Читаем Геологические часы онлайн бесплатно

Древние иранские мифы рассказывают, что мир был сотворен 12 тыс. лет назад. Вавилонские жрецы, достигшие огромных успехов в математике и астрологии, считали, что возраст Земли около 2 млн. лет. Трактуя различные сведения, собранные в Священном писании, средневековые теологи неоднократно пытались вычислить возраст Земли. Изучив текст Библии, архиепископ Иероним пришел к заключению, что мир был сотворен за 3941 год до начала современного летосчисления. Его коллега Феофил — епископ антиохский увеличил этот срок до 5515 лет. Августин Блаженный прибавил к нему еще 36 лет, а ирландский архиепископ Джеймс Ашер, явно неравнодушный к точным цифрам, высказал предположение, что мир был создан в утренние часы 26 октября 4004 г. до рождества Христова.

Шли годы. Поэтические легенды древности и символические трактаты средневековья не могли более удовлетворять насущные требования человечества и уступили место строгой научной формулировке, беспристрастному анализу, вере в материальность мира. Но по-прежнему людей продолжали интересовать вопросы: как образовалась наша планета и какие силы породили этот голубой шар с его горами и реками, льдами полюсов и огнем недр?

Поскольку никому не удастся проникнуть в далекое прошлое и воочию наблюдать рождение Земли, остается довольствоваться более или менее достоверными предположениями, догадками, гипотезами — путь трудный и часто неблагодарный. Так шахматист шаг за шагом восстанавливает последовательность ходов, которые могли привести к сложившейся на доске позиции. А может быть, таких путей было несколько? Значит, надо накапливать новые сведения в дополнение к огромным запасам фактов, уже хранящихся в арсенале научных знаний.

Ушли в прошлое первые попытки объяснить происхождение Земли. Одни из них строились на религиозных преданиях, другие, возможно, имели научный смысл, но были написаны иносказательным языком. Не расшифрованные, они кажутся сегодня набором мистических фраз.

Идеи о том, что Земля возникла в результате естественных процессов, высказывали в XVII столетии французский математик Рене Декарт и президент Берлинской академии наук, математик и философ Готфрид Лейбниц. Но лишь в XVIII веке были предложены первые научные концепции, которые можно считать космогоническими гипотезами в современном понимании этого термина. Их авторами были немецкий философ Иммануил Кант и французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас.

Согласно гипотезе Лапласа на месте Солнечной системы некогда существовала огромная раскаленная газовая туманность. Под действием охлаждения и взаимного тяготения газовых частиц она начала постепенно сжиматься и, вращаясь, приобрела уплощенную, приплюснутую форму. Но эти же процессы вызвали увеличение центробежной силы. От сгустка материи отделилось газовое кольцо, которое разорвалось, а затем сгустилось в шар, продолжавший вращение вокруг центра туманности. Сжатие ядра туманности не прекращалось. От ее экватора отрывались все новые и новые кольца, сгущавшиеся в шаровидные планеты. Подобным же образом, отделяясь от планет, возникли их спутники. А уплотнившаяся центральная часть туманности в конечном итоге превратилась в звезду, снабжающую дочерние планеты светом и теплом.

Кант выдвинул свои предположения раньше Лапласа, но опубликовал их анонимно. Поэтому долгое время не было известно, кто же автор гипотезы. В отличие от Лапласа, Кант считал, что в планетную систему сгустились не раскаленные газы, а холодные космические частицы. При этом первым образовалось Солнце, а планеты сформировались несколько позднее.

Почти столетие гипотезы Канта и Лапласа служили общепризнанным объяснением становления Солнечной системы. Только с конца прошлого века стали появляться некоторые дополнения к ним и делаться попытки взглянуть на образование Земли и других планет с иных позиций.

Так, в 1905 г. американские ученые астроном Форест Мультон и геолог Томас Чемберлин предположили, что мимо Солнца некогда прошла другая звезда, притяжение которой вызвало на поверхности нашего светила мощные приливы. С гребней приливных волн по направлению к проходящей звезде стали отделяться бесформенные хлопья солнечной м'атерии. Охлаждаясь, эта материя образовала небольшие сгущения — «планетезимали». Некоторые из таких сгущений, слившись воедино, превратились в протопланеты, одной из которых была прото-Земля. Поначалу Земля была значительно меньше, чем ныне; ее размеры постепенно увеличивались за счет мелких планетезималей и метеоритов.

В 1919 г. английский физик Джеймс Джине, проанализировав весь накопленный к тому времени материал по астрофизике и небесной механике, опубликовал работу «Проблемы космологии и звездной динамики», в которой предложил еще одну схему образования Солнечной системы. Подобно своим предшественникам. Джине считал, что Солнце было сначала одинокой звездой. Блуждая в просторах Вселенной, оно встретило на своем пути другую звезду. Под действием силы ее притяжения огромная масса вещества выплеснулась из Солнца и в сигарообразной форме протянулась навстречу этой звезде. Но звезда прошла мимо, а гигантская струя раскаленного солнечного вещества раздробилась на части, и при охлаждении из них возникли планеты.

Долгое время эта гипотеза считалась очень удачной. Но слишком мала вероятность подобной встречи звезд. Сам Джине полагал, что такая встреча может произойти только в одном случае из триллиона звездных сближений. К тому же выяснилось, что расчеты исследователя не могли объяснить происхождение комет, спутников планет и особенности движения некоторых планет, относящихся к группе Юпитера.

Развивая идеи Джинса, английский геофизик Харолд Джефрис предположил, что выброс солнечного вещества произошел не в результате сближения двух звезд, а вследствие удара, который нанесла Солнцу звезда, задевшая его по касательной. Но такое столкновение, по-видимому, еще менее вероятно, чем возможность самого прохождения вблизи Солнца другой звезды.

Когда же в конце 30-х годов появилось сообщение шведского астронома Эрика Хольмберга об открытии плането-подобных спутников звезд, и вслед за тем советские и американские исследователи установили, что собственные планеты может иметь приблизительно каждая десятая звезда, располагающаяся на удалении от Солнца до 16 световых лет, гипотеза Джинса и другие построения, предполагавшие уникальность Солнечной системы, утратили свое значение. А после того как в 1942 г. советский геофизик и астроном Николай Николаевич Парийский произвел расчеты, доказавшие, что нынешние траектории планет не могли бы сформироваться, если бы планетные тела образовались из газовой струи, выброшенной из Солнца, идеи Джинса — Джефриса были окончательно оставлены.

В 1944 г. советский академик Отто Юльевич Шмидт предложил другую гипотезу рождения планет. По его гипотезе Солнце, проходя сквозь межзвездное облако пыли и газов, увлекло за собой часть этого облака. Захваченные притяжением пылевые и газовые частицы вращались вокруг Солнца в одной плоскости, сталкивались, образовывали скопления. Мелкие частицы сливались друг с другом, более крупные притягивали к себе мелкие и, обрастая ими, непрерывно увеличивались в размере. Так постепенно росли будущие планеты. Математический аппарат, использованный в доказательствах Шмидта, сомнений не вызывал. Но захват звездой газопылевого облака — явление почти столь же маловероятное, как столкновение двух звезд, летящих в космическом пространстве.

Другой советский ученый, академик Василий Григорьевич Фесенков, объяснил происхождение Солнечной системы по-иному. Судя по сходству химического состава земной коры и солнечной атмосферы, Земля и другие планеты вполне могли иметь «солнечное» происхождение. По-видимому, Солнце некогда вращалось вокруг своей оси значительно быстрее, чем теперь. Вследствие такого вращения в экваториальной части светила возник вырост, от которого стали отделяться планеты. Утолщение на теле Солнца имело сравнительно невысокую температуру. Поэтому газы новорожденных планет не рассеивались в мировом пространстве и сами планеты сравнительно быстро охлаждались. Постепенно удаляясь от Солнца, они заняли свое нынешнее положение.

В 1950 г. известный американский исследователь Дж.П.Койпер высказал предположение, что Солнце входило ранее в систему двойной звезды. Одна из этих звезд рассеялась в пространстве и стала материалом для газопылевого облака, из которого затем сформировались планеты.

В последующие годы было предпринято немало попыток дать более строгое объяснение возможным процессам образования Солнечной системы. Появились новые идеи о возрождении и развитии модели Канта — Лапласа на основе современных достижений космической электродинамики. Предложено оригинальное объяснение причин турбулентных движений космического вещества, вызываемых конвекцией. Высказаны интересные мысли о закономерностях сжатия про-топланетного облака; предполагается, что толчком, нарушившим равновесие первичной газопылевой туманности, явился взрыв сверхновой звезды...

Многочисленным гипотезам о происхождении Земли посвящена обширная литература, содержащая бурную полемику, доводы за и против, остроумные доказательства, строгую критику. Большинство ученых, занимающихся проблемами космогонии, полагают, что Солнечная система сформировалась из прародительского космического облака, в котором возникли некие центры сгущения вещества. Но у астрономов, геологов и физиков еще не сложилось единого мнения о причинах образования нашей планеты, и ни одна из предложенных гипотез не может в полной мере объяснить строения Солнечной системы. Можно с уверенностью сказать, что вопрос о том, как произошла Земля, еще ждет своего решения.

Для того чтобы найти верный ответ на этот вопрос, предстоит разрешить еще немало загадок, заданных природой. Видное место среди них занимает проблема времени. Сколько миллионов или миллиардов лет длилось формирование земных слоев? Можно ли оценить во времени процесс становления Земли как планеты? Какими часами измерить продолжительность жизни Солнечной системы? Сколько лет Земле?

С давних пор в каменоломнях и шахтах, а иногда просто на земной поверхности люди находили странные образования, напоминавшие то листья растений, то кости животных, то раковины моллюсков. Эти таинственные формы были похожи на настоящие листья и кости, но откуда глубоко под землей могли появиться останки организмов?

Одни ученые считали, что загадочные ископаемые, так поразительно напоминающие растения и животных, представляют собой окаменевшие «соки земли»; другие полагали, что это результат «игры природы»; третьи выдвигали предположение об их самопроизвольном зарождении.

Но примерно в середине XVIII века все эти взгляды уступили место так называемой дилювиальной теории, или теории потопа (по-латыни потоп—дилювий). Согласно этой теории все окаменелости рассматривались как останки животных и растений, погибших во время всемирного потопа.

Дилювиальная теория была значительным шагом вперед по сравнению со всеми существовавшими до нее предположениями. Теперь к ископаемым стали относиться как к останкам подлинных, действительно живших организмов, их начали собирать и тщательно описывать. Эти описания сопровождались рисунками. Впервые в геологической литературе появились атласы с изображением целых комплексов ископаемых растений и скелетов животных. Зарождалась новая наука, которую позже назвали палеонтологией, что по-гречески означает «учение о древних организмах».

Сравнивая окаменелости с современными животными и растениями, ученые делали первые попытки установить условия, в которых жили погибшие организмы. Ископаемые не позволяли установить год потопа, в результате которого погибли обитатели Земли, но некоторые признаки окаменелостей, казалось, давали возможность судить хотя бы о сезоне, когда могло произойти это событие.

В 1702 г. английский естествоиспытатель Джон Вудворд издал книгу «Естественная история Земли», где описал, в частности, ископаемые орехи. Вудворд обратил внимание на то, что эти орехи неспелые. Следовательно, они были погребены в конце весны, когда плоды уже образовались, но созреть еще не успели. К такому же выводу пришел швейцарский коллега Вудворда — Иоганн Якоб Шойхцер, исследовавший растительные остатки, которые он принял за незрелые колосья. Шойхцер тоже предполагал, что потоп произошел приблизительно в мае.

Но относительно времени начала потопа среди ученых не было единого мнения. Каждый исследователь называл новые сроки. Вот, например, что писал в 1758 г. Дж. Парсонс*, изучавший ископаемые плоды с острова Шеппи в устье Темзы: «Если эти плоды, которые я имею честь положить перед Вами, являются додилювиальными, то можно представить, как это делал доктор Вудворд, что они в некоторой степени указывают время года, когда произошел Потоп. Вудворд полагал, что Потоп имел место в мае, но его мнение встречает возражения... Найденные окаменевшие плоды столь совершенны, что заставляют предполагать, что они были вполне зрелыми, когда были захоронены в тех местах, в которых они найдены. Это убеждает нас в том, что Потоп произошел ближе к августу». Некоторые были еще более категоричны. Так, вышеупомянутый ирландский архиепископ Ашер в своем труде «Анналы мира», ссылаясь на находки ископаемых, решительно заявил, что потоп начался в воскресенье 7 декабря — ни раньше, ни позже.

* Parsons J. An account of some fossil fruits and other bodies found in the Island Shepey. - Roy. Soc. London, Phil. Trans., 1758, vol. 50, pt. 1, p. 402.