Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

В исследованиях самого старого тела Земли — того кристалла циркона возрастом 4,4 миллиарда лет — примечательно то, что удалось не только измерить его возраст, но и определить многие параметры химического состава. Кристалл не больше песчинки размером, однако с помощью современных инструментов, способных анализировать области размером намного меньше, чем диаметр человеческого волоса, геохимики смогли добыть информацию об условиях, которые царили на Земле 4,4 миллиарда лет назад. Главный вывод состоит в том, что на поверхности присутствовала жидкая вода. Возможно, это не выглядит слишком удивительно, если учесть повсеместное распространение океанов сегодня. Однако вспомните, что это происходило всего через 100 миллионов лет после того, как сильнейший удар вызвал крупномасштабное плавление пород. Это было начало катархея — эона, который продолжался до момента 3,8 миллиарда лет назад: тогда Землю бомбардировали космические тела, а на поверхности, вероятно, стояла высокая температура. До появления результатов изучения древних кристаллов циркона многие геологи полагали, что в ту раннюю эпоху вся вода существовала только в виде пара в атмосфере, но не в виде жидкого первобытного океана.

Рисунок 9. Простая хронологическая шкала для первых двух миллиардов лет Земли, начиная с возраста старейших известных объектов Солнечной системы. Возраст указан в миллиардах лет; хотя информация указана на время написания книги, по мере новых открытий данные могут меняться.

Это еще не всё. Самая прямая интерпретация химических характеристик этого зерна циркона показывает, что гранитоподобная порода, в которой оно сформировалось, сама по себе образовалась в результате плавления еще более древних пород с довольно сложной собственной историей: породы-предшественницы выветривались на поверхности Земли, погружались вглубь и нагревались до температуры плавления. Все это могло происходить довольно быстро по геологическим меркам: возможно, первоначальные породы были всего на несколько миллионов лет старше тех, в которых рос наш циркон. У нас нет информации о хронологии событий, влияющих на породы-предшественницы, но само их существование означает, что некоторые известные нам процессы, образующие кору (а именно — расплавление старых материалов коры с образованием гранитоподобных пород) шли уже в самом начале истории нашей планеты. Таким образом, один крошечный кристаллик циркона открыл большое окно к древней Земле. Картина, которую мы наблюдаем через это окно, сильно отличается от той, которую представляли себе геологи всего несколько лет назад.

В чем заключались основания теперь уже явно ошибочной идеи, что ранняя Земля была слишком горячей для наличия на поверхности жидкой воды — возможно, на протяжении всего катархейского эона? Особенно важными были два фактора. Первый — идея, что массивная атмосфера, изобилующая водяным паром из-за первоначальных высоких температур, окутывала нашу планету как изолирующее одеяло, предотвращающее охлаждение. Второй — то, что непрерывная бомбардировка — последняя стадия процесса аккреции (накопления массы планеты) — в течение многих сотен миллионов лет держала поверхность Земли на уровне выше точки кипения воды.

Нет сомнений, что после образования Земля была очень горячей, и что грандиозное столкновение, образовавшее Луну, расплавило часть ее внешних областей или, возможно, даже всю поверхность. Земля до сих пор остывает после этого огненного начала — факт, который мы не часто замечаем, расположившись на поверхности планеты. Но с геологической точки зрения магматический океан начал застывать достаточно быстро. Раскаленная лава, текущая по склонам вулканов, например, гавайского вулкана Килауэа, покрывается коркой почти мгновенно и — в зависимости от мощности потока — может превратиться в холодный камень за срок от нескольких дней до года-двух. Конечно, по сравнению с Килауэа магматический океан огромен, но его поверхность все равно бы затвердела и остыла довольно быстро.