Часть I. Как бактерии создали атмосферу и все прочее (4000–635 млн лет назад)
Глава 1. Слои времени
В этой книге есть страницы с буквами, складывающимися в слова и предложения, чтобы передать мысли ученых, чьи труды послужили основой для раскрытия ее темы, есть нумерация страниц и есть названия глав, в которых отражено содержание. Очень похоже устроена и каменная летопись Земли: каждый слой осадочных горных пород — это страница; заключенные в нем минералы, элементы, стабильные и радиоактивные изотопы и остатки органических веществ — это буквы; а организмы и геохимические процессы, когда-то предопределившие, что слой по содержанию (минералов и прочего) окажется именно таким, — авторы первоисточников наших знаний.
В каменной летописи есть и отдельные главы с названиями, и нумерация страниц. Конечно, все это существует для удобства пользования книгой (этой или земной). Так, «главы» — это подразделения Международной хроностратиграфической шкалы, смысл которой передает слово «стратиграфия» — «слоев описание» (от лат. stratum — слой и греч. γράφω — чертить, писать). А нумерация страниц — радиометрические датировки горных пород. Правда, отсчет ведется обратный: например, первая глава — «архей» — занимает страницы с 4-миллиардной по 2,5-миллиардную, а подглавка «голоцен» — последние 11 700.
Не следует думать, что это некое умозрительное удобство: «архей» (4,0–2,5 млрд лет назад) резко отличается по смыслу и содержанию от «протерозоя» (2,5–0,541 млрд лет назад) и оба они — от «фанерозоя» (0,541 млрд лет назад — ныне). Радиометрические датировки применяются уже более сотни лет (первые из них с использованием радиоактивных изотопов гелия и радия были получены в 1904 г. английским физиком Эрнстом Резерфордом) и постоянно совершенствуются. Даже породы возрастом в сотни миллионов лет теперь можно датировать с точностью до нескольких тысячелетий (рис. 1.2).
Наиболее распространенные методы радиометрического анализа — радиоуглеродный (в пределах 30 000 лет), аргон-аргоновый (40Ar/39Ar), рений-осмиевый (Re/Os), урано-свинцовые (238U/206Pb, 235U/207Pb, 232U/208Pb и 207Pb/206Pb); последние представляют собой совокупность четырех независимых измерений возраста для одного образца. Скепсис к подобному — «абсолютному» — выражению возраста Земли у профанов вызван тем, что они не догадываются о возможностях получения тех же возрастных характеристик сугубо геологическими методами.
Достаточно, например, пересчитать количество осадочных слойков, не любых, конечно, а таких, которые формируются в течение года. Например, слои льда — это тоже горная порода (равно как и вода) в ледяных щитах Гренландии и Восточной Антарктиды. Последний позволяет нам заглянуть в прошлое на 160 000 лет (толщина ледяного панциря достигает здесь 2000 м). А благодаря пузырькам и «пыли» (тонким минеральным частицам), вмороженным в каждом слое, можно подробно узнать, каков был состав воздуха в те годы, какие преобладали температуры на поверхности планеты и откуда дули ветры.
Ленточные глины, а также их уплотненные аналоги — варвиты (от швед. varv — слой), образующиеся в озерах и в некоторых морях, позволяют «копнуть» еще глубже — на миллионы лет. Эти осадочные горные породы образуются благодаря ежегодному чередованию весенне-летнего и осенне-зимнего слойков от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров толщиной. (Далее вместо выражения «толщина» будет использоваться геологический эквивалент этой размерной характеристики — «мощность».) Весенне-летний слой осадка — обычно грубозернистый, светлый и содержит множество легко различимых скелетиков планктонных организмов (в этот сезон снос с суши усиливается, а жизнь во всех ее проявлениях процветает и расцветает), а осенне-зимний — тонкий и темный (сноса почти нет, лишь медленно оседает взвесь, а органика разрушается и уплотняется). Примерно также археологи подсчитывают годовые кольца у деревьев, чтобы получить дендрохронологические датировки. Правда, возраст отдельного дерева редко превышает первые тысячелетия, а варвиты образуют толщи в сотни метров, где число слойков доходит до нескольких миллионов. Чтобы получить хронологию Новгорода Великого, нужно создать дендрохронологическую шкалу всех наслоений его деревянных мостовых, а затем привязать к этой шкале прочие археологические находки (монеты, печати, берестяные грамоты). Чтобы выстроить хронологию Земли, можно точно так же переходить от одной толщи варвитов (геологического разреза) к другой, более древней…