История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет
Шрифт:
Отнюдь не все системы планета – спутник ведут себя аналогично. Если основная планета вращается вокруг оси медленнее, чем ее спутник на орбите, возникает неизбежный эффект торможения. Приливные волны планеты отстают от ее вращения; движение спутника по орбите тормозится, и с каждым оборотом он сближается с планетой. В конечном итоге спутник по спирали опустится на планету и либо будет поглощен ею, либо произойдет нечто вроде гигантского столкновения. Возможно, именно по этой причине Венера с ее обратным вращением не имеет спутника. По-видимому, катастрофическое обрушение на нее ее собственного спутника некогда вызвало потерю значительной части воды и превратило ее во враждебный, безводный, обжигающий, безжизненный мир.
В
Приливные потрясения происходили все реже и не могли препятствовать отвердению планетных тел. За несколько миллионов лет после гигантского столкновения поверхности Земли и Луны превратились в черную твердь. Земные приливы – деформация твердых пород – по-прежнему происходили достаточно часто в ту давнюю пору, но уже мало напоминали гигантские ежедневные волны магмы былых времен.
Светящаяся Луна напоминает нам, что космос – это пространство, в котором созидание переплетается с разрушением. Мы по сей день не застрахованы от возможных космических катастроф: астероиды-убийцы и гигантские кометы все еще время от времени пересекают земную орбиту. Миллионы лет назад один такой крупный булыжник из космоса уничтожил динозавров; через миллионы лет после нас другие каменные гости вполне могут обрушиться на Землю. Если мы хотим выжить как вид, нам надо внимательнее вглядываться в небеса, где наш ближайший космический сосед молча напоминает: конечно, все меняется медленно и постепенно, но в космических просторах случается всякое.
Глава 3
Черная Земля
Первичная базальтовая кора
Возраст Земли: от 50 до 100 млн лет
Земля испытала немало превращений за долгую историю своего существования. Гигантское столкновение было, по-видимому, самым разрушительным и (с учетом формирования Луны) обусловившим далекоидущие последствия. Но такой результат – образование огромного единичного спутника на орбите вокруг планеты, полной летучих веществ, отнюдь не является неизбежным следствием законов физики и химии. Окажись параметры того древнего столкновения Тейи с Землей слегка иными, процесс, приведший к формированию Луны, происходил бы совершенно по-другому. Если бы столкновение произошло не по касательной, а лобовым ударом по центру, то Тейя смешалась бы с Землей и стала ее частью. Весьма вероятно, в таком случае Земля и Тейя образовали бы большую планету без спутника. Тейя могла бы также разминуться с Землей, а ее орбита изменилась бы настолько, что направилась бы либо в сторону Венеры, либо Марса и навсегда удалилась бы от Земли. Наконец, удар по касательной мог прийтись под таким незначительным углом, что образовавшееся облако осколков сформировало бы вокруг Земли множество более мелких лун, которые украсили бы ночное небо над Землей.
В изменчивых космических просторах случай играет немаловажную роль. История Солнечной системы представляет собой длинный перечень состоявшихся и несостоявшихся столкновений. Астероид, погубивший на Земле динозавров, вполне мог разминуться с нашей планетой и в результате позволил бы тираннозаврам и их потомкам просуществовать еще десятки миллионов лет. Большеголовые птицы достигли бы развитого интеллекта и научились бы изготовлять орудия труда и охоты. А малорослые млекопитающие, особенно расплодившиеся в мезозойскую эру, не достигли бы ничего. Чуть-чуть в сторону – и Земля пошла бы по другому пути развития.
Но некоторые процессы в космосе неизбежны и предопределены. С момента Большого взрыва Вселенная заполнилась множеством протонов и электронов и соответственно – большим количеством водорода и гелия. Огромные резервы водорода и гелия с неизбежностью привели к формированию звезд. Все остальные элементы возникли так же неизбежно в результате термоядерного синтеза и появления сверхновых после взрыва насыщенных водородом звезд. В свою очередь, все типы планет, вроде Земли, Марса, Юпитера и многих других, известных и вновь открываемых на орбитах далеких звезд, образовались в результате взаимодействия исходных химических элементов.
Земля после столкновения с Тейей пережила бурные времена охлаждения и самоупорядочения. Что представляла собой эта новорожденная планета? Геологи окрестили первые 500 млн лет ее существования гадейским эоном, намекая на адские условия того периода. Размышляя над этим названием, можно вообразить впечатляющую картину Земли в гадейскую эпоху: сернистые испарения вулканов, потоки огненной лавы и беспрерывные атаки метеоритов и комет терзали тогда поверхность Земли. Тем не менее вряд ли можно восстановить подробности существования Земли в эти первые сотни миллионов лет, поскольку отсутствуют сколько-нибудь достоверные данные о них.
Мы многое знаем о происхождении Земли благодаря свидетельствам образования Солнечной системы – самого Солнца и множества объектов, связанных с ним гравитационными силами. Десятки тысяч метеоритов дают достаточное представление об эпохе планетезималей. Подробности происхождения Луны обнаруживаются в лунных горных породах и грунте. Но от первых дней существования Земли не осталось ничего, по крайней мере никаких следов на самой Земле. Ни обломка породы, ни грана вещества.
Удивительно, но такие данные можно было бы извлечь из метеоритов, выброшенных из древнейших слоев Земли во время мощных столкновений миллиарды лет назад, а затем вновь упавших на Землю или на ее спутницу Луну. Наверняка такие образцы существуют, и даже во множестве, причем некоторые из них могут сохраниться в первозданном виде. На самом деле поиск таких реликтов, сохранившихся с начальной эпохи существования Земли, рассматривался в качестве одного из обоснований для повторных экспедиций на Луну. Подробная геологическая съемка лунной поверхности могла бы способствовать поискам гадейских горных пород, чтобы пролить свет на недосягаемое прошлое Земли.
Но даже и без таких приятных находок, дающих возможность подержать в руках обломок одного из первых затвердевших горных пород с поверхности Земли, у нас остаются шансы. Земля, конечно, менялась неоднократно, но законы химии и физики не меняются. Четыре с половиной миллиарда лет назад точно так же господствовали эти законы, и никакие гигантские столкновения или иные катаклизмы планетного масштаба не могут их изменить.
Неизбежность взаимодействия элементов
Развитие Земли в начальный период явилось следствием двух взаимосвязанных химических аспектов: космохимии (возникновение элементов) и петрохимии (возникновение горных пород). Вначале была космохимия и звездное производство, породившее все тяжелые элементы: всю Периодическую таблицу после водорода и гелия, занимающих первые два места в первом ряду. В нашей Вселенной главная роль принадлежала таким элементам, как кислород, кремний, алюминий, магний, кальций и железо, которые значительно преобладали над всеми остальными тяжелыми элементами, особенно на твердотельных планетах земного типа. Эти шесть элементов составляют 98 % массы Земли, а также Луны, Меркурия, Венеры и Марса.