Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Этот вывод подтверждают данные с другого края планеты — из Западной Австралии. Местные метаморфические докембрийские породы намного моложе тех, что обнаружились на берегу Гудзонова залива — им «всего» 3,6 миллиарда лет. Но среди них есть прослойки кварцита — метаморфической породы, состоящей в основном из минерала кварца, а также включающей редкие мелкие кристаллы циркона — минерала, который используется для уран-свинцового метода датирования. Предшественником кварцита был прибрежный песок: кристаллы циркона, как и зерна кварца — часть остаточных продуктов, которые выветрились из еще более древних пород и осели в виде песка вдоль древней береговой линии. Поскольку зерна циркона очень прочны, они сохраняют возраст пород-предшественников. Извлекать их — дело кропотливое: чтобы получить хотя бы небольшое количество зерен, приходится измельчать и просеивать массу кварцита (очень твердой породы), а затем анализировать одно зернышко за другим. Но результат того стоил. Ученые обнаружили, что некоторым кристаллам циркона из австралийских пород более 4 миллиардов лет, а возраст одного из них — 4,4 миллиарда.

Эта очень далекая дата относится к одному маленькому кристаллу, а не к целому массиву пород, как в Канаде. Однако химические характеристики такого зерна циркона указывают, что оно сформировалось в породе, похожей на гранит, который сегодня составляет большую часть континентальной коры. Это означает, что процессы образования коры шли вскоре после образования самой Земли — намного раньше, чем изначально предполагали многие геологи. Это также дает геологам дополнительный стимул (если он вообще нужен) искать места, где могли бы сохраниться более крупные фрагменты самой ранней коры планеты.

Какой была Земля в первые несколько сотен миллионов лет после своего рождения? Мы не знаем наверняка, но можем сделать некоторые разумные предположения. Возможно, покажется удивительным, но часть информации о самых первых днях истории планеты получена не от Земли, а от Луны.

В главе 2 описано чудовищное столкновение, которое выбросило массы расплавленной и испаренной породы в космос, создав диск горячего материала вокруг Земли, который слился и образовал Луну. Это столкновение также добавило материи ко все еще растущей Земле, доведя ее массу до 99 % от нынешнего уровня. Хотя камни и небольшие планетезимали продолжали бомбардировать нашу планету, с тех пор на нее не падало никаких тел, которые хотя бы приближались по размеру к тому телу размером с Марс, которое помогло создать наш спутник. Поэтому дата этого грандиозного столкновения является важным показателем для хронологии формирования Земли. В 2007 году изотопный анализ лунных пород показал время столкновения — примерно 4,5 миллиарда лет назад. Эта дата согласуется с независимыми данными с Земли, которые показывают, что наша планета приближалась к нынешнему размеру и за несколько десятков миллионов лет до этого выделила внутри железное ядро.

Как говорилось в главе 2, одним из самых первых и наиболее важных результатов изучения пород, привезенных астронавтами «Аполлонов», оказался тот факт, что вся внешняя часть древней Луны была расплавленной — буквально океаном магмы. Ученые тщательно исследовали камни из древних поднятых районов Луны, которые являются остатками коры, сформировавшейся при охлаждении и кристаллизации магматического океана: они пытались найти то, что пролило бы свет на самые ранние стадии истории нашего спутника. Однако извлечь информацию из этих пород оказалось не так просто, как могло бы показаться — хотя на Луне не идут процессы, которые нагревают и трансформируют породы земной коры, поднятые районы Луны сильно страдают от метеоритной бомбардировки. Большинство старых пород оказались разбитыми, а некоторые даже расплавленными. Однако тщательные хронологические исследования показывают, что магматический океан имел какую-то твердую кору уже 4,46 миллиарда лет назад — спустя всего 50 миллионов лет после столкновения, породившего нашу спутницу. Самый старый образец с Земли — кристалл циркона возрастом 4,4 миллиарда лет — лишь слегка моложе, и поэтому ясно, что если на Земле также был ранний магматический океан, то кора образовалась тоже к этому времени или даже раньше (см. хронологическую шкалу на рисунке 9). Здесь следует отметить, что, хотя я указываю эти даты как абсолютные числа, у каждой из них есть некая погрешность — как правило, в диапазоне от десяти до нескольких десятков миллионов лет. Это отражает тот факт, что аналитические измерения — даже если их выполнять с помощью самых сложных современных инструментов — всегда обладают некоторой небольшой неточностью. Следует подчеркнуть: небольшой. Хотя 10 миллионов лет могут показаться огромным промежутком времени, это всего лишь несколько десятых процента от возраста самих материалов.