Настоящее — ключ к прошлому

Как образовались горы? Каким образом раковины морских существ оказались заключены в твердую породу, подняты на тысячи метров выше уровня моря и перенесены в горы, на сотни километров от моря? Какие силы гнут и сминают горные породы, как мягкую глину? Почему мягкий песок и ил превращаются в камень? Ответ на эти вопросы геологии был дан лишь в последние 200 лет. Важным ключом оказалась расшифровка современных геологических процессов.

Ричард Оуэн (1804 — 1892), анатом, палеонтолог, впервые реконструировавший облик динозавров. Он посвятил жизнь исследованиям вымерших позвоночных. Сотрудничал с Музеем естественной истории в Лондоне.

ТЕОРИЯ КАТАСТРОФ

Хотя многие геологические процессы тянутся невообразимо медленно, некоторые из них происходят очень быстро и имеют весьма опасные, а зачастую и катастрофические последствия. В прошлом геологи считали, что именно такие быстрые, «внезапные» события, например землетрясения или извержения вулканов, ответственны за поднятие гор и образование долин. Долгое время европейские естествоиспытатели верили в теорию образования Земли и происхождения человека, рассказанную в Ветхом Завете. Самым важным событием в геологической истории Земли считался Всемирный потоп. Постепенно, с развитием геологической науки, эти взгляды были усовершенствованы: теперь главная роль в истории Земли отдавалась последовательным крупномасштабным катастрофам.

ТЕОРИЯ ПОСТЕПЕННОГО РАЗВИТИЯ

В XIX веке в геологическом мышлении стал господствовать совсем другой подход. Геологические процессы виделись теперь невероятно медленными, но в то же время неотвратимыми, способными за достаточно долгое время создать все структуры, наблюдаемые в горах и породах. Моделью для многих таких процессов послужили обычные, каждодневные процессы, наблюдаемые на поверхности Земли.

НАБЛЮДЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ

Когда теория постепенного развития стала общепризнанной, ученые сумели впервые пронаблюдать за геологическими процессами и измерить их скорость. Они оценили быстроту выветривания и эрозии горных склонов, переносящую способность ручьев и рек, несущих частицы, из которых слагаются осадочные породы, особенности образования осадков под воздействием ветра, воды, льда и рек, характер этих осадочных пород. За достаточно долгое время эти хорошо знакомые процессы способны разрушать горы и превращать слагающие их породы в слои осадков. Правда, ученые к тому времени еще не успели до конца понять, как образуются горы, однако многие промежуточные процессы получили объяснение.

СТАБИЛЬНАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Методология этого подхода была очень проста — ключом к прошлому служило настоящее. Главными сторонниками новых идей были два знаменитых шотландских геолога — Джеймс Геттон (1726—1797) и Чарльз Лайель (1797—1875). Геттон наблюдал за геологическими процессами и пришел к выводу, что они имеют непрерывный повторяющийся характер. Это согласовывалось с выдвинутым еще Ньютоном предположением, что Вселенная стабильна и развивается циклически. Лайель тоже принял ньютоновский подход: естественные явления можно разумно объяснить только действием естественных сил. Все объяснения должны опираться на естественные причины, поскольку нашему наблюдению и трактовке доступно только настоящее.

ВИКТОРИАНСКИЙ ПРАГМАТИЗМ

Геологи викторианской эпохи стремились скорее наблюдать и описывать явления окружающего мира, нежели выдвигать теории, их объясняющие. В те годы было впервые нанесено на карту расположение пластов на поверхности Земли, и ученые поняли, что чередование слоев отражает историческую последовательность событий. Рисуя вертикальные разрезы многослойных пластов, они как бы путешествовали во времени — от верхних, самых молодых осадочных пород к глубинным, все более старым отложениям. К 1860-м годам стало очевидно, что в недрах Земли кроются гораздо более древние пласты, а значит, далекое прошлое нашей планеты ещё ждет своего исследователя.

НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ

Верный своей теории циклического развития, Лайель ожидал найти даже в самых древних породах ископаемые остатки самых разнообразных организмов. Однако к середине XIX века стало ясно, что за долгую геологическую историю растения и животные прошли тернистый путь развития от примитивных к более сложным. Вначале Лайель встретил в штыки теорию эволюции Дарвина, однако потом, благодаря усилиям английского биолога Томаса Генри Гексли, принял новые взгляды и стал их горячим сторонником.

ГЕОЛОГИЯ В СТАРОМ СВЕТЕ

В XVIII веке геология активнее всего развивалась в Европе, особенно в Великобритании, Франции и Германии. При сравнительно небольшой географической площади геологическое строение Великобритании включает в себя следы очень большого отрезка земной истории — от докембрийской эры до настоящего времени. Британские геологи дали название многим отрезкам геологической шкалы времени — кембрийскому, ордовикскому, силурийскому и девонскому периодам. Благодаря тому, что в этих слоях в изобилии встречались окаменелости, палеонтология в Британии и в Европе в XIX веке развивалась очень бурно.

ПЕРСПЕКТИВЫ НОВОГО СВЕТА

Однако в том, что касалось крупномасштабных геологических явлений, Европа не могла предоставить исследователям широких возможностей. Всю картину мировой геологической истории можно было изучить только на просторах Нового Света. Это доказали пионеры североамериканской геологической науки в конце XIX века. С 1841 по 1853 год Чарльз Лайель посещал Северную Америку четыре раза и использовал полученные там сведения для иллюстрации последующих изданий своей знаменитой книги «Принципы геологии» (впервые опубликована в 1830 году).

ДВИЖЕНИЕ ГОР

Одним из самых важных вкладов североамериканских геологов в науку было изучение сложного строения горных хребтов. Они не только представляют собой места скопления чрезвычайно толстых осадочных слоев, их структура осложнена крупномасштабными складками и разломами, причем аналогичных явлений такой величины в Великобритании не имеется. Некоторые из горных поясов, например, северо-восточные Аппалачи, внезапно обрываются прямо в океан. Но эта загадка была решена после создания теории тектоники литосферных плит, которая объяснила, что продолжение этого горного хребта находится по другую сторону Атлантического океана — это Каледонские горы в Ирландии и Шотландии.

БРИТАНСКИЙ ДИНОЗАВР

Первые обнаруженные и описанные остатки динозавров представляли собой далеко не полные окаменелые фрагменты скелетов. Эти кости были найдены в мезозойских пластах на юге Англии в первые десятилетия XIX века. Первая полномасштабная реконструкция динозавра была выполнена анатомом и палеонтологом Ричардом Оуэном.

ВОССОЗДАНИЕ ОБЛИКА РЕПТИЛИЙ

Когда Оуэн впервые взялся за реконструкцию облика вновь открытой группы рептилий, единственными доступными ему моделями были современные рептилии, особенно ящерицы, крокодилы и недавно обнаруженные игуаны. Однако было очевидно, что современные модели неприменимы к явлениям далекого прошлого. Оуэн понимал, что нельзя просто взять и увеличить современную ящерицу до размера слона, поэтому ему пришлось отчасти опираться на модель строения млекопитающего. В результате получился странный гибрид — массивная неуклюжая ящерица, немного похожая на носорога.

ГЕРОИЧЕСКАЯ ЭПОХА

Когда в Америке были обнаружены более полные скелеты динозавров, ученые предположили, что эти существа не были неуклюжими четвероногими увальнями, какими представлял их Ричард Оуэн. Центр тяжести в исследованиях динозавров переместился из Европы в Америку. В 1858 году Джозеф Лей-ди нашел в Нью-Джерси скелет динозавра и воссоздал его, придав позу двуногого существа наподобие кенгуру. В 1870-х годах два школьных учителя, Артур Лейке и О. В. Лукас, обнаружили в Колорадо множество остатков динозавров. Так началась «героическая эпоха» открытий динозавров. Когда ученые осознали ограниченность подхода, предлагаемого сравнительной анатомией, изображения динозавров начали приобретать более знакомый нам облик.

НОВАЯ ТЕОРИЯ КАТАСТРОФ

В последнее десятилетие ученые по-новому оценили могучий потенциал катастрофических событий, таких, как бури, наводнения, лавины, цунами и падения метеоритов. Воздействие редких природных явлений, как на суше, так и в море, может быть гораздо сильнее, чем накапливающееся влияние непрерывных медленных процессов.

ВЛИЯНИЕ КОСМОСА

Самыми катастрофическими событиями в истории Земли становятся падения крупных метеоритов, которые происходят примерно через каждые несколько сот миллионов лет. Некоторые из них, например, падение Чиксулубского метеорита на мексиканском полуострове Юкатан 65 млн. лет назад, считаются одной из причин массовых вымираний. Когда ученые поняли, что такие явления происходили чаще, чем было принято думать, и неизбежно будут происходить в дальнейшем, изучение катастрофических событий геологической истории стало вызывать гораздо более широкий интерес.

Эта модель игуанодона была представлена в 1854 году на Большой выставке в лондонском Хрустальном Дворце. Ее выполнил художник Бенджамин Уотерхаус Хокинс под руководством палеонтолога Ричарда Оуэна.

Это изображение морской рептилии выполнил Бенджамин Уотерхаус Хокинс (1809—1889), помощник Ричарда Оуэна. Рисунки помогали широкой публике представить себе «обитателей илистой бездны».