Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Однако еще долгое время после удара, образовавшего Луну, столкновения с крупными и мелкими телами продолжали добавлять тепловую энергию на поверхность Земли, хотя этот процесс был нерегулярным и в разное время затрагивал разные части нашей планеты. Судя по исследованиям лунных пород и датировке лунных кратеров, бомбардировка, прекратилась около 3,8 миллиарда лет назад. В течение предыдущих 200 миллионов лет (в промежутке между 4 и 3,8 миллиардами лет назад) частота столкновений была крайне высокой — это явление получило название «поздней тяжелой бомбардировки». К этому времени тяготеют крупные окаймленные горами бассейны на Луне (например, легко видимое Море Дождей). По сути эти бассейны — гигантские дыры, пробитые в первоначальной лунной коре упавшими телами; позже их заполнили базальты, поднявшиеся из мантии Луны. Объекты, создавшие такие бассейны, имели диаметр в десятки километров, в то время как дождь обломков, падавших на Землю, должен быть еще сильнее (из-за ее большего размера и потому большего гравитационного притяжения). Хотя такие удары локально плавили бы земную кору и испаряли верхние слои океанов во всем мире, данные кристаллика циркона возрастом 4,4 миллиарда лет показывают, что всего через 150 миллионов лет после начала формирования нашей планеты она сохраняла на поверхности какое-то количество жидкой воды.

Поскольку вода является главным компонентом для жизни, наличие воды на ранних этапах существования Земли немедленно ставит вопрос: когда на планете зародилась жизнь? Самые старые окаменелости — это тонкослойные структуры, которые называются строматолитами (рисунок 10). Эти объекты могут иметь самые разные формы — от простых конусов до крупных ветвящихся колонн, и они являются преобладающим типом окаменелостей во всех осадочных породах, возраст которых превышает 600 миллионов лет. Самые старые строматолиты относятся к одной формации в Западной Австралии, возраст которой составляет чуть более 3,4 миллиарда лет.

Удивительно, но строматолиты образуются до сих пор, хотя и в ограниченном числе мест. Тщательное изучение современных аналогов этих древних окаменелостей дало решающее представление о том, как и где они растут^[30]. Сложные слоистые структуры состоят из тонких слоев микробов — колоний одноклеточных бактерий, включающих (по крайней мере у современных экземпляров) фотосинтезирующие цианобактерии, которые действуют как ловушки для осаждающихся зерен. В результате постепенно образуются бугры, купола или колонны. Они растут в теплых мелководных районах по берегам континентов и либо полностью находятся под водой, либо частично оказываются на поверхности во время отливов. По воле судьбы самые старые и самые молодые строматолиты в мире разделены всего несколькими сотнями километров: как и архейские экземпляры, современные строматолиты находятся в Западной Австралии, в заливе Шарк. В 1991 году этот залив был объявлен объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО, и, приехав сюда, вы сможете взглянуть на эти странные неровные объекты с удобной смотровой площадки.

Рисунок 10. Слева: крупным планом тонкие слои в изъеденном конусообразном строматолите из Западной Австралии возрастом 3,43 миллиарда лет. Размер показанной области — около 22 сантиметров в поперечнике. (Фото любезно предоставлено Эбигейл Оллвуд). Справа: современные частично торчащие из воды строматолитовые образования, растущие в заливе Шарк в Западной Австралии; март 2005 года. (Фото Пола Харрисона, воспроизводится в соответствии с условиями лицензии свободной документации GNU).

Идентифицировано как минимум семь различных разновидностей ископаемых строматолитов возрастом 3,4 миллиарда лет. Распределение этих разновидностей и пород, с ними связанных, показывает, что они составляли разнообразную экосистему вдоль древней береговой линии, которая впоследствии ушла под воду из-за повышения уровня океана; при этом разные типы строматолитов занимали слегка отличающиеся экологические ниши. Это рисует картину Земли, изобилующей жизнью уже 3,4 миллиарда лет назад, причем возможно — если современные строматолиты являются надежным ориентиром — уже имелись бактерии, которые потребляли углекислый газ и производили кислород с помощью фотосинтеза. Обилие и разнообразие ранних строматолитов заставляет предположить, что жизнь возникла задолго до отметки 3,4 миллиарда лет назад — возможно, еще в катархейском эоне.