В середине семнадцатого века Джеймс Ашер, весьма уважаемый ученый и прелат Англиканской церкви, широко известный в Ирландии и Англии, вычислил, что Земля была сотворена в 4004 году до нашей эры. Он пришел к этому заключению, тщательно изучив и дословно истолковав хронологию родословных Ветхого Завета. Следуя освященной временем традиции таких исследований, другие ученые его времени, — не утруждая себя поиском иных методов определения возраста Земли, — проверили расчеты Ашера. Они признали, что он правильно определил год, но можно было добиться куда большей точности: оказывается, Земля была сотворена в 9 часов пополудни 26 октября 4004 года до н.э.!

До сих пор геологические факультеты некоторых университетов в знак иронического уважения к Ашеру отмечают 26 октября день рождения Земли. Однако на самом деле Земля в миллион раз старше, чем вычислил достопочтенный Ашер. Ее истинный возраст равен четырем с половиной миллиардам лет. Ученые же начали осознавать всю безмерность геологического времени, когда после опубликования трудов Ашера минуло более столетия.

Ветхий завет сообщает, что Земля была сотворена за семь дней. Большинство геологов полагает, что даже Бог не смог бы выполнить такую задачу за столь короткое время. Тем не менее, это событие должно было произойти довольно быстро (в геологическом смысле). А насколько быстро — это очень важно, поскольку куски вещества, которые скапливались и слипались в комья, образуя Землю, несли с собой кинетическую энергию, и по мере того как эти обломки сталкивались с разрастающейся Землей, их кинетическая энергия превращалась в теплоту. Количество теплоты, накапливавшееся в недрах быстро растущей Земли, вместо того, чтобы излучаться с поверхности в космическое пространство, и определяло, насколько горячей была Земля в конце первоначального периода ее образования за счет захвата вещества первоначального газопылевого скопления. Чем быстрее протекал этот процесс, тем больше тепла сохранялось и накапливалось в новообразованной Земле и тем горячее становилась она. Без сомнения, первоначальная Земля была очень горячей, хотя об этом этапе ее истории у нас очень мало информации. Была ли внешняя часть Земли полностью расплавлена? Был ли на Земле магматический океан, аналогичный океану, который, по мнению многих геологов, существовал на Луне? Была ли когда-либо вся Земля в расплавленном состоянии?

Метеориты — гораздо более обычное явление, чем вам, возможно, кажется. Количество образцов в какой-нибудь частной или общественной коллекции достигает нередко нескольких тысяч и постоянно возрастает. Большинство «падающих звезд», прорезающих ночное небо в ясную погоду, представляет собой крошечные метеориты, нагретые до температуры белого каления в результате трения о воздух, которые полностью сгорают в атмосфере, не долетая до поверхности Земли. Лишь немногие из них достигают поверхности. Каждый год на континенты падают десятки тысяч метеоритов, вероятно более 100 000, и еще большее количество падает в океаны. Большая часть их имеет очень маленькие размеры, и они никогда не распознаются как метеорные частицы. Те, которые были найдены и собраны, имеют размеры от горошины до более редких кусков величиной с футбольный мяч, а иногда и гораздо крупнее. С ростом населения Земли все большая доля упавших метеоритов немедленно распознается и подбирается. Некоторые из них иногда попадают даже в автомобили или дома.

Выше уже было упомянуто, что возраст Земли несколько миллиардов лет. Это современное представление. Убеждение Джеймса Ашера, теолога, который на основании Библии вычислил, что Земля была сотворена в 4004 году до н.э., продержалось вплоть до девятнадцатого века. Некоторые и сегодня игнорируют неопровержимые научные доказательства и уверяют, что библейские легенды излагают истинную историю сотворения и дальнейшего развития Земли.

Ныне принятый наукой возраст Земли в 4,5 миллиардов лет был установлен только в середине 1950-х годов. Точное определение возраста Земли является весьма специфической научной задачей, но в сущности оно исходит из того факта, что естественно встречающиеся радиоактивные изотопы распадаются с постоянной скоростью. Если эта скорость для конкретного изотопа твердо установлена, то можно сосчитать количество продуктов его распада, которое накопилось в образце горной породы со времени ее образования, на основании чего можно вычислить возраст породы.

Хотя мы знаем, когда возникла Земля, следующая глава ее истории, в сущности, пуста. Ибо почти 600 миллионов лет после возникновения нашей планеты в ее летописи отсутствуют записи, соответственно представленные образцами горных пород. Древнейшие из обнаруженных пород найдены в Северо-западных территориях Канады. На основе анализа содержащихся в них изотопов свинца было установлено, что их возраст несколько превышает 3,9 миллиарда лет. Эти породы подверглись сильному метаморфизму, и поэтому трудно сказать что-либо определенное об их происхождении. Но тем не менее они не так уж сильно отличаются от многих других континентальных пород гораздо более молодого возраста. Таким образом, мы знаем, что уже 3,9 миллиарда лет назад существовали по меньшей мере какие-то фрагменты континентальной коры.

Первым крупным подразделением геологического времени является архейская эра. Этот очень длинный отрезок времени от момента образования Земли до приблизительно 2,5 миллиарда лет назад занимает около 44 процентов всей истории нашей планеты. Конечно, геологическая временная шкала является всего лишь конструкцией ученых, и в течение архея, вероятно, произошло много событий, которые — будь они нам известны — могли бы дать основание для дальнейших подразделений. Но несмотря на ее длительность, мы знаем очень мало об архейской истории. Отчасти это связано с тем, что лишь малая часть современной поверхности Земли сложена породами архейского возраста. Мы уже видели, что не сохранилось никаких пород, относящихся к первым 600 миллионам лет архея.

«Чудо жизни» — таково название книги палеонтолога Стивена Джея Гулда из Гарвардского университета об эволюции жизни на Земле. Вдохновила его на это название классическая кинокартина «Это чудесная жизнь», и до чего же это название подходит к книге! В своей книге Гулд описывает удивительное разнообразие жизни, которое возникло в результате того, что теперь принято называть Кембрийским взрывом, и следует тем хаотическим путям, по которым она развивалась. Внезапно окаменевшие остатки живых существ в осадочных горных породах, весьма редкие до этого момента, расцветают великим изобилием видов. Некоторые из них были столь странными, что поражают воображение и по сей день. Как они двигались? Что ели? Но несмотря на Великий Кембрийский взрыв, жизнь на Земле зародилась намного раньше, вероятно, более, чем за два миллиарда лет до этого. Именно к этим самым первым смутным ее проявлениям, относящимся иногда даже к раннему архею, мы сначала и обратимся.

Хотя 3,5 миллиарда лет — это очень долго по любым стандартам, стоит вспомнить, что речь идет о времени спустя один миллиард лет после возникновения Земли. Более чем пятая часть всей земной истории уже прошла. Одной из причин отсутствия распознаваемых органических остатков старше 3,5 миллиарда лет является тот факт, что сохранилось очень мало пород старше этого возраста, а старше 3,9 миллиарда лет — и вовсе никаких. Кроме того, все существующие раннеархейские породы прошли через несколько эпизодов метаморфизма, которые могли уничтожить в них всякие следы жизни, если они и были. Тем не менее существуют намеки на то, что живые организмы могли существовать значительно раньше, чем 3,5 миллиарда лет назад. Признаки этого содержатся в древних, имеющих возраст 3,8 миллиарда лет осадочных породах из Западной Гренландии, которые упоминались в предыдущей главе. За свою долгую жизнь эти осадки были погребены на большую глубину, подверглись сильному нагреванию и метаморфизму и в конце концов снова оказались поднятыми и эксгумированными, так что сегодня они снова оказались на поверхности.

Самые древние ископаемые остатки живых существ имеют возраст 3,5 миллиарда лет. Они найдены в осадочных породах северо-западной Австралии и представляют собой микроскопические одноклеточные организмы, похожие на бактерий, которые очень напоминают современную группу, известную под названием цианофитов, или сине-зеленых водорослей. Эти остатки имели форму ниточек, образованных цепочкой соприкасающихся друг с другом клеток. Породы, в которых они встречаются, представляют собой тонкослоистые осадки, сложенные главным образом кремнем или кварцитом (тонкозернистый агрегат зерен кварца), который, по-видимому, был отложен в мелководной среде, возможно в лагуне. Несмотря на свою простоту, эти ископаемые обнаруживают значительное разнообразие своей морфологии, что позволяет предположить, что образовались они задолго до отложения этого конкретного осадка.

Как и архей, протерозойская эра длилась почти два миллиарда лет. К ее концу почти девять десятых из 4,5 миллиарда лет истории Земли уже прошли. Хотя о протерозое мы знаем значительно больше, чем об архее, наши данные все еще очень неполны, особенно в отношении начального периода. Однако протерозойские породы распространены сравнительно широко, особенно в сравнении с породами архея. Мы знаем по найденным в ним остаткам, что строматолиты стали очень распространенными, что содержание кислорода в атмосфере увеличилось и что, как и в наше время, поднимались и затем разрушались горные хребты. Мы даже знаем немного о климате протерозоя. Каковы же источники всей этой информации? Вероятно, настало время рассмотреть некоторые способы, с помощью которых геологи читают записи, имеющиеся в горных породах, пользуясь образцами из протерозоя.

Свидетельства об изменяющемся составе атмосферы, содержащиеся в породах протерозоя, позволяют предполагать, что в течение этой эры происходило резкое возрастание концентрации кислорода. Мы знаем, что содержание его в современной атмосфере, поддерживаемое процессом фотосинтеза, протекающим в растениях, равно 21 объемному проценту, и понятно, что колебания уровня его содержания в прошлом были неразрывно связаны с историей жизни на Земле. Ниже мы рассмотрим интересные и неожиданные последствия изменений содержания кислорода в атмосфере — например, в отношении добычи железной руды для наших металлургических заводов. Особенностью некоторых протерозойских осадочных пород, возраст которых превышает приблизительно два миллиарда лет, является то, что они содержат такие минералы, как пирит (называемый иногда «золотом дураков») и уранинит. По своему химическому составу пирит представляет собой сульфид железа, FeS2, а уранинит, как вы можете догадаться, есть минерал урана.

В геологической летописи протерозоя имеется очень мало фактов, относящихся к его климату. Большая часть нашей информации о климате в последующие периоды геологической истории заключена в ископаемых остатках организмов, так как у нас имеется достаточно хорошее понимание типов среды, в которых процветали многие ископаемые организмы. В этом отношении редкие остатки организмов, живших в протерозое, в основном одноклеточные бактерии, дают мало информации. И тем не менее в некоторых породах протерозоя все же сохранились самые древние свидетельства оледенения, может быть, даже глобального.

Вывод о том, что некоторые типы осадочных пород являются результатом деятельности ледников, основан на принципе актуализма: отложения, связанные с современными ледниками, хорошо изучены и некоторые из их особенностей определяются вполне отчетливо. В древних породах Канады, около озера Гурон, имеющих возраст 2,3 миллиарда лет, встречаются тонкие прослои варвитов — очень мелкозернистых осадков, напоминающие годичные слои осадков, откладывающихся в ледниковых озерах.

А что собой представляли континенты в протерозое? Выше уже отмечалось, что в начале архея они были небольшими и, вероятно, не очень похожими на современные материки. К концу архея уже существовали континенты большего размера, а к концу протерозоя их размеры и физическая природа были уже очень похожи на современные. От долгого периода протерозойской истории сохранилось много следов континентообразующих событий; они свидетельствуют о том, что происходившие тогда процессы не очень отличались от современных. Одним из наиболее документированных примеров этого может служить область Северной Канады, исследованная Полом Хоффманом из Геологической службы Канады.

Насколько нам вообще известно, в течение большей части протерозойской эры на фоне образования континентов, их столкновения и раскола на части в биосфере — этом царстве живых существ — произошло удивительно мало изменений. Даже в начале кембрийского периода континент отнюдь не были раем для развития жизни. Хотя уже существовали морские водоросли, а на континентах, возможно, жили даже некоторые примитивные многоклеточные организмы, поверхность суши была почти совсем пустынной и бесплодной по сравнению с нашим временем.

В предыдущей главе мы узнали, что уже в архее существовали одноклеточные организмы, от которых сохранились редкие остатки. По-видимому, это были бактерии и цианофиты (известные также как сине-зеленые водоросли) — клетки, не имеющие ни ядра, ни других важных внутриклеточных структур, свойственных более развитым формам жизни. Их называют прокариотами. Строматолиты состояли из прокариот; мы уже отметили выше, что они являются, по-видимому, самыми характерными ископаемыми остатками протерозоя. Вплоть до середины протерозойской эры прокариоты были, пожалуй, единственными обитателями морей. Но затем случилось нечто удивительное.

Лет тридцать или сорок тому назад некоторые идеи, высказанные в предыдущей главе, в частности, мысль о том, что в течение протерозоя континенты раскалывались и расходились в стороны или спаивались вместе, многим геологам показались бы просто скандальными. Сегодня такие описания принимаются как должное. В последние годы развитие теории тектоники плит полностью изменило представление геологов о Земле. Прежде чем продолжить наше путешествие по геологической истории, стоит коротко рассмотреть эволюцию самой тектоники плит и наше современное представление о движении континентов по поверхности Земли.

Возрождение идей Вегенера в виде теории тектоники плит произошло главным образом в результате исследований океанского дна, выполненных в 1950-е и 1960-е годы. Во время и после Второй мировой войны Военно-Морской флот США был очень заинтересован в том, чтобы узнать об океанском дне как можно больше. Геологи и геофизики с готовностью включились в эту работу — одни, возможно, из патриотических побуждений, но многие потому, что увидели в интересе Флота золотую возможность узнать больше об океанском дне. В то время это был передовой край науки, ведь дно океанов было практически неведомой территорией. Даже в более позднее время многие геологи любили говорить, что мы больше знаем об обращенной к нам поверхности Луны, чем о морском дне. Флотское начальство оказалось щедрым, и океанографические исследования быстро расширялись. Результаты их по большей части были засекречены, но сделанные открытия подтолкнули науку о Земле к новому и более качественному пониманию протекающих в Земле процессов.

Существование узора магнитных аномалий морского дна и понимание описанного выше процесса их образования окончательно решили проблему континентального дрейфа. Этот термин был быстро заменен в равной степени описательным, но более точным выражением «раздвиг морского дна». 1960-е годы были трудным временем для геологов — развитие идей о расширении морского дна и его последствий некоторые называли даже революцией и сравнивали с подъемом в физике, вызванным появлением теории относительности и квантовой механики. Все следствия факта раздвига морского дна были быстро выведены как теоретиками, пытавшимися объяснить этот процесс математически, так и экспериментаторами, которые, используя все более изощренные приборы, проводили измерения с целью проверки математических теорий. Многие еще недавно малопонятные явления вдруг стали казаться совершенно естественными в контексте теории раздвига дна океанов. Вскоре после этого и раздвиг морского дна, и дрейф континентов были вписаны в более широкую и далеко идущую теорию, которая получила название теории тектоники плит.

Там, где плиты расходятся друг от друга, в земной коре возникают рифты, то есть глубокие трещины. Базальт, наиболее обычный результат расплавления пород земных глубин, поднимается, чтобы заполнить их; как мы видели, именно таким образом образуется морское дно. Расходящиеся границы плит встречаются большей частью в океанах. Как ни парадоксально это может показаться с первого взгляда, рифты, проявляющиеся в рельефе Земли как долины или впадины, часто находятся как раз в осевой части океанических хребтов, представляющих собой широкие топографические поднятия. Океанические хребты возникают в результате поднятия вещества мантии и сопутствующих термодинамических процессов. По мере того как вновь образовавшаяся кора отодвигается в стороны от хребта, она охлаждается, сжимается, уплотняется и опускается на меньшую высоту. Глубина океана здесь увеличивается приблизительно в два раза, от 2,5 километра до пяти, считая от осевой линии хребта до более древних частей океанского дна, далеко отстоящих от района раздвига плит.

Если постоянно возникает так много нового морского дна, а Земля не расширяется (и существует достаточно доказательств этого), тогда, чтобы компенсировать этот процесс, что-то на глобальной коре должно разрушаться. Именно это происходит на окраинах большей части Тихого океана. Здесь литосферные плиты сближаются, и на их границах одна из сталкивающихся плит погружается под другую и уходит глубоко внутрь Земли. Такие участки столкновения плит называются зонами субдукции (погружения, подныривания одной плиты под другую); на поверхности Земли они отмечаются глубокими океаническими рвами (желобами) и активными вулканами. Грандиозные цепи вулканов, образующие так называемое огненное кольцо, протянувшееся вдоль берегов Тихого океана, — Анды, Алеутские острова, а также вулканы Камчатки, Японии и Марианских островов — все они обязаны своим существованием явлению субдукции.

Разлом Сан-Андрэас в Калифорнии является, подобно Гималаям и среднеокеанским хребтам, границей плиты. Города Лос-Анджелес и Сан-Диего, лежащие западнее этого разлома, располагаются на Тихоокеанской плите и движутся в том же направлении, что и остров Гавайи, в то время как город Беркли, находящийся к востоку от разлома, движется вместе с Нью-Йорком и Майами на Северо-Американской плите. Границы между плитами, которые проходят по разломам, подобным разлому Сан-Андрэас, были названы трансформными разломами; они встречаются главным образом в океанах, соединяя между собой сегменты раздвигающихся хребтов. Именно они являются причиной того, что края плит имеют зигзагообразную форму. Около таких разломов нет ни схождения (сближения), ни расхождения (раздвига) плит; они просто движутся мимо друг друга. Если попробовать изобрести тектонику плит, разбив внешнюю оболочку шара на куски, которые заходили бы друг под друга на одних границах и обновлялись бы на других, то обнаружится, что особые формы, похожие на трансформные разломы, — это просто геометрическая необходимость.

Из вышесказанного можно было бы сделать вывод, что внутренние части плит являются в геологическом плане спокойными областями земной коры, и по большей части это так и есть. Тем не менее есть и исключения. Например, при взгляде на карту Тихого океана сразу же бросается в глаза, что внутри Тихоокеанской плиты, вдалеке от ее краев, очень много островов. И все они являются вулканами. Многие из них уже неактивны («потухшие вулканы»), а некоторые даже целиком заросли кораллами, но все они образовались в результате вулканизма.

Но как возможна вулканическая активность в таком удалении от границ плит? Гавайские острова являются в этом отношении поучительным примером. Подобно многим другим островным группам в океанах они расположены цепочкой. В сущности, если обозначить на карте и подводные вулканы, то получится очень длинная и действительно впечатляющая цепь, простирающаяся от собственно Гавайских островов до Алеутского рва.

Помимо того что многие из океанических вулканических островов являются очень приятным местом для посещения, эти острова и сопровождающие их «хвосты», образованные горячими точками, особенно полезны для геологов, поскольку они фиксируют места расположения плиты во время ее прохождения над неподвижным источником лавы. Поэтому они позволяют как бы прокрутить назад запись процесса расширения морского дна и реконструировать географию континентов и океанских бассейнов в далеком прошлом. Поскольку плиты обладают жесткостью, положение Тихоокеанской плиты, скажем, пятьдесят миллионов лет назад можно определить, передвигая ее так, чтобы вулканы, которым пятьдесят миллионов лет, оказались на месте расположения ныне действующего вулкана, например, сегодняшнего острова Гавайи.

В предыдущих главах много говорилось о времени. Геология является, в сущности, исторической наукой и поэтому время имеет в ней первостепенное значение. Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад, Атлантический океан начал открываться около 200 миллионов лет назад, динозавры вымерли 66 миллионов лет назад. Все эти утверждения содержат вполне точные даты важных событий в истории Земли. Как можем мы быть уверенными в том, что они верны?

Древние греки и римляне вывели из своих наблюдений над природой, что осадочные породы образовывались в течение долгих промежутков времени.

Для геологов главным судьей-хронометристом является радиоактивность горных пород. К счастью, существует много естественно встречающихся радиоактивных изотопов, обладающих свойствами, делающими их полезными для решения задач геологической хронологии. Их важность нельзя переоценить. Только благодаря им появилась возможность составить историю Земли, которая рассказывается в этом разделе сайта.

Как же можно использовать свойство радиоактивности для определения возраста горных пород или для оцифровки временной шкалы? Тема эта является весьма сложной и специальной. Тысячи научных статей и много книг были написаны об этом предмете. Здесь мы можем дать читателю лишь краткий очерк, приведя несколько примеров. Но основная предпосылка метода, в сущности, очень проста. Радиоактивные изотопы распадаются с постоянной скоростью. В этом отношении они совершенно аналогичны обычным часам. Мы знаем, что каждую минуту часы отстукивают шестьдесят секунд. Мы также знаем, что в любом образце горной породы, который содержит уран, около полутора процентов этого урана распадается, образуя свинец, каждые 100 миллионов лет. Измеряя количество урана, которое распалось в течение жизни какого-нибудь определенного образца (или, наоборот, количество свинца, образовавшегося в результате распада), можно определить возраст образца.

Во многих случаях удается определить возраст породы без прямого измерения количества «родительского» и «дочернего» изотопов. Это особенно полезно для осадков, которые, как показано выше, зачастую не подходят для прямого измерения возраста. Возраст осадков можно определить косвенным способом, притом иногда вполне точно, используя окаменелости.

Окаменелости — это сохранившиеся остатки живых организмов. Иногда они представляют собой просто отпечатки мягких тканей, не полностью разложившихся, как в случае многих растительных остатков. Но чаще это твердые части организмов — раковины, зубы, кости. К сожалению, во всех таких остатках обычно отсутствуют радиоактивные изотопы в количествах, достаточных для применения изотопных методов датировки; во всяком случае, первоначальный химический состав ископаемых остатков бывает совершенно изменен циркулирующей водой спустя долгое время после их отложения, при этом слабо повлияв на их внешний вид.

После того как в двух последних главах мы отвлеклись на тектонику плит и геологическое время, пора возвратиться к моменту геологической истории Земли, где мы ее оставили, а именно к концу протерозойской эры. Следующим крупным подразделением геологического времени является палеозойская эра, которая началась кембрийским периодом около 540 миллионов лет назад. Для порядка следует отметить, что остается некоторая неопределенность в отношении точного возраста границы между протерозоем и кембрием. Даже последние оценки ее колеблются между 530 и 600 миллионами лет. Такая изменчивость является составной частью естественного прогресса науки, а отнюдь не признаком слабости научного подхода, как думают некоторые. Причины этой неопределенности лежат как в технических трудностях датировки пород, так и в поисках подходящих образцов, характеризующих эту границу (поскольку не все породы могут быть датированы).

Окаменелости, используемые геологами для прослеживания путей эволюции и реконструкции моделей климата Земли, дошли до нас в различных формах. Некоторые остались почти неизменными по сравнению с их первоначальным состоянием, как, например, скелеты саблезубых тигров, открытые в смоляных карьерах около Ла-Бриа в районе Лос-Анджелеса, но большей частью они в разной степени изменены химическими реакциями при сохранении внешнего вида. Наиболее распространенными окаменел остями являются твердые части животных, сложенные обычными минералами, — кости или зубы, состоящие из фосфатных минералов, и раковины, сложенные карбонатом кальция. Мягкие ткани обычно разлагаются слишком быстро, чтобы от них что-нибудь сохранилось, хотя в некоторых видах среды осадконакопления они тоже сохраняются. И это большая удача, потому что большинство докембрийских и раннекембрийских животных были мягкотелыми и их остатки имеют критическое значение для понимания природы кембрийского взрыва.

Самые первые организмы, имевшие минерализованные части тела и поэтому оставившие после себя традиционные окаменелости, появились в кембрийский период. Самая ранняя их группа, называемая Томмотианской фауной — по названию местности в России, знаменует собой начало кембрийского взрыва; кажется, что она появилась на страницах каменной летописи в совершенно развитом виде, во всем своем значительном разнообразии и без каких-либо явных предшественников. Но даже эти ископаемые остатки таят в себе нечто загадочное. В силу отсутствия лучшего понимания их истинной природы палеонтологи называют их «мелкими раковистыми ископаемыми». Неясно, являются ли эти объекты — крошечные конусы, круглые уплощенные шляпки, маленькие свернутые кольцом или спиралью раковинки и многие другие — мелкими частями более крупных организмов или большими частями мелких организмов. Они появляются совершенно внезапно в начале кембрия, быстро достигают пика своей численности и разнообразия, затем быстро исчезают, чтобы уступить ведущее место другим животным. Но они все же достигли почти повсеместного распространения — их находят в самых ранних кембрийских породах по всему миру.

Интересной стороной кембрийской истории, относящейся к обсуждаемому вопросу, является то, что быстрое увеличение разнообразия животного мира не ограничивалось животными с твердым панцирем. Если изменившийся состав воды в океанах имел значение для развития скелета и раковин, то это только одна из возможных причин удивительного разнообразия жизни. Хотя традиционное представление об эволюции жизни в кембрии основано на минерализованных остатках организмов, в последнее время большое внимание уделялось более редким остаткам мягкотелых животных. Они сохранились в ряде мест, где геологические обстоятельства мешали их размыву. Вероятно, самой знаменитой является находка в Берджесс-Шэйл, в Скалистых горах, в южной части Британской Колумбии. В одном-единственном карьере в этой толще сланцев были найдены десятки тысяч окаменелостей, демонстрирующих поразительное разнообразие очертаний и телесных форм. Их изучение дало палеонтологам ценнейшую информацию о процессе биологической эволюции. Увлекательнейшей истории открытия и изучения окаменелостей в Берджесс-Шэйл посвящена книга, давшая «Чудо жизни». Ее талантливый автор, уже упоминавшийся С. Дж. Гулд, гарвардский палеонтолог, с энтузиазмом пишет на тему, явно близкую его сердцу. Его книга весьма рекомендуется для всякого, у кого есть пылкое желание узнать больше о разнообразных мягкотелых животных кембрия и их роли в эволюции.

Кембрийский взрыв ввел нас в палеозойскую эру, название которой буквально означает «эра древней жизни». В течение 300 миллионов лет она была свидетелем развития жизни от примитивных существ, сохранившихся в окаменевшем виде в сланцах Берджесс-Шэйл, до рыб, насекомых, пресмыкающихся и, в конце концов, до непосредственных предшественников млекопитающих. Материки и океаны стали к этому времени уже вполне пригодной для обитания живых существ средой. К концу палеозойской эры с ее теплым, благоприятным для жизни климатом широко распространились роскошные болотистые леса — источник многих наших угольных месторождений. Почти весь палеозой большая часть современных южных континентов — Африка, Южная Америка, Австралия, Индия и Антарктида — соединялись, образуя гигантский материк Гондвану. К концу этой эры в результате столкновений между Гондваной и остальными континентами образовалась еще большая масса суши, которую геологи назвали Пангеей и которая включала практически все современные континенты.

В начале палеозоя континенты все еще оставались почти безжизненными. За исключением водорослей, которые к этому времени уже колонизировали сушу и, вероятно, придали влажным районам зеленоватый оттенок, в целом континенты были скорее всего столь же голы, как поверхность Луны. Но к концу эры уже стояли леса, кишели крылатые насекомые, а среди зелени шныряли пресмыкающиеся. В озерах, которыми изобиловала Пангея, было полно рыбы. Развитие этих форм жизни достаточно хорошо известно; это увлекательнейшая история. Повествование продвигается медленно и однообразно, но изредка прочерчивается резкими изменениями.

В предыдущей главе был очень кратко описан кембрийский взрыв. Это событие привело к развитию океанской флоры и фауны, не имевшему прецедента в предшествующей истории Земли. Это было только начало. Очень быстро, если судить по масштабам уже прошедшего времени, появились новые формы жизни.

Как показывает каменная летопись, большую часть палеозоя уровень океана относительно континентов был довольно высок. Но при этом происходили его значительные колебания. Море нередко проникало в глубь континентов, но и периодически отступало. Некоторые особенно хорошо документированные свидетельства изменения уровня моря найдены в породах западной части Северной Америки

Ключ к пониманию того, как изменения уровня моря отмечаются на страницах каменной летописи, очень прост: большинство осадочных пород первоначально было отложено в воде, а все водные бассейны накапливают на своем дне какие-нибудь осадки. Под воздействием дождей и эрозии все породы континентов рассыпаются и сносятся вниз; обломки минералов — результат этого процесса — смываются реками в озера и моря, где оседают в виде слоев осадка. Более того, грубозернистый материал выпадает первым, тогда как более тонкие зерна остаются взвешенными в воде и выносятся дальше в море. Таким образом, тип формирующегося осадка зависит от глубины водного бассейна. Имея в виду эти очевидные принципы, можно многое узнать об изменениях уровня океанов, которые происходили в палеозое.

Осадки, которые отлагались в западной части Северо-Американского континента, верно и более или менее непрерывно фиксируя подъемы и опускания уровня океана, накапливались вдоль так называемого пассивного края, то есть окраины континента, которая полностью лежит в пределах большой плиты, в стороне от области столкновения континентов, субдукции или вулканизма. Таково состояние восточного берега Северной Америки сегодня. Что касается западной части этого континента, то есть данные о том, что в конце палеозоя здесь происходили столкновения с небольшими фрагментами вулканической коры, представлявшими собой нечто вроде островных дуг, которые характеризуют западную часть современного Тихого Океана; в то же время нет признаков крупных столкновений между континентами. На противоположной стороне континента ситуация была резко отличной. В восточной части Северной Америки сохранилось много признаков вулканизма, столкновения континентов и горообразования, происходивших в течение всего палеозоя — часть процесса, соединившего все существовавшие тогда континенты в один сверхконтинент Пангею.

По мере того как в течение палеозоя процессы тектоники плит строили и перестраивали континенты на земной поверхности, достигнув своей кульминации в сборке Пангеи, продолжалась быстрая эволюция форм жизни — почти несомненно под сильным влиянием изменений взаимного расположения суши и моря. Повторяющиеся вымирания и радиация (распространение во все стороны) трилобитов имеют параллели в ископаемой летописи многих других групп организмов палеозоя.

Позвоночные — то есть животные, обладающие позвоночником, вроде нас — не встречаются среди окаменелостей в Берджесских сланцах или в их подобиях в других частях света. Тем не менее они эволюционировали довольно рано. Их первыми представителями в геологической летописи являются рыбы. Фрагментарные окаменелости, которые считаются частями рыб, найдены в осадках, относящихся приблизительно к концу кембрийского периода, а также из ордовика. Эти первые рыбы были хорошо защищенными существами: многие из их окаменелых остатков представляют собой внешние костные пластины. По-видимому, это были обитатели дна, питавшиеся путем фильтрации воды, а не хищники, подобно современным рыбам; у них не было хватательно-кусательных челюстей. К числу немногих потомков этих бесчелюстных рыб, доживших до наших дней, относится минога.

Когда началась мезозойская эра — около 250 миллионов лет назад, — почти все нынешние континенты были объединены в гигантскую массу суши — Пангею, о чем уже рассказывалось выше. Но к ее окончанию, 66 миллионов лет назад — не так уж давно, выражаясь геологически, — география мира выглядела гораздо более похожей на современную. Оставались еще, конечно, значительные различия: Индия представляла собой большой остров, располагавшийся к югу от экватора, и двигалась на север в сторону своего будущего столкновения с Азией, а Австралия все еще была прикреплена к Антарктическому континенту. Но в целом карта мира, каким он был 66 миллионов лет назад, была не такой уж неузнаваемой.