Иван Антонович Ефремов,
доктор биологических наук, профессор
Тайны прошлого в глубинах времен
Что такое геологическая летопись
Среди всех планет Солнечной системы Земля отличается особенностями, наиболее благоприятными для развития жизни. Эти особенности определяют изменения ее поверхности или геологические процессы.
Размеры планеты — ее масса, достаточно велики, чтобы собственным тяготением удержать вокруг себя толстую атмосферу из легких газов, которые в другом случае улетели бы в межзвездное пространство. Расстояние Земли от Солнца достаточно близко, чтобы ее поверхность получала большое количество тепла и в то же время настолько велико, что солнечные лучи не перегревают планеты, давая возможность водяным парам конденсироваться в водяную оболочку — гидросферу. Более близкие к Солнцу планеты Меркурий и Венера перегреты, более далекие — заморожены.
После охлаждения Земли, как только на ней образовалась постоянная твердая кора и водяные пары выпали из атмосферы, создав Мировой океан, на нашей планете установились условия, благоприятные для формирования осадочных пород и развития жизни. Появление жизни на Земле не случайно — климатические условия и обилие воды создали среду, в которой могли возникать и быть устойчивыми сложнейшие молекулы типа белковых соединений, впоследствии давшие живые организмы.
Атмосфера Земли служит тепловой изоляцией, предохраняя поверхность планеты от резких охлаждений и перегревов, подобно толстой шубе, а также является надежной защитой против разрушительных излучений Солнца (ультрафиолетовых и рентгеновских лучей) и космоса.
До того времени, когда на Земле появилась твердая и устойчивая земная кора, поверхности Земли, в том смысле, как мы ее понимаем сейчас, не существовало. Под воздействием силы тяжести химические соединения и элементы различного удельного веса располагались концентрическими оболочками: более тяжелые — в центральных частях, легкие — в периферической области. Все это окутывалось обширной атмосферой из газов и паров легкоплавких элементов. Переходы между отдельными оболочками были незаметны — постоянно происходили сложные химические реакции, тепловые токи и перемещения. Вполне понятно, что в таких условиях не могло быть каких-либо устойчивых, долговременных образований, способных сохраниться до нашего времени.
Этот период истории Земли может быть сравнен с доисторическим периодом жизни человечества — не существовало никаких достоверных документов и записей, могущих служить надежным источником для исследователя.
Исследования этого периода выполняются методами физико-химии. Астрофизика, геофизика, геохимия — вот те науки, которые могут пролить свет на историю этого, наиболее древнего времени существования Земли. Геология не имеет на руках фактов, документов, чтобы своими методами осветить раннюю историю нашей планеты.
Дальнейшее охлаждение Земли, распределение составляющих ее химических элементов и прекращение бурных физико-хнмичееких реакций привели к образованию твердой, устойчивой земной коры. Едва только земная кора твердым панцирем навеки одела планету и образовала постоянную поверхность между газовой оболочкой и твердыми химическими веществами, как водяные пары покрыли кору водами Мирового океана.
Само собой разумеется, что мы не должны представлять себе земную кору каким-то внезапно возникшим и сразу ставшим устойчивым образованием. Это был очень длительный процесс возникновения отдельных затвердевших участков, которые становились все больше, местами неоднократно распадались или расплавлялись.
Даже после выпадения воды, безусловно, имели место случаи нарушения твердой земной оболочки в различных местах. Для нас важен момент окончательного становления земной поверхности — появление постоянной твердой поверхности планеты и образование океана. С этого момента и начинается геологическая история Земли, а многие миллионы лет спустя — и история жизни.
Момент, когда на земной поверхности появилось в результате очень длительных химических процессов живое вещество, мы можем считать начальным этапом эволюции — великой и непрерывной цепи развития живых существ, приведшей в конце концов к появлению мыслящего существа — человека.
Мы не можем точно датировать время появления жизни на Земле. Во всяком случае это произошло не менее 2 миллиардов лет назад.
За протекший до наших дней громадный промежуток времени поверхность Земли претерпевала бесконечные изменения. Колебательные движения земной коры то выдвигали новые материки, то погружали сушу на дно моря. На материках вздымались огромные горные цепи, увенчанные вечными снегами и ледниками. Вода, ветер и Солнце разрушали эти горы, выравнивая земную поверхность. Реки сносили в моря и материковые впадины огромные количества горных пород: глины, песка, извести. Новые движения земной коры создавали горные хребты, в конце концов тоже размывавшиеся и ложившиеся в размельченном состоянии в виде слоистых пород, осажденных в воде, или, как говорят геологи, осадочных горных пород.
Осадочные породы в отличие от изверженных всегда залегают слоями определенной толщины. Каждый слой соответствует какому-либо отреэку геологического времени, в течение которого он отлагался.
Таким образом, колоссальные массы осадочных пород, накопившиеся на Земле с древнейших времен, соответствуют как бы стопе листов гигантской книги, постепенно накладывавшихся один на другой. Каждый такой слой хранит в себе некоторые особенности, отличающие его от других подобных. По форме и распределению зерен отдельных минералов, по содержанию различных химических веществ, по сложению и окраске мы можем проследить весьма тонкие различия между породами. Эти различия являются отражением тех физико-географических условий, тех механических и химических процессов, которые имели место во время отложения данного слоя породы. Прослеживая эти особенности, мы можем составить представления о ходе геологических процессов в чрезвычайно древние периоды существования Земли.
Условия образования осадочных пород, отраженные в особенностях их строения и химического состава, и есть те письмена, на слоях-листах великой книги природы, по которым мы можем читать историю нашей планеты. Эта задача выполняется исторической геологией при помощи литологии — науки, специально занимающейся изучением осадочных пород.
Но история поверхности нашей планеты неотделима от истории развития жизни на Земле. Как только жизнь в своем развитии достигла того уровня, при котором вместо бесформенных комочков живого вещества возникли независимо действующие и сложные организмы, она повсеместно распространилась. Вся великая постепенная эволюция жизни теснейшим образом связана с эволюцией земной поверхности, с постоянными изменениями лика Земли.
Представим себе, что в силу каких-либо особенных условий земная кора, отвердев, застыла бы навсегда в виде сравнительно ровной поверхности. Тогда общее количество воды, имеющееся на поверхности, распределилось бы равномерно, покрыв всю Землю слоем в два с лишним километра и образовав единый Мировой океан без малейшего участка суши. В таких условиях никогда бы не было наземной жизни, не могли бы появиться дышащие воздухом животные и наземные растения. Вся эволюция жизни приняла бы существенно иной характер.
Но в истории Земли движения земной коры, поднимавшие материки и углублявшие моря, вместе с тем создавали большое разнообразие физико-географических условий. Высокие горы с вечными снегами дают воду даже пустыням, плоскогорья имеют сухой климат даже среди влажных климатических областей. Форма поверхности как материка, так и дна моря, или, как говорят ученые, рельеф земной поверхности, создает самые разнообразные условия для живых существ, обитающих в данной области. Но поверхность Земли, ее рельеф бесконечно изменялись в геологических процессах. Вместе с тем изменялись и физико-географические условия для живых существ.
Если бы мы могли записать изменения Земли на кинопленку и пустить ее с огромной скоростью, мы увидели бы, как пробегали, сменяясь, материки, моря, пустыни, горы, озера, болота, соленые лагуны и могучие реки. Эти великие перемены помогали жизни эволюционировать, развиваться, толкали ее на путь бесконечно долгих и непрерывных изменений.
Вот почему мы говорим, что история жизни неотделима от истории Земли.
Осадочные породы почти всегда сохраняют в себе остатки тех животных или растений, которые жили на Земле в то время, когда образовался данный слой или пласт породы. Следовательно, слои содержат в себе документы истории жизни — сохранившиеся отпечатки, окаменелые остатки, раковины или кости. Расшифровкой этих письмен путем изучения ископаемых органических остатков занимается другая наука — палеонтология.
