Земля после нас: Что расскажут камни о наследии человека?

Образование осадочных горных пород из пород первичных — это процесс, в результате которого Земля обзавелась осязаемой историей. Более того, история эта включает в себя подробную летопись эволюции жизни и, главное, разумных существ — повествование куда более сложное, чем фиксация физических и химических явлений. В планетарном масштабе это делает Землю совершенно уникальным объектом. Ее конвейер по производству слоев осадочных пород отличается оригинальностью и продуманностью. Некоторые направления работы этого конвейера могут оказаться хорошо знакомыми нашим будущим инопланетным гостям, поскольку они характерны для многих твердых планет — например, образование и окаменение песчаных дюн и речных русел. Другие же будут уникальными: в этой солнечной системе не существует аналогов, скажем, кораллового известняка.

Что же, однако, является нашей отправной точкой — первичной породой? Пожалуй, разумно будет назвать первичной породу, которая выкристаллизовалась из расплавленного состояния. В ранний период развития на Земле, судя по всему, имелось нечто похожее на океан магмы, и, по мере его медленного охлаждения, расплав кристаллизовался, образовав кору из твердой магматической породы. И до сих пор, спустя четыре с лишним миллиарда лет, Земля еще настолько горячая, что недра, нагретые изнутри оставшимся радиоактивным содержимым, частично расплавлены, и эта магма может собираться в подземных резервуарах, а затем, будучи менее плотной, чем окружающая ее твердая порода, устремляться к земной поверхности. Здесь она может либо прорываться при извержениях вулканов, либо медленно остывать ниже уровня земной поверхности, образуя массивы горных пород, таких как гранит и габбро.

Эти магматические породы зародились при температурах в несколько сотен градусов по Цельсию, часто при высоком давлении в недрах Земли. Минералы, из которых они состоят, формировались в равновесии с подобными условиями. Вынесенные на поверхность и охлажденные до температуры всего в десятки градусов по Цельсию, составляющие их силикатные минералы уже не находятся в равновесии со средой. Их молекулярные структуры напряжены, более не находясь в оптимальном состоянии. При понизившихся температурах они готовятся к перекомпоновке в соответствии с новыми условиями. Однако молекулярные структуры могут оставаться в состоянии готовности, а минералы в метастабильном состоянии практически вечно, если ничто не катализирует их распад. Таким образом, минералы магматических пород на Луне столь же свежи, как и несколько миллиардов лет назад, когда они кристаллизовались.

Причина в том, что на Луне абсолютная сушь. Однако стоит добавить жидкой воды, особенно слабокислой дождевой, широко распространенной на поверхности Земли, и эти закаленные при высоких температурах силикатные минералы в новой агрессивной среде распадаются. Их компоненты снова образуют минералы, которые в новой, более прохладной и влажной среде пребывают в стабильном состоянии. Лишь немногие из первичных магматических минералов сопротивляются поверхностному выветриванию. Наиболее распространенный из них, кварц, просто высвобождается в виде физических частиц, в то время как другие минералы вокруг распадаются. Именно поэтому песок пляжей, речных русел и пустынных дюн по большей части состоит из зерен кварца.

Большинство первичных магматических минералов (оливины, пироксены, амфиболы, слюды, полевые шпаты) разрушаются. Их молекулярные структуры распадаются и преобразуются в другие структуры — крошечные пластинки нового минерала. В результате этого разрушения возникают, подобно фениксу, глины.

Частицы глинистых минералов малы, но, вопреки своим размерам, очень сложны. Если рассмотреть их в самый мощный микроскоп, они напоминают многоэтажные здания, сооруженные из детского конструктора: распорками и балками служат ионы кремния, кислорода и алюминия, высвободившиеся при распаде магматических минералов. Они могут образовываться среди молекулярных руин выветриваемых магматических минералов или просто вырастать из раствора на поверхностях пор и трещин в породе. Плавающие ионы встают на свои места, словно в химическом саду, образуя микроскопические пластинчатые кристаллики в тысячную долю миллиметра в поперечнике и меньше. Глины — основной ингредиент типичных земных отложений: грязи.

Грязь в культурном человеческом обществе не жалуют, однако гиппопотамы из популярной песенки комического дуэта Майкла Фландерса и Дональда Суонна, в припеве которой поется: «Грязь, грязь, чудная грязь», ее обожают[3]. Это действительно чудное вещество, совершенно необходимое для Земли в том виде, в каком мы ее знаем. Вместе со своим уплотненным, отвердевшим производным, глинистыми породами, грязь формирует большую часть твердой поверхности этой планеты. Вновь прибывший инопланетный гость обратит пристальное внимание на обилие грязи на Земле.