Чтение онлайн

Древнейший гипотетический суперконтинет Кенорленд, или Сьюпириор (по названию горных местностей в Северной Америке), как полагают, сформировался около 2,7 млрд лет назад из Ура и соединившихся с ним множества мелких разрозненных кратонов. Столкновение одного кратона с другим всегда сопровождается образованием шва, соединительной линии, где под воздействием гигантских сил сжатия образуется новый горный хребет. Множество признаков этого можно обнаружить в породах возрастом от 2,7 до 2,5 млрд лет, что подтверждает последовательный рост суперконтинента. Палеомагнитные данные показывают, что Кенорленд большую часть своего сравнительно недолгого существования располагался в низких широтах, возможно, пересекая экватор.

Параллельно с этими ранними перемещениями материков появились первые крупномасштабные выветривания и массированные осадочные отложения по океанскому мелководью вдоль береговых линий. Согласно большинству моделей ранней истории Земли, древняя атмосфера существенно отличалась от современной. В ней практически отсутствовал кислород, зато содержание углекислого газа в сотни, если не в тысячи, раз превышало нынешние пропорции. Шли углекислые дожди, вызывая эрозию почвы и превращая твердые камни в глину. Реки несли свои мутные потоки в прибрежные мелкие воды океана, и там формировались вязкие, дельтаобразные клинья рыхлых отложений.

Около 2,4 млрд лет назад, почти одновременно с началом накапливания в атмосфере кислорода, Кенорленд пережил оборотную сторону процесса формирования суперконтинента. Геомагнитные данные показывают, что Ур распадался на разные кратоны как раз тогда, когда Кенорленд начал длительный процесс раздробления. Эти фрагменты кратоновой головоломки сдвинулись от экватора к полюсам. Между расходящимися кусками материка образовывались мелкие моря, где формировались мощные осадочные месторождения. Так начался многосерийный суперконтинентальный цикл.

Включение суперконтинентального цикла в геологические анналы делает скучный миллиард гораздо менее скучным. Следующая суперконтинентальная серия, гораздо более внятная, чем Кенорленд, благодаря более молодым и лучше сохранившимся сериям горных пород, началась около 2 млрд лет назад, когда на Земле существовало как минимум пять самостоятельных континентов. Крупнейшим из них был суперкратон Лаврентия, скопление около полудюжины кратонов в несколько тысяч километров в поперечнике, что значительно превышает нынешнюю центральную и восточную части Северной Америки. (Специалисты по древним материкам иногда называют это скопление кратонов Соединенными Плитами Америки.) Первый континент Ур твердо держал второе место по размерам, будучи отделен от Лаврентии обширным океаном.

Им значительно уступали Балтийский и Украинский кратоны, сформировавшие ядро нынешней Восточной Европы, а также кратоны, составлявшие части современной Южной Америки, Китая и Африки и бывшие фактически большими островами, близкими по размерам континенту. Ко времени, когда Земле исполнилось 1,9 млрд лет, эти участки суши соединились по границам континентальных плит, воздвигнув новые горные хребты и сформировав суперконтинент, известный под разными именами: Колумбия, Нена, Нуна или Хадсонленд. (Название Колумбия основано на убедительных геологических доказательствах, полученных в окрестностях реки Колумбия вдоль границы между штатами Вашингтон и Орегон, и употребляется чаще всего.) Эта обширная бесплодная земля, протяженностью примерно 13 000 км с севера на юг и 5000 км с запада на восток, объединила почти всю континентальную кору планеты.

Сложность объединения более тридцати кратонных блоков в единый суперконтинент озадачивает. Неудивительно, что этот процесс описывают несколько моделей. Две сравнительно разные гипотезы появились практически одновременно в 2002 г. Геохимик Джон Роджерс (Университет Северной Каролины) и его коллега, индийский геолог Сантош Мадхава (Университет Коти, Япония), предположили, что Лаврентия, которая, по существу, равна всей Северной Америке, составила ядро суперконтинента Колумбия. Согласно модели Роджерса – Сантоша, континент Ур присоединился к западному побережью Лаврентии; части Сибири, Гренландии и Балтики располагались севернее; фрагменты того, что сейчас является Бразилией и Западной Африкой, размещались к юго-востоку. В том же году Гохун Чжао с коллегами (Университет Гонконга) выдвинул несколько иную модель, по которой Балтика присоединилась к восточному побережью Лаврентии, а восточная часть Антарктиды и Китай – к западному. Если учесть древний возраст Колумбии и предположительную природу таких реконструкций, обе гипотезы неплохо дополняют друг друга. Тем не менее ясно, что перемещения и превращения указанных кратонов останутся предметом научных дискуссий на ближайшие десятилетия.

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?

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.