Факультет

Студентам

Посетителям

Предыстория гипотезы развития Земли

Вопрос о том, как возникла и как развивалась наша планета, привлекал к себе много умов, но первым его блестящую комплексную разработку дал немецкий философ Кант.

Выдвинутая им и позднее самостоятельно французским ученым Лапласом гипотеза основывалась на представлении: Земля — огненный, постепенно остывающий шар. Гипотеза Канта—Лапласа господствовала в течение почти двух веков и оказала большое воздействие на развитие всего естествознания вплоть до нашего времени.

Затем эта «горячая» гипотеза уступила место «холодной», метеоритной гипотезе, предложенной в 1900 году американскими учеными Мультоном и Чемберленом, согласно которой Земля никогда не была раскаленной. Позднее эту гипотезу развили дальше наш выдающийся ученый О. Ю. Шмидт и американский — Юри.

У каждой из этих гипотез свои недостатки и свои достоинства. Однако есть у них один общий момент, который важно отметить: обе они не могут объяснить существующие различия материковой и океанической коры.

Известно, что в пределах материков земная кора состоит из двух частей: верхней — гранитной и нижней — базальтовой, каждая мощностью 15—20 км. В океанах же, да и то, очевидно, не повсеместно, она представлена лишь пятикилометровым слоем базальтов, лежащих, как и в зоне материков, на перидотитовом ложе, т. е. гранитная часть коры под океанами отсутствует.

Название базальтовой и перидотитовой частей земных недр принимается условно, так как их состав известен лишь в общих чертах: на поверхность они не выхолят, а бурением еще не вскрыты. Однако есть полное основание считать, что под кислыми породами гранитной оболочки имеются основные (в том числе базальты) и ультраосновные (в том числе перидотиты) породы. Об этом говорят данные геофизики и анализ вулканической деятельности.

Посмотрим, почему эти факты не могут быть объяснены с позиций старых гипотез.

По Канту—Лапласу Земля — огненный шар, постепенно остывающий и отдающий тепло в пространство. Хорошо известно сравнение этого процесса с процессом образования шлака в доменной печи: легкие компоненты, застывая, всплывают наверх — возникает земная кора, а тяжелые опускаются вниз. Ну а как же возникали участки коры, лишенные гранитов? Сторонники гипотезы объясняли это так: остывая, кора собирается в складки в определенных зонах, при этом оголяя другие участки. Казалось бы, все ясно — ясно, если бы не данные геофизики, убедительно говорящие, что при малых масштабах остывания (которые только и возможны для Земли) вообще никаких складок образовываться не могло, а тем более не могли оголяться за счет этого грандиозные зоны океанических впадин.

Аналогичная проблема фактически не решена еще и метеоритной гипотезой, объясняющей возникновение Земли путем слипания космических частичек.

В самом деле, если земная кора (как и вся Земля — по этой гипотезе) метеоритного происхождения, то непонятно, каким образом между отдельными ее участками возникли такие колоссальные различия, ведь не могло же метеоритное вещество в зависимости от состава накапливаться в строго определенных местах — либо только на материках, либо только в океанах.

Еще на заре своей истории человек пытался проникнуть в сущность наблюдаемых им природных явлений, дать им какое-то толкование. И теперь, когда мы знакомимся с представлениями о Земле наших далеких предков, нельзя не удивляться прозорливости древних, которые, основываясь часто на одной лишь логике, еще в 1 веке до н. э. делали очень верные предположения. Так, они считали, что недра Земли расплавлены, доказывая это наличием вулканов и горячих источников, что острова подняты подземным огнем или отделились от суши в результате землетрясений. Но эти представления не получили своего дальнейшего развития, так как наступила эпоха средневекового застоя, который в области воззрений на Землю длился, пожалуй, еще дольше, чем в естествознании в целом. Лишь в XVII веке начинает по крохам возрождаться научное представление о Земле. Иными словами, потребовалось несколько веков, чтобы сначала датчанин Стено, а затем француз Декарт, немецкие ученые Лейбниц (XVII в.), Бух, Гумбольдт и наш великий Ломоносов (XVIII в.) снова заговорили о подземном огне, как о причине причин всех земных явлений.

Однако, не зная действительной структуры Земли, ученые тех времен обычно считали, что «огонь» находится где-то неглубоко, почти под ногами, благодаря чему «сферы земные» легко взаимодействуют со «сферами небесными», что приводит к возникновению вулканов, гор и долин. Такое упрощенное понимание земных процессов в значительной степени объяснялось грузом библейских идей, согласно которым развитие Земли происходило весьма быстро; ведь по Библии со дня сотворения мира прошло всего лишь 6 тыс. лет! (В действительности же возраст Земли исчисляется миллиардами лет.) Представление о быстром развитии Земли привело к тому, что была отвергнута мысль о создании неровностей земной поверхности действием воды, так как это казалось слишком медленным для Земли, существующей всего лишь несколько тысячелетий. Иными словами, считалось, что все земные явления обусловлены лишь внутренними силами, внешние же силы в расчет не принимались. Но наряду с такими представлениями высказывались предположения (Стено), что горы появляются не только как результат действия внутреннего огня, но и создаются путем обрушения соседних участков. Стено придерживался также мнения, что слои Земли, формирующиеся в результате внешних процессов (выветривание, осадконакопление), коробятся подземными силами, т. е. он не видел непреодолимых препятствий для взаимодействия внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил. Но эта очень верная мысль не разрушила стену между теми, кто признавал созидающими лишь силы эндогенные, и теми, кто считал единственно действенными внешние факторы,— стену столь высокую, что сторонники противоположных точек зрения длительное время просто не видели того, что делается по другую сторону этого сооружения. Так возникли два враждующих лагеря — вулканисты и нептуписты (как известно, в древнеримской мифологии Вулкан — бог огня, а Нептун — моря).

В ходе борьбы двух направлений нептунисты получили поддержку химиков, которые после долгой и упорной работы наконец хорошо разобрались в процессе образования солей. Это позволило нептунистам еще больше «заострить свой трезубец». И тогда действием воды они стали объяснять буквально все: образование песка, речных и морских галек, считая их сгустками соли, возникновение наклона слоев (будто бы в результате неправильной кристаллизации солей), возникновение гор (будто бы участков, уцелевших от размыва). Даже огнедышащие вулканы они объясняли не внутренними процессами, а лишь простым горением угля, нефти, серы или, как, например, считал Майлье, масла и жира. Наивысшего развития это направление достигло в конце XVIII — начале XIX века благодаря блестящему лекторскому таланту профессора Оренбургской горной академии (Германия) Вернера, создавшего свою школу, яростно сражавшуюся с вулканистами.

Однако как только ученики Вернера — Леопольд фон Бух и Гумбольдт — соприкоснулись с природой, они вынуждены были отказаться от крайностей воззрений своего учителя, который даже граниты и базальты считал осевшими из воды.

С точки зрения современного состояния науки взгляды естествоиспытателей XVIII — начала XIX века (не говоря уже о более древних) можно рассматривать только как первые разрозненные звенья возникших позднее концепций.

Лишь в двадцатых годах XIX века французский геолог Эли де Бомон сделал серьезную попытку систематизировать имевшиеся данные о земных процессах. Правда, и он, в стремлении обобщать, давал иногда преувеличенные, фантастические оценки природным явлениям. Но тем не менее основные идеи, высказанные им, были для того времени передовыми.

Его заслуга состоит в том, что, наследуя идеи Лейбница, Канта и Лапласа, он впервые применил их к механике земной коры, предположив, что при остывании Земли и сокращении ее размеров должны возникать тангенциальные (т. е. боковые) напряжения сжатия. Это должно было привести, по мнению Бомона, к возникновению в рельефе поднятий, правда, не имевших вначале характера гор, так как только тогда, когда напряжения достигали определенного предела, происходило раздробление земной коры и выпячивание отдельных ее участков, приводившее к возникновению гор.

Так, в представлениях о механизме земных процессов возникло новое направление — контракционизм (от латинского слова contractio — сжатие), которое в конце XIX — начале XX века чрезвычайно окрепло благодаря усилиям блестящей плеяды уже не просто естествоиспытателей, а геологов — Дана (США), Зюсса, Кобера (Австрия), В. А. Обручева. На основе обширных геологических исследований они нарастили «мясо» фактов на теоретический костяк гипотезы Бомона.

По мере того как выяснялись коренные различия между равнинами и горами, раскрывалось своеобразие океанических впадин, совершенствовалась и гипотеза. В рамках ее, затем, правда, превзойдя их, родилось учение о геосинклиналях, начало которому в 1859 году положил американский геолог Холл.

Геосинклинальные зоны (термин, впервые введенный в 1873 году американцем Даном) — узкие и длинные участки, для которых свойственно на первом этапе длительное прогибание, сопровождающееся накоплением мощных толщ (10—20 км) осадков, а на втором — подъем, сопровождающийся горообразованием.

Однако наряду с этим были факты, которые не укладывались в рамки коктракционной гипотезы. Но, несмотря на это, она господствовала еще длительное время.

Правда, все чаще и чаще стали раздаваться голоса, что гипотеза не может удовлетворительно объяснить многие явления. Среди этих голосов обращало на себя внимание высказывание американского исследователя Дэттона, который, хотя и говорил, что характер сил, вызывающих образование возвышенностей, продолжает оставаться совершенно невыясненным, но все же был склонен думать, что одна из причин этого — «постоянное расширение или уменьшение плотности подземных магм».

Высказав иную, чем контракционисты, мысль о причинах горообразования, Дэттон поколебал их позицию уже тем, что доказал право на существование иной концепции. Это был сильный удар по господствовавшим тогда представлениям.

Вторую брешь в воззрениях контракционистов пробила пульсационная гипотеза. Ее сторонники — зарубежные геологи Ротплатц, Бухер и советские М. А. Усов, В. А. Обручев, — опираясь на факты, предполагали, что сжатие господствует лишь на определенных этапах и то не повсеместно. В противоположность контракционистам они считали основными движения вертикальные, а не горизонтальные. Особенно последовательно эта концепция была разработана М. М. Тетяевым и В. В. Белоусовым.

Гипотезы «пульсистов» и сторонников преобладания вертикальных движений господствуют и поныне. Они исходят, казалось бы, из вполне справедливого положения: раз главные различия в строении отдельных зон Земли это различия между ее внутренними и внешними сферами, то основные движения должны быть вертикальными, связанными с перераспределением вещества между ними. Горизонтальные движения в этом случае являются производными от них, им подчиненными.

Так, шаг за шагом контракционизм сдавал одну позицию за другой. В конце концов от этой гипотезы остался лишь колоссальный фактический материал, который значительно расширил наши представления о коре и подкоровом веществе Земли, материках и океанах.

Однако, сыграв положительную роль, пульсационная гипотеза вскоре сама стала тормозом дальнейшего развития представлений о Земле.

Действительно, если в земной коре преобладают вертикальные движения, то материки должны быть навечно «привязанными» к своим местам.

Но с этим основным положением «фиксистов» (сторонники неизменности положения материков) находится в противоречии установленный естествознанием широко известный факт нахождения общих видов растений и животных в зонах, разделенных теперь океанами.

Стремление устранить это противоречие между неоспоримым фактом природы и теоретическими построениями «фиксистов» породило так называемую «гипотезу мостов».

В ней выдвинуто предположение о появлении время от времени соединявших материки узких участков суши, по которым якобы и шло переселение животных и растений.

Построения этой гипотезы выглядят внешне убедительными в применении лишь к северу Атлантического и Тихого океанов, где материки подходят один к другому весьма близко и действительно могли иметь континентальные связи. Однако «концепция мостов» выглядит крайне искусственно при анализе связей на просторах Индийского и Северного Ледовитого океанов, а особенно между многими тысячами тихоокеанских островов, так как с точки зрения геофизики невозможно объяснить возникновение и исчезновение участков суши в пределах громадных океанических впадин с глубинами 4—5 и более километров.

Другие ученые: в свое время — Зюсс, а позднее А. Д, Архангельский и В. В. Белоусов — предположили даже, что на месте современных океанов существовали, а затем исчезли не узкие мосты, а целые континенты.

Важнейшим шагом вперед в разрешении вопроса о межматериковых связях явилась гипотеза знаменитого немецкого ученого-геофизика Вегенера.

Идеи мобилизма, то есть подвижности материков, бродили в умах уже несколько веков.

Мобилизм — термин, введенный в 1935 году последователем Вегенера швейцарским геологом Арганом.

Так, француз Пласе еще в 1668 году написал книжку, в которой говорил о разъединении некогда единой суши, объединявшей до «потопа» Америку с Европой и Африкой. Аналогичную мысль высказывал в 1763 году и М. В. Ломоносов.

Однако лишь Вегенер поднял эти идеи до такой высоты, что они захватили своей убедительностью и стройностью широкие круги естествоиспытателей и владели их умами в течение доброй четверти века.

Сущность концепции Вегенера состоит в том, что в середине — конце мезозоя (100—150 млн. лет назад) произошел раскол единого древнего материка (Пангеа), окруженного огромным праокеаном. Возникшие материки на вращающейся с запада на восток Земле под воздействием сил притяжения Луны перемещались к западу (так называемый западный дрейф) с различной скоростью: Северная и Южная Америка быстрее, Европа и Африка медленнее, а Австралия и азиатские острова еще медленнее. В результате «западного дрейфа» «раскрылись» огромные впадины — Атлантический и Индийский океаны, возникли азиатские моря.

Сейчас, 50 лет спустя, конечно, нельзя пунктуально повторять взгляды Вегенера.

Но чтобы с водой не выплеснуть и ребенка, укажем на то, что из положений Вегенера может считаться приемлемым и сегодня. В первую очередь — мысль о подвижности материков.

Под идеи мобилизма в наши дни подведен фундамент бесчисленных геологических фактов и данных палеомагнетизма.

Палеомагнетизм — магнетизм горных порол, дающий возможность восстановить характер магнитных полей древних эпох.

Не вдаваясь в подробности, укажем лишь, что, несмотря на значительное несовершенство палеомагнитного метода, с его помощью все же удалось выяснить, что как положение полюсов, так и взаимное положение материков значительно изменилось.

Важное подтверждение мобилизма — наличие разорванных биологических ареалов.

Из биологии известно, что ареал (место обитания) каждого вида первоначально един. Поэтому если сегодня один и тот же вид животных или растений встречается на противоположных берегах океана, то можно предположить, что эти берега некогда были связаны. А так как «гипотеза мостов» не может объяснить эти связи, то, очевидно, они обусловлены другими причинами.

Но почему вегенеровский вариант мобилизма все-таки потерпел крах? Потому, что ни Вегенеру, ни его последователям так и не удалось объяснить «западного дрейфа» материков; предложенные им для этого силы притяжения Луны оказались явно недостаточными. Также весьма слабым, местом вегенеровских построений является проблема Тихого океана.

Вегенер был сторонником, к сожалению, и до сего времени довольно широко распространенного представления, что этот гигантский бассейн — первичный океан, возникший на заре геологической истории Земли. Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны — образования вторичные, появившиеся в сравнительно недавнее время. Однако напрашивается вопрос, почему этот «первозданный океан» в нашу эпоху живет столь бурной (вулканизм, землетрясения) жизнью, которая свойственна молодым формирующимся зонам? Почему именно в нем коралловые постройки, расцветающие, как известно, на наиболее подвижных участках коры, получили максимальное развитие? Наконец, почему в нем не найдены (их, очевидно, там и нет!) отложения древнее мезозойских?

Но дело не только в этом. Признав Тихий океан изначальным, невозможно ни объяснить транс — и внутриокеанических связей в животном и растительном мире, ни найти причины существования здесь двух типов земной коры — материковой и океанической. В то же время для «вторичных» океанов все это легко объяснимо именно с позиций вегенеровского мобилизма.

Эти недостатки, органически присущие вегенеровской гипотезе, подорвали ее основы.

Подведем итог. Имея в виду, что контракционизм себя фактически изжил, хотя отдельные его сторонники встречаются и ныне, можно считать, что представления современной геологии об эволюции земной коры сводятся к двум противоположным концепциям.

Одну из них развивают В. В. Белоусов, Н. С. Шатский и другие, которые в своих построениях исходят из неподвижности материков и неизменности их положения. Наш известный ученый Б. Л. Личков, южноафриканский геолог Дю Тойт и другие придерживаются иной точки зрения, считая кору Земли подвижным образованием, части которого могут с течением времени перемещаться.

Однако весь комплекс геологических, тектонических и биологических явлений, связанных с величайшим земным образованием — Тихим океаном, не может быть объяснен ни той, ни другой концепциями.

Поэтому назрела и некоторым кажется очевидной потребность в такой гипотезе развития Земли, на базе которой можно было бы дать однозначное и комплексное объяснение многим проблемам естествознания.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: