство ученых, которые вообще задумывались об этой проблеме, осознавали, что в первые бурные дни существования Земли ее должен был бомбардировать космический мусор, однако полагали, что значимость этого процесса быстро снизилась. Даже когда телескопы все отчетливее демонстрировали картины Луны и Меркурия, покрытых оспинами кратеров, их привычные убеждения не спешили меняться: считалось, что большая часть кратеров — вулканические. Перемены в этом подходе стали появляться в преддверии программы «Аполлон», поскольку Луну стали изучать более тщательно, однако многие геологи по-прежнему не понимали всей важности столкновений метеоритов с Землей. Основной причиной тут была редкость земных кратеров, образовавшихся в результате ударов, и даже по этим редким примерам шли жаркие споры.