Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Кайнозойская эра стала последней в фанерозое и продлилась шестьдесят пять миллионов лет — не так много с геологической точки зрения, но даже за это время наша планета претерпела массу изменений. Из разрушенного мира, оставшегося после мел-палеогенового вымирания, родились современные птицы, от неприметного крапивника до ярко окрашенного тукана с гигантским клювом, от долговязого страуса до стремительного колибри. Потрясающего разнообразия достигли и млекопитающие, от исполинских китов до летучих мышей и крошечных землероек до людей. Когда дрейфующие части Пангеи столкнулись, поднялись Гималаи и Альпы, и тридцать пять миллионов лет назад мир стал неуклонно остывать, приближаясь к плейстоценовому ледниковому периоду последних нескольких миллионов лет. Совсем недавно мы вошли в новый период истории — «антропоцен», как назвал его лауреат Нобелевской премии Пауль Крутцен[67]. Человек стал значительной геологической силой, способной изменить (сознательно или нет) ход истории планеты. Нынешние заметные проявления этих способностей — изменения климата и шестое вымирание. Однако не все такие изменения отрицательны. Люди могут также прогнозировать и защищать. Будущее Земли в значительной степени находится сейчас в наших руках.
Глава 13
Зачем нужна геология
Я надеюсь, что предыдущие двенадцать глав открыли окно в многогранный мир науки о Земле. Эта область зародилась задолго до того, как придумали слово геология — как чисто практическое стремление найти и извлечь полезные для человека материалы: кремень и обсидиан для оружия, гематит (минерал железа) для первых мелков и красок для раскрашивания тела, глину для гончарного дела, железо и медь для инструментов и украшений. Сегодня почти все, чем мы пользуемся в повседневной жизни, поступает к нам из недр Земли, и геология играет ключевую роль в нашем ненасытном стремлении к материалам и энергии. Однако геонаука вышла далеко за рамки практической пользы. В самом широком смысле это сочетание исследований атмосферы, океанов, твердой поверхности Земли и даже других планет солнечной системы. Возможно, это самая междисциплинарная из всех наук, объединяющая усилия математиков, физиков, химиков, инженеров и биологов. Все эти ученые в конечном итоге преследуют одну цель — лучше понять природные процессы, идущие на Земле. Они могут заниматься узкими полевыми исследованиями или какой-нибудь масштабной темой вроде тектоники плит, но все они постоянно обнаруживают новые сведения о том, как работает наша планета. При этом постоянно появляются новые дисциплины — например, развивающаяся область биогеохимии, которая, как следует из названия, находится на стыке химии, биологии и геологии. Причина, по которой сегодня важна наука о Земле, заключается в том, что в этой сфере лежат ключи к пониманию многих насущных проблем, стоящих перед обществом.
Что это за проблемы? Их много, но самыми важными являются доступность энергии и минеральных ресурсов; доступ к пресной воде; изменения климата; увеличение кислотности океанов; экологическая стабильность сельского хозяйства; поддержание биоразнообразия. Многие из этих вопросов взаимосвязаны, и некоторые из них уже затрагивались в этой книге. Вы можете сказать, что последние два пункта — за пределами компетенции наук о земле, и будете отчасти правы. Однако для решения этих проблем геонауки тоже нужны. Например, палеонтологи обладают собственным взглядом на современное биоразнообразие, поскольку знают об эволюции и вымираниях. Для решения многих проблем сельского хозяйства требуется разбираться в почвоведении и понимать процессы эрозии — но и то, и другое является неотъемлемой частью наук о Земле. Как я постоянно пытался подчеркнуть, чтобы осознавать функционирование Земли, расшифровывать ее историю и прогнозировать будущее, важно иметь целостное представление о всей планете. Эта идея не нова, но широкое признание она получила только в последние десятилетия. Становится все яснее, что между различными земными процессами существуют связи, которые на первый взгляд не очевидны: например, океанографам, чтобы понять химию океана, сегодня нужно знать химию атмосферы, минералогию и выветривание наземных горных пород, а палеонтологи для понимания палеонтологической летописи должны быть знакомыми с тектоникой плит, химией атмосферы и изменениями химии океана. Изолированно рассматривать отдельные части Земли уже нельзя.
Это представление хорошо иллюстрирует минералогия. Ее часто считают сухой дисциплиной: целые поколения студентов-геологов вынуждены изучать свойства различных минералов, чтобы научиться их идентифицировать, и иногда они задаются вопросом, какой во всем этом смысл. Когда я был студентом, у нас на факультете провели знаменитый (или, возможно, печально знаменитый) экзамен: проверка белых минералов. Все предложенные образцы были белыми, и многие из них являлись редкими белыми разновидностями минералов, обычно имеющих другой цвет; от нас требовалось идентифицировать минералы не по цвету, а по другим характеристикам. Это было непросто. Экзамен был призван подчеркнуть, что для определения минерала нужно рассматривать все признаки образцов, но мы все равно задумывались, есть ли толк от такого упражнения. Однако в 2008 году Роберт Хейзен из Института Карнеги в Вашингтоне (округ Колумбия) и его коллеги выдвинули поразительное предположение, которое вызвало всплеск интереса к минералогии, и теперь, возможно, будущие поколения студентов будут по-новому смотреть на эту отрасль; оно также ставит минералы в основу концепции Земли как единого целого. Хейзен и его коллеги заявили, что минералы эволюционировали вместе с самой Землей.
Ведутся споры, правильно ли применять слово «эволюция» к минералам. Однако Хейзен и его сотрудники отметили, что в материале, образовавшем астероиды и планеты, насчитывается всего примерно шестьдесят различных минералов[68] (это известно по исследованиям метеоритов). На ранних стадиях развития Земли — с помощью таких процессов как плавление, вулканизм, метаморфизм, химическое разделение внутри планеты, а также образование океанической и континентальной коры — их число выросло примерно до 1500. Сегодня их насчитывается примерно 4300[69], и авторы считают, что основной причиной является эволюция жизни. Разнообразие минералов увеличивалось по мере того, как жизнь и планета эволюционировали вместе в течение геологического времени. Это новый и интересный подход к минералогии.
На первый взгляд может показаться удивительным, что жизнь и минералы так тесно связаны. В периодической таблице есть девяносто два различных элемента[70], и в принципе они могут объединяться, образуя практически бесконечное число сочетаний. Однако соединения, которые мы называем минералами, образуются при весьма специфических условиях: особенно важны температура, давление и концентрация различных химических элементов в окружающей среде. На ранних стадиях существования Земли материал, который накапливался на нашей планете, попадал в новые, весьма различные
