Маршия Бьорнеруд - Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Результатом этой работы стала известная нам сегодня геохронологическая шкала, которая, если двигаться в обратной последовательности, от сегодняшнего дня в глубь времен, включает современную кайнозойскую эру, называемую веком млекопитающих, затем мезозойскую эру с ее грозными рептилиями, палеозойскую эру с ее мрачными каменноугольными болотами, тяжело пыхтящими двоякодышащими рыбами и несметными полчищами трилобитов. Изобилие ископаемых форм жизни дало возможность подразделить каждую из вышеуказанных эр на периоды, периоды на эпохи, эпохи на века. Но дальше ученые наткнулись на, казалось бы, неразрешимую загадку, над которой ломал голову и Чарльз Дарвин: под толщей палеозоя, под самым нижним ракушечным слоем кембрийского периода, породы вдруг стали немыми: в них не было обнаружено никаких ископаемых остатков. Складывалось впечатление, будто жизнь в кембрии появилась внезапно, буквально ниоткуда. В отсутствие окаменелостей, которые служили единственным ориентиром для демаркации геологического времени, геологи Викторианской эпохи попросту не располагали нужными инструментами, чтобы прочитать зашифрованные письмена самых древних пород, поэтому всю эту часть земной истории они объединили под общим названием «докембрий». Прошло столетие, прежде чем геологи нашли доказательства того, что докембрийская Земля кишела жизнью и что докембрий составляет почти 90 % всей истории Земли.

Вторая половина XIX в. была, как я думаю, сродни «темным векам» для геологии.

После предложенного Геттоном трансцендентального видения самообновляющейся Земли, вдохновляющего трактата Лайеля о том, как геология позволит «проследить события в бесконечную глубь времен», и гениального дарвиновского синтеза биологических и геологических наблюдений в виде эволюционной теории внутренние и внешние силы будто намеренно сговорились, чтобы замедлить развитие научной мысли. В роли одной из таких сил выступил энергичный британский физик, корифей термодинамики, Уильям Томсон (1824–1907), больше известный как лорд Кельвин, который заинтересовался геохронологией вскоре после публикации труда Дарвина «Происхождение видов» в 1859 г. Он справедливо раскритиковал идею Геттона о бесконечно древней Земле, которая представляла планету своего рода вечным двигателем, грубо нарушая второй закон термодинамики. Однако та яростная атака, которой он подверг Дарвина за его бесхитростную оценку минимального возраста Земли в первом издании «Происхождения видов», свидетельствовала о том, что великим физиком двигали не совсем научные мотивы.

Не зная истинных механизмов наследственности, Дарвин тем не менее пришел к верному заключению, что эволюция путем естественного отбора должна была занять от сотен миллионов до миллиардов лет, чтобы произвести все наблюдаемое разнообразие живых и ископаемых форм жизни. Его интуитивная догадка о величине геологического времени была поистине гениальной, однако ее достоверность была подорвана включением в тщательно продуманный во всех остальных отношениях научный труд единственной ошибочной попытки количественного расчета. Как и Геттон, Дарвин использовал для измерения прошедшего времени скорость эрозии. Значительно недооценив рельефообразующую способность английских рек, он предположил, что образование долины в районе Уилд заняло порядка 300 млн лет (теперь мы знаем, что эта оценка была завышена по меньшей мере в 100 раз). Поскольку породы, слагающие склоны долины, были еще старше, но в то же время являлись одними из самых молодых в этом регионе, Дарвин предположил, что возраст самой Земли может составлять тысячу миллионов (миллиард) лет и даже больше. Его вывод был на удивление близок к истине, однако в своих расчетах он неосторожно взял за основу один-единственный неверный аргумент, который можно было легко опровергнуть.

С 1864 по 1897 г. Кельвин опубликовал ряд работ, в которых, опираясь на новейшие физические знания, а именно на предположения о скорости кондуктивного охлаждения планеты и продолжительности существования Солнца, приводил уточненные расчеты максимально возможного возраста Земли. Его первоначальная оценка составляла несколько сотен миллионов лет, но в итоге уменьшилась всего до каких-то 20 млн. Разочарованные тем, что Кельвин отводил геологической истории планеты все меньше и меньше времени, некоторые геологи предприняли попытку провести независимые оценки, суммировав толщину всех известных слоев, начиная с кембрийского периода до настоящего времени, и затем разделив эту цифру на предполагаемую скорость накопления осадков. При таком подходе возраст Земли мог быть от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов лет, однако неизбежные при таких расчетах неопределенности позволяли легко опровергнуть эти результаты. Среди молодых физиков некоторые также высказывали сомнения по поводу фундаментальных предположений, лежавших в основе расчетов Кельвина, — ошибочность которых будет доказана десятилетия спустя, — но им не хватило смелости навлечь на себя гнев общепризнанного корифея науки. Еще один оригинальный подход был предложен химиком Джоном Джоли (позже изобретшим цветную фотографию), который решил измерить возраст Земли по концентрации натрия в морской воде. Согласно его гипотезе (также ошибочной), реки постоянно вымывают из горных пород на суше растворяемые элементы и приносят их в морские водоемы, в результате чего вода в океанах со временем становится все более соленой. Используя средние значения содержания натрия в речной воде, Джоли оценил возраст Земли в 100 млн лет, тем самым отвоевав часть позиций, которые геологи уступили лорду Кельвину [9] Хотя это число не отражало реальный возраст Земли, в нем имелся некоторый смысл: оно приблизительно соответствует современной оценке среднего времени пребывания атома натрия в морской воде до его выведения оттуда через испарение брызг и осаждение каменной соли. В приложении II приведены данные по времени пребывания других видов геологического «вещества» в различных резервуарах. .