Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Бедная кислородом и богатая парниковыми газами атмосфера первых двух миллиардов лет существования Земли влияла на всё — от химии океана до биологической эволюции, климата и выветривания горных пород на поверхности планеты. Однако от нынешнего состояния отличались не только тогдашние океаны и атмосфера. Другой была и суша — особенно природа и рельеф континентов. Найти подтверждения этому еще труднее, чем в случае атмосферы. Некоторые подсказки можно отыскать в тектоническом движении плит — основном геологическом процессе, влияющем сегодня на континенты.

Сохранившихся фрагментов древнейшей континентальной коры Земли немного, они невелики по размеру и сильно метаморфизированы, однако встречаются на всех континентах (карту, показывающую их распределение, см. на рисунке 20). Большинство таких анклавов древней коры содержат породы, в целом похожие на гранит. Мы уже видели, что самое старое на Земле зерно минерала — кристаллик циркона возрастом 4,4 миллиарда лет из Западной Австралии — образовалось внутри какой-то гранитоподобной породы. Сегодня образование гранита тесно связано с тектоникой плит, а значит, это можно считать косвенным подтверждением того, что этот процесс действовал со времен катархейского эона. Когда именно началась современная тектоника плит, вопрос спорный, и мнения геофизиков тут расходятся, однако большинство соглашается, что такой процесс работал к концу архейского эона 2,5 миллиарда лет, а может быть, и раньше. Последние исследования показывают признаки того, что тектоника плит (или, по крайней мере, нечто близкое к современной тектонике) играла определенную роль в формировании поверхности Земли более трех миллиардов лет назад, а возможно, еще раньше в катархее.

Каким образом ранняя тектоника плит формировала поверхность нашей планеты? Были ли тогда горы и долины, сходные с сегодняшними, или все было совсем иначе? К сожалению, геологическая летопись не помогает понять древний рельеф: отчасти потому, что от того времени осталось мало фрагментов коры, отчасти потому, что дожившие до наших дней породы просто не содержат никаких намеков на формы поверхности Земли — или, по крайней мере, геофизики пока ничего не смогли расшифровать. Однако кое-что можно вывести из теоретических соображений и геофизического моделирования. Например, мы знаем, что во время катархейского и архейского эонов Земля была намного горячее, чем сегодня — как из-за своего бурного рождения, сопровождаемого теплом, так и вследствие природного распада радиоактивных изотопов (со временем тепло радиоактивного распада уменьшается по мере радиоактивного распада). Моделирование показывает, что в условиях более высокой температуры литосфера — твердая наружная оболочка Земли — была гораздо менее прочной, чем сейчас.

Менее прочная литосфера не могла бы удержать крупные горные системы вроде Гималаев и Анд. Вероятно, наша планета была более плоской, чем сегодня: горы поднимались на километр-полтора, это меньше высоты Денвера^[31]. Сглаженный рельеф означает, что эрозия (которая сильнее всего в регионах с высоким рельефом), возможно, не так активно, как сегодня, разрушала вулканические породы небольших существовавших континентов и преобразовывала их в осадочные породы. Однако частично это могло уравновешиваться повышенным уровнем углекислого газа в атмосфере: из-за него увеличивался уровень кислотных осадков, что приводило к более интенсивному разрушению поверхностных пород.

Несомненно, вы обратили внимание, что в этой главе часто использовались слова «возможно», «вероятно», «может быть». Дело в том, что трудно сказать что-то определенное об условиях и событиях, имевших место миллиарды лет назад. Чем ближе к настоящему, тем более ясны геологические свидетельства. И хотя о катархейском и архейском эонах мы многого не знаем, я надеюсь, эта глава прояснила для вас то, что нам все-таки известно. Сведения, хранимые в горных породах, вкупе с теоретическими выводами показывают, что в конце архея небольшие континенты Земли были невысокими, в атмосфере почти не наблюдалось кислорода, а жизнь существовала только в виде одноклеточных организмов, населявших моря. На бесплодной суше не было ни растений, ни животных, а средние температуры были высокими из-за парникового эффекта, обеспеченного метаном и двуокисью углерода. На поверхность планеты падало смертельное ультрафиолетовое излучение. Прошла почти половина истории Земли, а мир все еще серьезно отличался от того, что мы знаем сегодня.

Глава 5 Блуждающие плиты