История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет - Роберт Хейзен

Как бы то ни было, сборка Колумбии, начавшаяся 1,9 млрд лет назад, подготовила период скучного миллиарда. Каковы бы ни были обстоятельства формирования суперконтинента Колумбия на самом деле, можно с некоторой уверенностью утверждать, что большую часть его составляла засушливая, жаркая, ржавого цвета пустыня без всяких признаков растительности. Из космоса Земля, должно быть, выглядела странной, кособокой планетой с одним-единственным красноватым континентом, окруженным со всех сторон обширным голубым океаном, пока еще безымянным. Все континенты собрались в районе экватора, и только оба полюса украшали скромные ледяные шапки. Уровень воды в океане был достаточно высок, чтобы в прибрежных регионах континента сформировалось несколько внутренних мелководных морей.

Экваториальный суперконтинент Колумбия предположительно послужил точкой отсчета скучнейшего периода в истории Земли, но что именно делает его таким скучным? Что на самом деле означает застой, какие именно параметры оказались устойчивыми? Глобальный климат и дожди? Природа и размещение живой материи? Состав океана или атмосферы? Какие измерения подтверждают этот пресловутый застой? И наоборот, что остается недоказанным?

Застой

Большинство аспирантов, изучающих геологию, просто не обращают внимания на геологические формации, возникшие от 1,85 млрд до 850 млн лет назад. Четыре года, отведенные на написание диссертации, желание выделиться и получить постоянную преподавательскую должность являются слишком коротким сроком, чтобы потратить его на столь малообещающую геологическую эпоху. Но Линда Ках считала иначе. Ее наставником в MIT был Джон Гротцингер, ведущий специалист в изучении древнейших горных пород Земли возрастом старше 2 млрд лет. В Гарварде руководителем ее диссертации стал Энди Ноул – известнейший палеонтолог, который в свое время вдохновил Нору Ноффке на изучение бактериальных матов. Линда Ках не могла не отметить того, что Земля старше 1,8 млрд лет (описанная Гротцингером) поразительно отличалась от Земли моложе 0,8 млрд лет (описанной Ноулом). Должно быть, в период скучного миллиарда произошло нечто любопытное, и Ках вознамерилась выяснить это. А потому она занялась изучением мезопротерозоя – огромного промежутка времени в истории Земли от 1,6 до 1,0 млрд лет назад, т. е. периода, охватывающего большую часть скучного миллиарда.

Даже если считать мезопротерозой временем застоя, сам по себе факт миллиарда лет стабильности примечателен. Постоянные изменения – вот характерная черта Земли. Океаны и атмосфера, поверхность и недра, геосфера и биосфера – все эти аспекты нашей планеты непрестанно менялись на протяжении геологических эпох. Как же могло случиться, что на протяжении миллиарда лет Земля не испытала никаких серьезных перемен, никаких значительных сдвигов в приповерхностных зонах, ничего нового в живой и неживой природе? Неужели в этот период установилось гармоническое равновесие между климатическими условиями и жизнью? Могло ли такое произойти?

За неторопливым завтраком в Университете Теннесси Линда Ках терпеливо описывала драматические и неоднократные трансформации (значит, мезопротерозой вовсе не был скучным). Линда хорошо подготовилась к встрече: захватила стопку чистой бумаги, на которой во время беседы чертила пояснительные диаграммы синими и красными чернилами.

«Эти мысли появились у меня еще десять лет назад», – рассказывала она, описывая изнурительную экспедицию в условиях труднопроходимой мезопротерозойской горной местности в Мавританской пустыне на северо-западе Африки. Линда была бы не против снова отправиться туда, но рост преступности и похищения людей в этом регионе делают такую поездку просто авантюрой. Вместо этого она намеревается войти в научно-исследовательскую группу в следующем полете на Марс – гораздо более безопасный выбор.

Ках занимается преимущественно исследованием глобальной тектоники и того беспорядка, который она вносила в прошлое Земли, – постоянные перемещения, столкновения, расколы и соединения крупных массивов суши, благодаря которым облик планеты радикально менялся каждые 100 млн лет. Даже в течение 300 млн лет, предшествующих скучному миллиарду (когда суперконтинент Колумбия более или менее сохранял целостность), движение тектонических плит не прекращалось. Примечательной особенностью суперконтинентов является то, что они постепенно прирастают с внешних границ, по мере того как океанские плиты вонзаются в них и на побережье образуются новые вулканы. В наши дни расширение северо-западного побережья Тихого океана, где все еще сохраняются такие грандиозные действующие вулканы, как Маунт-Рейнир, Маунт-Худ и Маунт-Олимпия, хорошо иллюстрирует эту особенность. Так же обстояло дело и с расширением границ Колумбии.

Континентальная кора разрасталась еще значительнее, когда Колумбия время от времени подвергалась раскалыванию на более мелкие материки и острова. Около 1,6 млрд лет назад – начало мезопротерозоя – отделение и дрейф Ура на запад от Лаврентии, а остатков Колумбии – на восток привело к образованию большого межкратонного моря и массированному отложению осадочных пород толщиной более 20 км. Это гигантский рифт, называемый супергруппа Белт-Персел, который охватывает почти все западное побережье Канады и северо-запад США. Таким образом, когда суперконтиненты раскалывались и деформировались, из старых континентальных пород возникали новые.

Раскалывание Колумбии на два расходящихся материка сопровождалось и другими последствиями. Лаврентия, Ур и остальные континенты по-прежнему группировались вокруг экватора, т. е. в районе полюсов континентов не было, а это означает, что там еще не сформировался плотный ледяной покров, следовательно, уровень воды в океанах был все еще достаточно высок. Новое западное побережье Лаврентии было изрезано мелководными морями; по-видимому, суша составляла менее четверти земной поверхности. На некоторое время (может быть, чуть больше 200 млн лет) территория суши значительно сократилась, и одновременно шло накопление осадочных пород на мелководье по всей планете – накапливались отложения, которые ныне являются важным источником информации. Отсутствие льда означало отсутствие ледников. Период с 1,6 до 1,4 млрд лет назад не отмечен никакими характерными признаками ледников – скоплений окатанных льдом булыжников и валунов, песка и гальки, которые обнаруживаются в большинстве других геологических эпох. Так что скучный мезопротерозой тоже стал свидетелем многих перемен, даже если с геологической точки зрения эти перемены были, что называется, в порядке вещей.

Вернемся к суперконтинентальному циклу: сборка Родинии

Скучный миллиард стал свидетелем формирования не одного, а двух суперконтинентов. Обломки Колумбии расходились в разные стороны примерно в течение 200 млн лет, но после этого наступает предел – и из обломков начинает неизбежно формироваться новый континент. Около 1,2 млрд лет назад Ур, Лаврентия и другие мезопротерозойские континенты начали соединяться, образуя новый материк, называемый Родиния (от русского слова «родина»). Данные горных пород на окраинах Европы, Азии и Северной Америки сохраняют свидетельства об интенсивном горообразовании по всему миру между 1,2 и 1,0 млрд лет назад: каждый раз при столкновении и деформации кратонов появлялся новый горный хребет.

Точная география Родинии все еще является предметом научных дискуссий, но геологические и палеомагнитные данные вкупе с расположением кратонов в наши дни накладывают существенные ограничивающие условия. Согласно большинству теорий, суперконтинент целиком располагался в области экватора, и центр его составляла Лаврентия (ныне большая часть территории Северной Америки), а крупные части других материков примыкали к нему с севера, юга, востока и запада. Некоторые полагают, что Балтика и фрагменты того, что ныне составляет Бразилию и Западную Африку, располагались на юго-востоке, в то время как части Южной Америки примыкали с юга, а фрагменты Африки – с юго-востока, хотя при таком раскладе остается неясным расположение Австралии, Антарктиды, Сибири и Китая.

Линда Ках методично раскладывает свои доводы по полочкам, но чувствуется, что она явно неравнодушна к избранному ею геологическому времени. Несмотря на скудные геологические данные ближе к концу этого периода, за огромный временной промежуток от 1,85 млрд до 850 млн лет назад произошли значительные изменения вследствие танцев кратонов. За этот скучный миллиард лет образовались два суперконтинента, причем столкновение кратонов при этом сопровождалось формированием дюжины горных хребтов. В промежутке между образованием этих суперконтинентов в результате распада Колумбии были заложены основы крупнейших на Земле осадочных месторождений. Большая часть земной суши уходила под воду, а затем снова высыхала. Скорость формирования осадочных пород значительно менялась. Ледники появлялись и исчезали. Довольно много событий для такого «скучного» времени. Но есть и другая сторона вопроса.