Становление Земли: катастрофа за катастрофой

Около 100 миллионов лет формировалась наша планета под жестоким обстрелом астероидов и метеоритов. И хотя человеку этот промежуток времени кажется огромным, для матушки-Земли, имеющей солидный возраст 5–4 миллиардов лет, это лишь совсем небольшой временной интервал.

Первая атмосфера, образовавшаяся вокруг Земли во время сгущения пыли и газа, превосходила нашу нынешнюю в 100 раз, но и ее иногда “умудрялся” унести “солнечный ветер”.

Многочисленные столкновения с космическими телами приводили к тому, что поверхность Земли раскалялась до 1000 градусов Кельвина и плавилась на глубину до 1000 километров. Самые большие “космические гости” имели в диаметре до 1000 километров и весили 10 в 17 степени тонн. Нам они кажутся огромными, но вспомним, что это все-таки в 60 тысяч раз меньше сегодняшней массы нашей планеты. Но постепенно рой астероидов рассеялся, столкновения с метеоритами стали реже. Земля достигла своих нынешних размеров. Так завершилась первая фаза ее развития, самая насыщенная космическими катастрофическими явлениями.

О следующей фазе пока мало известно. Но исследования древнейших пород с возрастом 4–3 миллиарда лет, найденные в Южной Сибири и Гренландии, показывают, что эти породы имеют вулканическое происхождение. Видимо, недра Земли были очень сильно нагреты, породы в глубине ее находились в расплавленном состоянии. Таким образом, можно считать, что для нашей планеты это был длительный этап бесконечных вулканических катастроф. Предположительно, многие сотни миллионов лет не прекращались на Земле извержения вулканов, покрывавших всю ее поверхность. Изливавшаяся раскаленная лава, остывая, формировала первичную земную кору. Но вот, наконец, наступил момент, когда в результате охлаждения поверхности Земли водные пары, выделявшиеся при извержениях, превратились в жидкость.

На этом завершился вулканический этап становления Земли, и наступила стадия геологического формирования планеты. Хотя и этот новый этап по-прежнему включал в себя подземную вулканическую деятельность, приводящую к подъему и опусканию земной коры, но также он включал в себя новые процессы, связанные с разрушением горных пород и последующим их переносом ветром и водой по поверхности Земли. Осаждались эти измельченные породы в неглубоких морских водоемах. Вода работала, “не покладая рук”, уничтожая потухшие вулканы и ровняя таким образом поверхность планеты. Так появились осадочные породы. В этот период еще не было разломов земной коры, ведь разогретые недра находились неглубоко, и кора, будучи тонкой, оставалась пластичной.

3—2 миллиарда лет назад земная кора, наконец, остыла на достаточную глубину, приблизительно 20–40 километров, и стала хрупкой. Так началась новая стадия формирования земной коры. Теперь бурные внутренние процессы заставляли земную кору трескаться, образовывались глубинные разломы. В прогибах, возникающих вдоль гигантских трещин, скапливались осадочные породы. Толщина слоя этих пород достигала нескольких километров. Через какое-то время под действием внутреннего давления опущенные зоны поднимались, подвергались складкообразованию и размыву, поднятые же зоны опускались, и на них осаждались измельченные породы. Это был очень длительный геотектонический этап с периодическим погружением и подъемом различных зон. Хотя надо отметить, что были на поверхности Земли области, не включенные в этот периодический процесс, остававшиеся незатронутыми. Эти обширные стабильные области называются платформами. И по сей день в тектонически активных областях во время землетрясений гибнут люди, разрушаются селения и целые города, в горных районах оживают казавшиеся давно потухшими вулканы. Поэтому можно считать, что геотектонический этап формирования земной поверхности не закончился.

И все-таки большинство ученых полагают, что Земля приблизительно 0,5–0,3 миллиарда лет назад вступила в четвертую эволюционную стадию, характеризующуюся процессом превращения мощной континентальной коры в тонкую океаническую с толщиной, уменьшенной почти в 10 раз. В земной коре накопились такие элементы, как кремнезем, щелочи, кальций. Во время новой океанической стадии произошло вытеснение воды, накопленной в земных недрах, на поверхность. Таким образом, расположение элементов в земной коре приобрело закономерный характер: вверху самые легкие, ниже тяжелые и плотные – вода, под ней кремнезем, алюмосиликаты и далее силикаты с высоким содержанием магния и железа.

Предполагается, что океаны и дальше будут поглощать сушу. Но процесс этот будет протекать так медленно, что человечество это может пока не беспокоить.

Глава 2. Земля и незваные гости из космоса – метеориты

Пожалуй, все без исключения планеты Солнечной системы находятся под постоянным обстрелом со стороны небольших космических путешественников, поверхности планет непрерывно бомбардируют метеориты – малые тела Солнечной системы. Иногда происходят еще более крупные космические катастрофы – столкновения с астероидами, или иначе – малыми планетами, диаметр которых от 1 до 1000 километров, а масса – менее одной семисотой части массы Земли. Целый пояс, состоящий из астероидов, вращается сейчас вокруг Солнца по орбите, расположенной между орбитами Марса и Юпитера.

Что же приносят планетам посещения этих незваных космических гостей? Для того чтобы узнать это, достаточно поближе взглянуть на поверхности ближайших соседей Земли и прежде всего на ее спутник – Луну. Телескопы и космические снимки показывают, что все поверхности соседних планет покрыты огромным количеством ударных кратеров. Эти образования представляют собой чашеобразные углубления в грунте, обрамленные насыпным валом кольцевой формы, причем внутренний склон вала круче внешнего. Размеры кратеров весьма разнообразны: от нескольких метров до тысяч километров в поперечнике. Необходимо отметить, что в центре плоского днища крупных кратеров имеется возвышение. Сейчас абсолютно точно известно, что кратеры – наиболее часто встречающаяся форма рельефа на Луне, Меркурии, Марсе. Итак, поверхности всех ближайших планет “украшают” множественные “звездные раны” (астроблемы) – следы встреч этих планет с малыми космическими телами.

Несомненно, не раз наведывались космические странники и на Землю. Самое древнее упоминание о падении метеоритов, дошедшее до нас, относится к 644 году до нашей эры. Один из древнейших среди известных метеоритов – это гора Хуаншитай, она представляет собой огромную двухтонную глыбу. Находится она в китайском городе Сиань, метеорит занял свое место около 2 миллиардов лет тому назад.

В 1920 году на территорию Намибии упал самый крупный из обнаруженных метеоритов – метеорит Гоба, его масса равна почти 60 тоннам. Этот железный гигант значительно превосходит весом всех остальных зарегистрированных сегодня космических посетителей. Второй по величине железный метеорит был найден в пустыне Гоби. Сорокатонная махина приземлилась здесь более тысячи лет назад. В 1987 году китайские ученые отправили ее в Кантон. Третье место в этом ряду занимает пятнадцатитонная железная болванка, упавшая в 1963 году в Гренландии. Четвертое место принадлежит австралийскому десятитонному небесному гостю, рухнувшему на Землю в 1966 году. Самый крупный каменный метеорит упал на китайскую землю 8 марта 1976 года. Назвали твердого космического пришельца Цзилинь, его вес равнялся 1,77 тонны. Тяжелейший метеорит смешанного состава, из железа и камня, был найден в Германии в 1805 году, масса его достигала 1,5 тонн. В 1937 году прибыл на австралийскую землю еще один почти такой же космический посетитель массой 1,4 тонны.

Специалисты считают, что огромное число метеоритов скрывает ледяной покров Антарктиды. Полагают, что здесь находится около 700 тысяч экземпляров. Здесь же в начале 1984 года были обнаружены осколки самого древнего на данный момент метеорита: эксперты утверждают, что его падение произошло около 4,6 миллиардов лет назад.

Ночью с 12 на 13 ноября 1833 года над поверхностью Земли прошел самый настоящий метеоритный дождь. Он продолжался 10 часов, за этот временной интервал на землю обрушилось около 240 тысяч метеоритов самого разного размера, что называется “от мала до велика”. 8 марта 1976 года над северо-восточной частью Китая наблюдался быстротечный, но весьма обильный метеоритный дождь. 37 минут лил он над территорией площадью 500 квадратных метров. После него было найдено около сотни “градин” неземного происхождения, среди них был и знаменитый Цзилинь.

Канадские ученые из Астрофизического института Оттавы считают, что за года на Землю обрушивается поток метеоритов общей массой около 21 тонны.

Теперь, пожалуй, имеет смысл вернуться к прошлому нашей планеты, ведь столкновения с массивными небесными пришельцами, происходившие тысячи, миллионы лет назад, не просто оставляли кратерные следы на поверхности земной коры, но и часто становились причиной серьезных земных катастроф, возможно, глобально менявших биосферу нашей планеты. Сейчас обнаружено около 100 ударных геологических структур на поверхности нашей планеты: 30 – в Европе, 26 – в Северной Америке, 18 – в Африке, 14 – в Азии, 9 – в Австралии и т. д. Конечно, это мало, но надо заметить, что геологическая жизнь Земли протекает бурно, и внешний облик планеты вполне может измениться, за сотню миллионов лет могут бесследно исчезнуть и космические “оспины” – следы падений крупных метеоритов.

Попигайская котловина является самым крупным метеоритным кратером из тех, чье космическое происхождение не вызывает сегодня сомнений. Она находится в долине правого притока Хатанги – реки Попигай, это северная часть Сибирской платформы. Внутренний кратер имеет диаметр 75 километров, внешний – 100 километров. Предполагается, что катастрофа произошла 30 миллионов лет назад. Крупное космическое тело, летевшее с огромной скоростью, пробило 1200-метровую толщу осадочных пород, но было остановлено твердыми породами фундамента Сибирской платформы. Энергия взрыва, возникшего при этом столкновении, достигла 10 в 23 степени Джоулей, то есть в тысячу раз превышала энергию сильного вулканического взрыва. В момент этого колоссального взрыва образовались минералы, обнаруженные в кратере в наши дни. Такие же минералы были получены в лабораторных условиях при ударных давлениях в один миллион бар и температуре около тысячи градусов. Значит, в эпицентре взрыва возникли именно такие условия. Неудивительно, что при этом произошло расплавление горных пород и возникли лавовые потоки с большим содержанием кремнезема, совершенно не соответствующие составу базальтовых магматических излияний Сибирской платформы, выходивших в этом месте из недр планеты. Еще одной дополнительной характеристикой этого взрыва может служить разброс крупных глыб кристаллических пород, вырванных из фундамента платформы взрывом и разбросанных им же на четыре десятка километров от внешнего края Попигайской котловины.

Еще один очень большой метеоритный кратер позволили обнаружить геологические съемки и буровые работы – это Пучеж-Катунская впадина, расположенная неподалеку от Нижнего Новгорода, ее диаметр приблизительно равен 100 километрам.

Пятидесятикилометровый Карский кратер находится на хребте Пай-Хой, его котловина засыпана обломками пород, образовавшихся при взрыве, часть этих обломков расплавлена и превращена в стекловидное вещество.

Финский геолог П. Эскола в 1920 году обнаружил лавовый наплыв около озера Янисъярви, расположенного к северу от Ладожского озера. Состав этого наплыва был близок к составу лавовых образований метеоритных кратеров. К тому же в центре озерца стоят два скалистых лавовых островка. Все это свидетельствует в пользу того, что озеро Янисъярви является древним метеоритным кратером, его размеры – 14 на 26 километров.

Более 10 миллионов лет назад на Украину упал метеорит, оставивший после себя огромную вмятину диаметром 25 километров – Болтышский кратер.

Более одного миллиона лет назад образовался в Карелии кратер диаметром около 20 километров. Это самый древний метеоритный след на территории России.

Неподалеку от Калуги найден пятнадцатикилометровый взрывной кратер, возраст которого оценивается в 250 миллионов лет.

Внутри метеоритного кратера Риз был построен германский город Нордлинген. Огромный метеорит упал сюда 15 миллионов лет назад, в результате удара и взрыва появилась гигантская яма с поперечным размером около 20 километров. Исследование этого района показало, что под тридцатипятиметровым слоем озерных осадков находится внутренняя подземная котловина, глубина которой около 700 метров, а диаметр – около 10 километров. Кратер этот завален кусками раздробленной, спекшейся, а местами расплавленной породы. Так как грунт, заполнивший кратер, более рыхлый, чем породы, окружающие углубление, то на месте котловины показатели силы тяжести занижены. Исследователи рассчитали, что такого рода падение силы тяжести обусловлено недостатком в районе кратера массы в 30–60 миллиардов тонн, значит, взрыв измельчил и выбросил 20 квадратных километров породы.

Французский кратер Рошешуар диаметром 15 километров появился на поверхности Земли около 150–170 миллионов лет назад.

В конце XIX века в штате Аризона (США) было начато глубокое изучение Каньона-Дьябло – кратера диаметром 1,2 километра и глубиной 170 метров, котловину окружает вал высотой до 50 метров. У местных индейцев сохранилась интересная легенда, касающаяся этого кратера. Согласно ей, котловина образовалась, когда здесь приземлился на своей огненной колеснице Бог, прилетевший с неба. Это предание подтверждает метеоритное происхождение кратера. В результате внимательного обследования данной области в радиусе 10 километров от кратера были найдены обломки железного метеорита, вес их достигал 20 тонн. Очевидно, что все это лишь малая часть громадного метеорита, падение которого наблюдали когда-то древние жители Америки. Основная же часть метеорита не была обнаружена. Предполагают, что в целом это была железо-никелевая болванка весом около 5 миллионов тонн. Данная же воронка появилась в результате удара о Землю обломка гигантского метеорита диаметром около 30 метров и весом около 63 тысяч тонн. Расчеты показали, что при этом ударе выделилась энергия, равная энергии взрыва 3,5 миллионов тонн тротила.

В Балтийском море находится остров Сааремаа, на его поверхности имеется целая группа кольцевидных вмятин метеоритного происхождения. Самое крупное углубление имеет диаметр 110 метров, его окаймляет вал высотой 6–7 метров, сформированный из вывороченных пластов доломита. Другие шесть впадин, окружающие основную, имеют поперечный размер от 16 до 20 метров. Они рассеяны по территории площадью 0,25 квадратных километров.

Гранитный купол диаметром около 40 километров, окруженный шестнадцатикилометровой полосой древних осадочных пород, – это уникальное кольцо Вредефорт, найденное в Южной Африке. Такую отметину на Земле мог оставить метеорит диаметром 2,3 километра, весом 30 миллиардов тонн, летевший со скоростью 20 километров в секунду. Энергия взрыва была в 50 раз больше, чем энергия сильнейших землетрясений.