• Главная
• В избранное
• Наш E-MAIL
• Добавить материал
• Нашёл ошибку
• Вниз

В мировом пространстве летит ослепительно сияющая звезда. Повсюду кругом в безмерной дали искрятся мириады других звезд. Но так велики межзвёздные расстояния, что сотни и тысячи миллионов лет длится этот полёт, а далёкие светила по-прежнему сверкают лишь яркими точками.

Вокруг звезды вращаются шарообразные тела разной величины — целая планетная семья. В своём движении через пространство звезда увлекает их всех за собою.

Медленно движется по своей орбите самая крайняя планета — небольшой каменный шар, скованный жестоким холодом мирового пространства. Сюда, на границу планетной системы, на расстояние 5900 миллионов километров, почти не доходит тепло, излучаемое звездой.

Быстро вращаясь вокруг своих осей, движутся четыре огромных шара, окутанные густыми облаками. А за ними, ещё ближе к звезде, кружится маленькая планета красноватого цвета. Песчано-глинистые пустыни покрывают её поверхность. На их красноватом фоне разбросаны сине-зелёные пятна. Это растительные покровы, оазисы зелени среди песков. Удивительный, живущий своей загадочной жизнью мир!

За ним сверкают в жарких лучах звезды ещё три планеты. Как красива крайняя из них, вращающаяся на расстоянии почти 150 миллионов километров от звезды! Блестяще-голубоватая, окружённая воздушной оболочкой, в которой возникают, движутся и тают белые массы облаков. Сквозь дымку атмосферы смутно виднеется суша континентов, окружённая тёмной гладью морей и океанов. Но какой знакомый вид имеют очертания материков, эти гигантские клинья, словно рассекающие океанские просторы! Да ведь это Земля, планета, на которой мы живём! А звезда — Солнце, вокруг которого Земля, вместе с другими планетами, совершает свой круговой путь.

Какое огромное значение имеет сравнительная близость Земли к Солнцу! Непрерывным потоком льются на нашу планету солнечные лучи. Много замечательных явлений вызывает на её поверхности этот животворный поток.

Солнце согревает Землю, не даёт ей застыть в холоде мирового пространства, достигающем 270 градусов ниже нуля.

Тепло солнечных лучей создает вечный круговорот воды в природе. Вода испаряется с поверхности морей, океанов и материков, нагреваемых солнечными лучами. Около миллиарда тонн воды ежедневно поднимается в виде паров на тысячи метров — в верхние, более холодные слои атмосферы. Там пары сгущаются в облака и проливаются дождем, выпадают снегом или градом. Эти осадки впитываются в землю, скапливаются в ключи и родники, собираются в реки и стекают обратно в море.

От неравномерного нагревания земной поверхности солнечными лучами возникают ветры, приводящие в вечное движение воздушный океан. Огромными вихрями движутся циклоны и антициклоны, перенося тепло и холод из одних областей земного шара в другие. Мощные, периодически дующие ветры — муссоны — оказывают влияние на климат континентов: зимой они дуют с суши на океан, а летом — с океанских просторов на сушу, принося с собой влагу и охлаждая воздух.

Жизнь, населяющая сушу, воду и воздух, существует и развивается благодаря Солнцу. Животные питаются растениями, а растения получают жизненную энергию непосредственно от Солнца. В их листьях содержится зелёное вещество хлорофилл, способное улавливать энергию солнечных лучей. За счёт поглощенной энергии в клетках растения происходит сложный химический процесс: простые неорганические вещества превращаются в органические питательные вещества: сахар, крахмал, белки. Этот замечательный процесс называется фотосинтезом, и он совершается только в живом растении. Воспроизвести его в лаборатории учёные пока не могут.

В наших двигателях и моторах работает Солнце. Напор текущей воды, вращающей турбины гидроэлектростанций, жар каменного угля, сгорающего в паровозных топках, давление раскаленных газов, движущих поршни в авиационных моторах, — все это видоизмененная солнечная энергия.

Земля очень маленькая по сравнению с Солнцем и дальними планетами-гигантами. Планета Юпитер, например, в тысячу триста сорок пять раз больше Земли по объему, а Солнце больше нашей планеты по объему в миллион триста тысяч раз!

Но по человеческим масштабам Земля — огромный мир, живущий сложной, многообразной жизнью. Не только бесчисленные поколения живых существ рождаются, растут и умирают, сменяясь новыми растениями и животными, — сама планета не остается неизменной: в её недрах происходят сложные физико-химические процессы, поверхность континентов, дно морей, состав атмосферы медленно, но непрерывно изменяются.

Человек в своём стремлении познать окружающий мир, подчинить себе силы природы неустанно изучает планету, на которой живет. Он изучает строение атмосферы и жизнь морских глубин, исследует свойства минералов, из которых сложена земная кора, раскрывает тайны строения вещества. Каждое новое исследование приводит к новым открытиям, увеличивает власть человека над природой. В самых, казалось бы, простых, известных вещах учёные часто обнаруживают новые, необычайные свойства. Много веков люди были знакомы со стеклом — прозрачным веществом, которое получается из расплавленного кварцевого леска. Из стекла изготовляли посуду, украшения, зеркала. И не знали, что достаточно придать куску стекла форму двояковыпуклой линзы, чтобы превратить его в могучее средство познания природы. Набор линз в микроскопе показывает нам не видимый простым глазом мир мельчайших живых существ — микроорганизмов. В телескопе выпуклые стекла как бы приближают к нам далекие небесные светила, делают видимыми детали строения их поверхности. И то же самое стекло, отшлифованное в виде трёхгранной призмы, заставляет луч света, идущий от какой-нибудь далёкой звезды, рассказывать нам о том, какие вещества содержатся в раскаленной газовой оболочке звезды, с какой скоростью сама звезда несется в пространстве, приближается к нам или удаляется от нас.

Металлы, ископаемые угли, минеральные удобрения и много других полезных ископаемых добывает человек из недр земли. В поисках полезных ископаемых люди накопили огромный запас знаний о недрах нашей планеты. Богатый и разнообразный мир минералов рассказал учёным историю Земли. Эти знания легли в основу науки о Земле — геологии.

Геология — одна из самых увлекательных наук. Она рассказывает нам, какие изменения происходили на поверхности Земли в течение сотен миллионов лет, как в земной коре образовались руды металлов и другие полезные ископаемые.

Геология изучает историю Земли. Она ведет нашу мысль по ступеням веков, воссоздавая растительный и животный мир прежних геологических эпох. Она разоблачает религиозные мифы о «сотворении мира богом в шесть дней» и о «божественном» происхождении жизни.

В Москве, Ленинграде и во многих других городах есть геологические музеи. В них собраны богатые коллекции различных минералов, горных пород, остатков животных и растений, живших на Земле в древние времена.

Человек, незнакомый с геологией, видит в застекленных витринах музея лишь множество разноцветных камней. Но для того, кто входит в залы музея вооруженный знаниями, весь этот мертвый каменный мир чудесным образом оживает.

Вот лежат под стеклом образцы известняка серого, жёлтого, красного, бурого цвета… Как хорошо знаком строителям этот камень, добываемый в каменоломнях на побережье Каспийского и Черного морей, в Жигулёвских горах на Волге, в Подмосковном угольном бассейне и во многих других местах… Стойкий к воздействиям климата, легко поддающийся обработке, известняк нашел широкое применение в строительстве. Плитами из этого прочного камня облицовывают здания. В огромном количестве применялись известняки при строительстве Москвы. Отсюда её старинное название «белокаменная». Из известняка построен ряд красивейших московских зданий, например Большой театр СССР. В дорожном строительстве известняк употребляется в качестве тротуарного камня, щебня для дорог, путевого балласта для железных дорог. Но известняк нужен не только строителям. Его применяют в сельском хозяйстве для известкования кислых почв, чтобы повысить урожай. Он требуется доменщикам и сталеварам, чтобы отделять от расплавленного металла вредные примеси: известняк соединяется с примесями и переводит их в легко удаляемый шлак.

Как же образовался в природе этот камень? Присмотримся к выставленным образцам. Вот кусок серого известняка, добытого в подмосковном районе. На его поверхности выступают какие-то иглы, раковины. Это окаменелые остатки животных: древних морских ежей, морских лилий, моллюсков.

Но как могли очутиться морские животные в Подмосковье, вдали от моря?

Если мы зададим этот вопрос геологу, он расскажет нам об одном из древних периодов жизни Земли, который называется каменноугольным. В каменноугольный период — около 250 миллионов лет назад — распределение моря и суши на земной поверхности было иным, чем сейчас. Неглубокое теплое море заливало тогда территорию Московской области. Остатки погибающих морских животных, обладавших известковой раковинкой, падали на дно, и в течение сотен тысячелетий из этих раковинок образовались пласты плотного ракушечного известняка. Затем земная кора в этом месте медленно поднялась, море отступило, и его дно стало сушей.

Каменноугольный период длился десятки миллионов лет. Учёные дали этому периоду название «каменноугольный» потому, что в течение его на Земле во многих местах образовались залежи каменного угля.

В народном хозяйстве каменный уголь играет исключительно важную роль. Днем и ночью идут по стальным магистралям страны железнодорожные составы, везущие уголь на фабрики и заводы, к пристаням и электростанциям. Жарким огнем пылает уголь в топках. На нем работают электростанции, им отапливают здания, его энергия движет паровозы и пароходы. Прокаливая каменный уголь без доступа воздуха, из него удаляют газы и смолы и получают лёгкий, пористый кокс. Кокс служит топливом для доменных печей, в которых из железной руды выплавляют чугун. А из каменноугольной смолы, полученной при коксовании, вырабатывают сульфидин, аспирин и другие лекарства, эссенции для духов и конфет, взрывчатые вещества, пластмассы и множество других ценных веществ.

Мы знаем, что обыкновенный уголь образуется при сгорании растений. Химик скажет нам, что при высокой температуре растительная ткань разрушается, сгорает и содержащийся в ней элемент углерод выделяется в виде угля. Но что представляет собой каменный уголь?

Он тоже образовался из растений, живших когда-то на Земле. Только эти растения не горели, они иным путем превратились в уголь. В шахтах, где добывают каменный уголь, нередко находят в его пластах отпечатки листьев древних растений в том положении, в каком они некогда росли.

Отпечатки ископаемых растений каменноугольного периода.

Тут сразу возникает ряд вопросов. Ведь каменный уголь добывают в шахтах, пласты его залегают нередко на глубине сотен метров. Как же растения попали на такую глубину? Не могли же под землей расти целые леса!

Почему эти растения не сгнили, а сохранились до нашего времени в виде каменного угля? И каким образом учёные узнали, что растения каменноугольного периода жили на Земле именно около 200–260 миллионов лет назад, а не раньше и не позже?

Не будем торопиться с ответами на эти вопросы. Коллекции музея заинтересовали нас, и мы продолжим нашу экспедицию по залам музея. Но знакомиться с коллекциями надо по плану, в определенном порядке, чтобы история Земли и жизни на ней развернулась перед нами в стройной последовательности.

Окаменелый ствол дерева, обнаруженный в шахте.

Проходя по залам музея, мы с вами совершим путешествие в прошлое, в мир прежних геологических эпох. Давно исчезнувшие материки поднимутся перед нашим мысленным взором из океанских пучин. На них засверкают огни древних вулканов, озаряя скалистую поверхность первобытной Земли. Мы увидим, как море станет колыбелью жизни, возникшей на Земле на определенной ступени её развития. Мы узнаем законы, по которым происходит развитие жизни, развитие бесконечно разнообразного мира растений и животных, населявших некогда Землю. А в конце путешествия мы узнаем, как появился на Земле человек.

Но прежде чем начать путешествие во времени, познакомимся с могучими природными силами, формирующими и изменяющими лик Земли. Великие перемены совершались и совершаются в природе, и нам следует узнать их причины.

Неизменной и незыблемой кажется нам земная поверхность. Правда, мы наблюдаем, как реки подмывают берега и постепенно изменяют свои русла, в горах происходят обвалы, песчаные дюны на морском берегу передвигаются под напором ветров, земная кора колеблется и раскалывается трещинами в тех местах, где происходят землетрясения. Но могучие вершины горных хребтов, огромные массивы континентов кажутся нам несокрушимыми не поддающимися влиянию времени.

Это происходит потому, что мы наблюдаем природу в течение короткого времени. Мы видим лишь небольшие изменения, производимые повседневной работой текучих вод, дождя, ветра и мороза.

Но геологические периоды жизни Земли охватывают десятки и сотни миллионов лет. Работа сил природы, совершающаяся в течение столь огромных промежутков времени, приводит к большим результатам и неузнаваемо изменяет поверхность Земли.

Множество гор покрывает поверхность Земли. В суровом величии поднимаются к небу снеговые вершины горных хребтов. Скалистые обрывы сменяются пологими склонами, одетыми зеленью. Стремительные реки шумят в ущельях. И повсюду в горах можно видеть у их скалистых подножий каменные россыпи. Гребни Крымских гор обрываются к морю отвесными стенами. Вдоль этих красноватых и серых скал лежит множество камней. Словно каменная река, спускается широкая россыпь к морю возле горы Аю-Даг. Какие же силы оторвали эти камни от родных скал?

Разрушают горы ветер, смена температур и вода.

Ветер несет твердые частицы, которые ударяются о поверхность горной породы. На поверхности скал появляются углубления и ямы различной величины, а с течением времени образуются ниши и пещеры.

Камень в горах то нагревается солнечными лучами, то охлаждается леденящим ветром. От быстрой смены тепла и холода скалы трескаются. В трещины проникает влага воздуха, дождевая вода.

Вода растворяет горные породы. Кроме того, замерзая во время морозов и увеличивая при этом свой объём, вода давит с большой силой на стенки трещин и раскалывает камень.

Особенно велика работа текучих вод. Бурно мчатся горные реки. В течение сотен тысячелетий они прорезают в горных породах теснины и ущелья, то есть узкие долины, глубиной нередко в сотни метров. Такова, например, живописная теснина Дарьяла на Кавказе, в которой течет река Терек.

В тех местностях, где бывает много дождей, атмосферные воды, стекая со склонов долин, размывают их, и склоны постепенно делаются все более пологими.

Самые твердые горные породы не могут устоять перед совместным воздействием воздуха и воды.

Всем известен твёрдый красивый камень гранит.

Рассмотрите поверхность его излома. Вы увидите множество различно окрашенных зерен, плотно слипшихся друг с другом. Красные непрозрачные зерна перемешаны с полупрозрачными серыми зернышками и очень мелкими блестяще-чёрными листочками. Это различные минералы, из которых состоит гранит. Красный минерал называется полевым шпатом, полупрозрачные серые зернышки — кварц, а черные мелкие листочки — слюда. Больше всего в граните полевого шпата. Он придает граниту красный цвет. Часто встречаются также серые граниты. В них полевой шпат имеет белый цвет.

Вода с течением времени разрушает гранит. Постепенно вымывается полевой шпат, выпадают одно за другим зернышки кварца и слюда. Тысячи веков может сопротивляться внешним воздействиям гранитная скала, но рано или поздно она будет разрушена. Горные потоки уносят на равнины частицы размытых пород, перетирая и измельчая их.

Там, где течение реки замедляется, частицы оседают на дно. Скорее других осядут более тяжелые зерна кварца, образуя песчаные речные наносы. Измельченные частицы полевого шпата и слюды река несет дальше в виде глинистой мути. Эта муть осядет лишь в спокойной воде, большей частью на дне озер и морей, куда она сносится реками. Так воздух и вода превращают постепенно гранитные скалы в глину и песок.

Непрерывно размывают почву и реки, текущие по равнинам. Взгляните на карту: как извилисто русло любой реки, какие петли делает она на своём пути! Объясняется это тем, что водный поток отклоняется то вправо, то влево различными препятствиями и неровностями поверхности, по которой он течет. Образующиеся извилины непрерывно увеличиваются, так как течение реки под действием центробежной силы подмывает вогнутый берег. Однако речные воды производят не только разрушительную, но и созидательную работу: унося песок, глину и другие материалы с возвышенных мест, они отлагают их во впадинах и низинах. Везде, где река замедляет течение, возникают мели, острова, береговые террасы. Из наносных материалов — галечников, песков и глин — сложены широкие речные террасы Волги, Камы, Печоры.

Нередко реки заносят своими отложениями даже морские заливы, которые становятся в конце концов сушей. Великая Китайская равнина, расположенная между Пекином и Ханчжоу, была в прошлом морским бассейном. Река Хуанхэ заполнила этот бассейн своими отложениями. А часть Бельгии, территория Нидерландов и низины Западной Германии представляют собой обширную наносную равнину, созданную из отложений, принесенных водами Рейна, Мааса и других рек.

Но на образование наносных террас и равнин расходуется лишь сравнительно небольшое количество материалов, переносимых водами рек. Главная же масса размытых горных пород и частиц почвы непрерывно уносится реками в моря и океаны и осаждается там на дно, образуя слои осадочных пород.

Ученые подсчитали объем сноса горных пород и почвы с поверхности материков всеми реками мира. Получилась потрясающе огромная цифра: 16 миллиардов кубических метров ежегодно. Это число так велико, что ничего не говорит нашему воображению. Попробуем сделать его наглядным.

Представьте себе пирамидальную гору, высотой 10 километров, со стороной у основания 2 километра. Объем такой горы составляет как раз около 16 миллиардов кубических метров.

Значит, можно сказать, что все реки мира ежегодно размывают до основания подобную огромную гору!

Грандиозная работа по размыву земной поверхности текучими водами происходила и в прошлом, во все периоды долгой истории Земли, длившейся сотни миллионов лет.

Целые горные страны, поверхностные слои целых материков были размыты бесчисленными древними реками и перенесены ими на дно океанов и морей.

Но, в таком случае, почему же сейчас материки возвышаются над уровнем океана и во многих местах покрыты высокими горными хребтами? Потому что земная кора не остается неподвижной. Под воздействием могучих внутренних сил отдельные участки земной коры испытывают медленные перемещения вверх и вниз. Подвижные области то опускаются и заливаются морем, то снова поднимаются по прошествии десятков миллионов лет.

Какие же силы передвигают и смещают огромные толщи земной коры?

Об этих внутренних силах Земли рассказывается в следующей главе. 

Элементы, из которых состоит земной шар, имеют разнообразные свойства.

Одни из них, как, например, кислород, железо, алюминий и многие другие, обладают большой химической активностью, вступают друг с другом в бесчисленные химические соединения, образуя окружающий нас красочный мир твердых, жидких и газообразных минералов. Другие элементы встречаются в природе в свободном химическом состоянии. Таковы, например, золото, платина, газ гелий.

Атомы большинства элементов очень устойчивы. Во всех химических превращениях кислород остается кислородом, азот — азотом, никель — никелем.

Но в природе существуют также элементы — их называют радиоактивными, — которые способны самопроизвольно распадаться. Это уран, торий, радий и некоторые другие. Их свойства удивительны и необычайны.

Представьте себе, что вы пришли в лабораторию, где имеется радий. Не ищите его на полках среди многочисленных, хранящихся в банках химикатов. Он спрятан в изолированном подвальном помещении.

В металлическом шкафу лежит трубочка со щепоткой белого порошка. Этот порошок — соль радия. Радий — редкий металл, его добыча очень сложна. Чтобы получить крупинку радия, надо подвергнуть сложной химической переработке целый вагон руды, в которой он содержится.

На трубочку с радием вы можете посмотреть только издали. Брать её в руки опасно: радий испускает невидимые, очень опасные для организма лучи. При неосторожном обращении эти лучи могут причинить сильный ожог, причем действие ожога проявится не сразу, а спустя некоторое время: на коже образуются болезненные, долго не заживающие язвы. Но в ничтожных количествах радий оказывает целебное действие. Соль радия в количестве не более нескольких тысячных долей грамма может спасти жизнь больного раком. В этом случае невидимое излучение убьет клетки злокачественной опухоли, но не причинит вреда здоровой ткани.

Соли радия светятся в темноте и выделяют тепло. Щепотка этого вещества весом в один грамм может в течение часа нагреть до кипения 25 кубических сантиметров воды. Это немного — всего ¹/₈ стакана. Но тепло выделяется непрерывно. Пройдет пять, десять, двадцать лет, а порошок в трубочке всё так же будет светиться в темноте и нагревать окружающий воздух. И лишь через 1600 лет выделяемое тепло заметно уменьшится, так как к этому времени распадётся половина имеющегося количества радия: от одного грамма радия останется только полграмма.

А что происходит с распадающимися атомами радия? Они продолжают испытывать сложные превращения: сначала из них образуются лёгкий газ гелий и тяжёлый газ радон. Радон тоже радиоактивен. Уже к концу четвёртого дня распадается половина его атомов, образуются всё новые вещества, «живущие» то несколько лет, то несколько минут, то ничтожные доли секунды. Эта цепь превращений завершается образованием устойчивого элемента — свинца.

Но сам радий образуется в земле в результате радиоактивного распада элемента урана. Энергия, скрытая в недрах атомов урана, фантастически велика: один килограмм этого тяжёлого металла может дать столько энергии, сколько её получается при сжигании 1700 тонн бензина! Но выделяется она в природных условиях чрезвычайно медленно и незаметно. Любое количество урана уменьшается наполовину лишь по прошествии четырёх с половиной миллиардов лет.

В наши дни учёные нашли способ использовать энергию деления ядер урана. Его энергия нагревает реактор первой в мире атомной электростанции, построенной в Советском Союзе.

Радиоактивные элементы рассеяны во всей земной коре. Они находятся в почве, по которой мы ходим, в камне, скатившемся со склона горы, в целебной воде минерального источника. Содержатся они обычно в ничтожных количествах. Лишь с помощью точного химического анализа можно обнаружить их присутствие в каком-либо минерале.

Радиоактивные вещества рассеяны в недрах земли неравномерно. В сравнительно лёгких породах, например в гранитах, их больше, чем в тяжёлых глубинных породах, например в базальтах. Но и в гранитной оболочке земного шара, имеющей толщину 30–40 километров, распределены они тоже неравномерно. Радиоактивные элементы обладают способностью мигрировать, то есть странствовать в природе.

В одних местах они рассеяны в ничтожных количествах, в других заметно скапливаются. Очевидно, что там, где их больше, выделяется больше тепла.

Если очаг нагрева расположен на глубине десятков километров, накапливающееся тепло не может выйти наружу. Тепловая энергия начинает разогревать каменные породы. Разогрев происходит очень медленно, но непрерывно в течение сотен тысяч и миллионов лет. В конце концов породы раскаляются, температура их достигает тысячи и более градусов.

Сжатые огромным давлением вышележащих пластов, раскалённые породы находятся в твёрдом состоянии. Но иногда в земной коре образуется над зоной нагрева трещина. Тогда давление в этом месте уменьшается, раскалённые породы быстро расплавляются, из них бурно выделяются газы.

Расплавленная жидкая магма вместе с газами устремляется по трещине вверх и часто прорывается на поверхность. Тогда происходит извержение вулкана, нередко сопровождаемое землетрясением. На поверхность изливается огненно-жидкая лава. Потоки лавы стекают по склонам вулкана, сжигая на своём пути все, что способно гореть. Застывая, лава образует толщи кристаллических разноцветных гранитов, тёмных базальтов, стекловидного обсидиана.

Вулканические извержения изменяют рельеф суши: они образуют возвышенности в виде вулканических гор и лавовых покровов.

Но и в других частях земного шара вещество не остается в покое. Минералы, из которых состоит земля, очень неоднородны по составу, отличаются друг от друга плотностью, удельным весом, температурой плавления.

В недрах земли уже миллиарды лет идет процесс расслоения её вещества: лёгкие частицы медленно всплывают вверх, тяжелые опускаются вниз. Но разве могут более лёгкие вещества «всплывать», если Земля в целом твердая? Оказывается, могут. Секрет здесь в длительности процесса. Если мы ударим молотком по куску смолы, то расколем его на части. Но положим этот же кусок на доску, расположенную наклонно; через некоторое время смола под действием силы тяжести начнет медленно стекать вниз, как очень густая жидкость. Подобным же образом становится текучим и вещество в недрах земли, на которое длительно действуют силы тяжести и давления. Движущиеся частицы объединяются в крупные массы, нагретое вещество начинает «течь» внутри земли, хотя и очень медленно, целыми потоками.

Глубоко под землей, по которой мы ходим, под дном океанов, омывающих берега континентов, совершается неустанная работа могучих природных сил: образуются очаги расплавленной магмы, огромные массы веществ медленно перемещаются вверх и вниз. И эти процессы отражаются на поверхности земли: земная кора в разных местах то опускается, то поднимается вверх, сминается в гигантские складки горных хребтов, раскалывается трещинами при землетрясениях, заливается потоками лавы при вулканических извержениях.

В одном из залов музея висит на стене большая карта земных полушарий. Но это не обычная физическая карта мира.

Светло-розовые пятна неправильной формы лишь приблизительно намечают знакомые нам очертания континентов Восточного и Западного полушарий. Эти пятна определяют границы материковых и островных областей.

Между розоватыми пятнами прихотливо изгибаются разноцветные штриховые полоски. Они обозначают подвижные области, зоны горной складчатости, прогибов и поднятий земной коры. Это тектоническая карта Земли. Греческое слово «тектоника» в буквальном переводе — «строительное искусство». В геологии оно означает структуру, то есть строение различных участков земной поверхности.

Тектоническая карта полушарий рассказывает нам о строении земной коры, о движении её участков, о процессах горообразования и образования материков. Ее разноцветные штрихи и пятна уводят нашу мысль в глубь прошедших времен.

По всем материкам разбежались на карте разноцветные полоски, обозначающие особо подвижные участки земной поверхности, так называемые геосинклинали.

В геосинклиналях земная кора то медленно опускается, то поднимается, сминаясь при поднятии в горные складки.

Горы сложены из осадочных морских пород. Когда-то на их месте были прогибы в земной коре, залитые морем. Песок, глина и другие осадки, сносимые в море реками, постепенно накапливались на дне, образуя осадочные слои.

В течение миллионов лет заполнялись морскими осадками геосинклинальные впадины. Все увеличивающаяся тяжесть осадочных пластов вызывала медленное, непрерывное опускание дна прогибов.

Во многих впадинах осадки вырастали до огромной толщины, в 10–15 километров. Затем, под действием сложных процессов, идущих в глубинных зонах земной коры, места прогибов начинали подниматься. Они как бы вспучивались, осадочные слои изгибались, вздымались вверх острыми вершинами: на поверхности земли рождалась новая горная страна.

Формирование геосинклинальных областей.

Горы имеют различный возраст. Во многих местах пролегли на карте желтые полоски, обозначающие «молодые» горы, — там, где на земном шаре поднимаются горные вершины Кавказа, Альп, Апеннин, Карпат, Гималаев, береговых горных цепей Аляски, Американских Анд. Все эти горы сформировались на земной поверхности сравнительно недавно: около 20 миллионов лет назад. Для геолога это совсем недавнее время. О геологической молодости этих гор говорит их внешний вид.

Как высоки, например, Кавказские горы, как круты их могучие склоны! На них ещё слабо сказалось разрушительное действие воды и воздуха.

Совсем другой вид имеют Уральские горы, отмеченные на карте оранжевыми полосками. Уральские горы сформировались свыше 200 миллионов лет назад. Сейчас они невысоки, имеют пологие склоны, так как подвергались длительному сильному выветриванию и размыву текучими водами.

На тектонической карте отмечены также участки, где земная кора испытывает более спокойные колебания, чем в зонах геосинклиналей. Эти участки медленно поднимаются и опускаются на протяжении сотен тысяч и миллионов лет, сохраняя более или менее ровную поверхность. Их называют платформами.

Такова, например, огромная Русская платформа, занимающая почти всю Европейскую часть нашей страны. Её равнины покрыты мощными морскими и континентальными (речными и озерными) осадочными породами. В каменноугольное время почти всю её заливало море. Затем дно моря поднялось и стало сушей. На суше начали отлагаться речные осадки. По прошествии десятков миллионов лет — в так называемый юрский период — здесь снова началось наступление моря. Территория Московской области опять скрылась под водой на долгие миллионы лет. Позднее она вновь стала сушей.

На берегу Москвы-реки, возле села Коломенского, в крутом, обрывистом береге обнажаются слои древних морских глин. Их плотные, распадающиеся на плитки пласты отложились здесь в юрский период — около 110 миллионов лет назад.

При бурильных работах было обнаружено, что под Москвой граниты платформенного массива залегают на глубине 1650 метров. Слои песка, глин, известняков, сквозь которые проходил бур, — всё это пласты осадочных пород, нараставших на Русской платформе в течение её долгой геологической истории.

Мы с невольным волнением смотрим на образцы осадочных пород, извлеченных с глубины 1,5 километра. Бесчисленное множество веков отделяет нас от того времени, когда жили моллюски, раковинки которых спаялись в плотный кусок известняка. Так же всходило тогда Солнце, так же грели его лучи, но оно светило в другом мире. Другие, не похожие на современных, растения и животные населяли Землю. Иными были очертания самих материков, и морской прибой разбивался о прибрежные скалы, ни одна из которых не сохранилась до наших дней…

Кроме геосинклиналей и платформ, на поверхности Земли имеются также устойчивые участки земной коры, называемые щитами.

Щиты — наиболее древние участки суши, которые не заливались морем со времени их образования.

Таковы, например, Балтийский и Украинский щиты. На Балтийском щите расположены Финляндия и Швеция, а в пределах Советского Союза он охватывает Карелию и Кольский полуостров. Горные породы, слагающие Кольский полуостров, были извержены из земных недр свыше 1800 миллионов лет назад. Это древнейшая суша в пределах нашей страны. К востоку и югу от Карелии Балтийский щит уходит вглубь, скрываясь под более молодыми отложениями.

Украинский, или Азово-Подольский, щит залегает под цветущими полями Украины, занимая всю область между Днестром и Днепром и доходя до Азовского моря. Слои осадочных пород покрывают щит, и его кристаллические глыбы обнажаются лишь по оврагам и долинам рек.

Но как учёные узнали возраст различных горных пород? Сейчас мы расскажем об этом. 

О жизни древних народов мы узнаем из сохранившихся до нашего времени старинных рукописей, летописей, рисунков.

Две с половиной тысячи лет прошло с тех пор, как пало под ударами мидян могучее ассирийское царство, находившееся между реками Тигром и Евфратом.

Холмы песка возвышаются сейчас на том месте, где находилась ассирийская столица Ниневия. Учёные произвели раскопки этих песчаных холмов и обнаружили развалины ниневийских стен и величественных дворцов, отражавшихся некогда в водах реки Тигра.

При раскопках были найдены глиняные пластинки, покрытые клинообразными письменами, — «глиняные книги» ассирийцев. Учёные сумели понять язык, на котором говорили жители древней Ассирии, и разгадали загадочные письмена. И теперь мы знаем их законы, верования и сказки, знаем, какие войны вели жестокие ассирийские цари, беспощадно грабившие и истреблявшие соседние народы.

Даже о жизни доисторического человека мы имеем представление: в пещерах, где обитали люди каменного века десятки тысячелетий назад, найдены их орудия труда — каменные рубила, ножи, скребки, а на стенах пещер сохранились сделанные рукой первобытного человека рисунки огромных мамонтов, древних носорогов и других животных.

Но как узнать о событиях, происходивших на Земле миллионы лет назад, когда на ней ещё не было человека? Этот вопрос давно волновал любознательный человеческий ум, стремящийся узнать тайны окружающего мира.

В середине XVIII века во Франции была напечатана книга, в которой доказывалось, что Земля образовалась 70–75 тысяч лет назад. Написал эту книгу учёный Бюффон. Мы знаем теперь, что он ошибался: возраст Земли исчисляется не десятками тысяч, а тысячами миллионов лет. Но современникам Бюффона названные им цифры казались громадными. Ведь в то время церковь господствовала над умами людей. Религия же учит, будто мир был создан богом всего около 7500 лет назад. Книга Бюффона привела в ярость попов и монахов. Они осудили «еретическое» сочинение, а самому Бюффону грозили жестокими карами, заставляя его отречься от всего, что он писал о происхождении Земли.

Но наука продолжала развиваться, несмотря на все усилия служителей церкви задушить свободную человеческую мысль. Гениальный русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов научно доказывал изменчивость лика Земли, опровергая таким образом религиозные сказки. Он писал двести лет назад:

«…Напрасно многие думают, что все, как видим, сначала творцем создано; будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом; и потому-де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно и натуральному знанию шара земного, а особливо искусству рудного дела, хотя оным умникам и легко быть философами, выучась наизусть три слова: бог так сотворил, и сие дая в ответ вместо всех причин».

В этих словах ярко выражена мысль о необходимости изучать природу, практически использовать научные знания для развития промышленности. Зорким взглядом учёного-материалиста М. В. Ломоносов предвидел в будущем расцвет науки, бурное развитие техники. Он оказался прав. С каждым десятилетием все больше развивались наука, техника» промышленность. И по мере их развития знание прошлой истории Земли становилось необходимостью.

Людям все больше требовалось металла, угля, нефти. Приходилось искать всё новые их месторождения.

Это было трудным делом, Перед исследователями земных недр вставало много вопросов. Как залегают пласты горных пород? Как расположены в них руды? Какие геологические процессы создавали в прошлом месторождения полезных ископаемых? Чтобы успешно вести их поиски, геолог должен ясно представлять себе последовательность образования горных пород, знать, когда образовались те или иные породы. Например, было время, когда на Земле жизнь только ещё начинала развиваться, растительный и животный мир был ещё очень скудным. Поэтому в древнейших горных породах не может быть залежей каменного угля или нефти, образовавшихся из растительных и животных остатков. Эти ископаемые нужно искать в пластах земной коры, сложившихся в более позднее время. Перед астрономами, изучающими небесные светила, также встал вопрос о возрасте минералов, из которых состоит земной шар: сложная проблема происхождения Земли и других планет солнечной системы неразрывно связана с проблемой определения возраста Земли. Наука всегда развивалась и развивается в непримиримой борьбе с религиозными суевериями. Геологические исследования с очевидностью говорили, что библейский рассказ о сотворении Земли богом несколько тысячелетий назад является выдумкой невежественных людей. Было ясно, что пласты осадочных пород, достигающие часто толщины в несколько километров, могли образоваться лишь в течение огромных промежутков времени, охватывающих десятки и сотни миллионов лет. Многие учёные стали искать способ определять абсолютный (в годах) возраст горных пород и Земли в целом.

Более двухсот лет назад астроном Галлей высказал такую мысль: можно попытаться определить возраст Земли, исходя из степени солености океана. В настоящее время вода в океане горько-соленая, так как в ней растворено большое количество различных солей. Откуда взялись эти соли? Они вымывались текучими водами из горных пород и сносились в моря и океаны вместе с песком, глиной и другими осадками. Если знать, какое количество солей приносят ежегодно в океан все реки мира, можно определить время, в течение которого шло накопление их в океане. Тем самым мы узнаем возраст океанов. Сама Земля будет, конечно, ещё старше. Учёные произвели соответствующие подсчеты. Они определили общее количество натрия, содержащегося в морях и океанах, в 14 130 миллиардов тонн. Затем подсчитали, что все реки мира сносят в моря ежегодно около 158 тысяч тони этого металла. Разделив 14 130 миллиардов на 158 тысяч, они получили 89 миллионов лет.

В дальнейшем учёные неоднократно уточняли этот подсчет, вводя различные поправки. С уточненными данными возраст океанов исчислялся от 100 до 350 миллионов лет. Получить более точную цифру оказалось невозможным. Во-первых, океанские воды уже со времени своего возникновения могли содержать какое-то нам неизвестное количество растворенных солей. Во-вторых, соли океана могли пополняться не только за счёт сноса рек, но и выделяться из недр земли во время подводных вулканических извержений. В-третьих, скорость выноса солей реками в древние времена могла быть иной, чем сейчас.

Таким образом, с помощью «солевого» метода оказалось невозможным определить более или менее точно возраст Земли. Но этот метод сыграл большую роль в борьбе науки с религией: он с очевидностью показал, что возраст Земли действительно исчисляется не тысячами лет, а сотнями миллионов лет. Некоторые учёные попытались определить возраст Земли по толщине пластов осадочных морских пород. Для образования на дне моря слоя осадков в 1 метр толщиной требуется от трех до десяти тысяч лет. Сколько же времени потребовалось для образования мощной осадочной оболочки Земли? Подсчеты показали: от 300 до 1000 миллионов лет. Получить же более точную цифру не удалось и в этом случае, так как мы не знаем, всегда ли намыв осадков шел с одинаковой скоростью. Стало ясным, что надежно определить возраст минералов и Земли в целом удастся лишь в том случае, если будет открыт какой-то природный процесс, идущий с определенной скоростью в течение очень больших промежутков времени — порядка сотен миллионов лет. Такой природный процесс действительно существует В природе. Учёные открыли его, изучая свойства радиоактивного элемента урана. Если у радия мы легко обнаруживаем его необычайные свойства — выделение тепла, свечение в темноте, — то уран внешне ничем не привлекает нашего внимания. Металл как металл, только очень тяжелый. На полках химических лабораторий он в течение многих лет занимал очень скромное место, а в промышленности применялся только для получения дешевых желтых и бурых красок. Его свойство испускать лучи, не видимые глазом, но действующие на фотографическую пластинку, было случайно обнаружено французским учёным Анри Беккерелем.

Ничем не примечательный внешний вид урана легко объясним: процесс радиоактивного распада происходит в нем чрезвычайно медленно — в миллионы раз медленнее, чем у радия.

В чём же заключается этот процесс?

Ядра атомов урана, имеющие очень сложное строение, обладают способностью как бы самопроизвольно взрываться. При этом из них с огромной скоростью, в 20–25 тысяч километров в секунду, выбрасываются ядра другого элемента — лёгкого газа гелия, а также мельчайшие частицы электричества — электроны. Кроме того, испускается невидимое излучение, подобное рентгеновским лучам. Оно получило название гамма-лучей.

В любом количестве урана число атомов, взрывающихся каждое данное мгновение, сравнительно очень невелико. Поэтому так медленно и незаметно идет в нем процесс радиоактивного распада. В образовавшихся осколках продолжают действовать внутренние силы: они испытывают ряд новых радиоактивных распадов. Одним из продуктов длинной цепи их превращений и является светящееся вещество — радий. Весь процесс длится чрезвычайно долго — тысячи миллионов лет — и заканчивается образованием устойчивого элемента — свинца. Газ гелий, которым наполняли дирижабли, и всем известный мягкий металл свинец — таковы конечные продукты радиоактивного распада урана.

Никакие природные внешние условия не в состоянии ускорить или замедлить процесс распада урана. Находится ли уран в холодном камне горной вершины или в жидкой лаве вулкана, — скорость его распада не изменяется. Учёные подсчитали, что через каждые 100 миллионов лет от килограмма урана остается только 985 граммов, и, кроме того, образуется 13 граммов свинца и 2 грамма гелия.

И нам сразу становится ясным, какими замечательными природными «часами» может служить уран.

Мы приносим в лабораторию кусок горной породы, содержащей уран, и с помощью точного химического анализа определяем, сколько в нем имеется урана и сколько уранового свинца.

Затем подсчитываем, сколько времени потребовалось для того, чтобы накопилось такое количество свинца, то есть мы узнаем абсолютный возраст горной породы в миллионах лет. Некоторые горные породы способны удерживать в себе без потерь газ гелий. Хорошо удерживает его, например, мелкозернистый базальт. Возраст такой породы можно подсчитать, зная количество накопившегося в ней гелия.

Геологическими часами могут служить и другие медленно распадающиеся радиоактивные элементы — например, радиоактивный калий. Период полураспада этого элемента длится 1 миллиард 310 миллионов лет. Конечным продуктом его распада является газ аргон, который хорошо удерживается в кристаллических горных породах. С помощью «свинцового», «гелиевого» и «аргонового» методов учёными был определен абсолютный возраст многих горных пород земного шара.

Оказалось, что возраст наиболее древних горных пород в Скандинавии составляет 1700 миллионов лет, в Индии — 1850 миллионов лет, в Южной Африке — от 2000 до 2600 миллионов лет, а возраст Земли в целом наука определяет не менее чем в 4–5 миллиардов лет.

Так наука разрушила библейский миф о том, будто Земля была «сотворена» богом всего около 7500 лет назад.

Словно листы древней книги, написанной самой природой, лежат на поверхности земли слои песчаников, глин, известняков и других осадочных пород. То расположенные горизонтально на равнинах, то разорванные и смятые в гигантские складки горных хребтов в горных странах, они хранят в себе память о бесчисленных прошедших тысячелетиях.

Песок, глина, камень… Что, казалось бы, интересного в этих повседневно встречающихся материалах? Но геологу они рассказывают о множестве событий: о древних реках, бурно мчавшихся с гор, уже не существующих в наше время; о морях, заливавших некогда сушу, на которой стоят наши города; о грозных вулканах, по склонам которых катились ослепительно яркие потоки расплавленного камня; о титанических внутренних силах Земли, поднимавших морское дно зубчатыми стенами высочайших горных хребтов.

На равнине у подножия невысокого холма протянулся овраг. О чем рассказывают нам слоистые стенки оврага? О том, что миллионы лет назад здесь протекала полноводная река. С далеких гор принесла она сюда гальку и песок и отложила их в излучине широкой террасой. Затем река высохла, но через десятки тысячелетий новые реки покрыли её русло слоями своих отложений. А сейчас все эти пласты покрывает толстый слой плодородного чернозема, распаханного человеком, и бескрайное поле пшеницы волнуется на равнине в ветреный день.

В Карелии, на Урале и в других горных местностях добывают мрамор — красивый камень разнообразной окраски: белый, розовый, красный, серый, желтый, черный, часто с разноцветными прожилками. Прочный, прекрасно полирующийся мрамор используется как ценный строительный материал: им облицовывают здания. Чрезвычайно красивыми мраморами, отличающимися своеобразным рисунком, облицованы стены московского и ленинградского метро. А какие замечательные статуи изваяны художниками-скульпторами из ослепительно белого, слегка просвечивающего мрамора!

О чем поведает нам кусок мрамора, который мы держим в руке?

…Обширное море заливает сушу там, где сейчас высятся Алтайские горы. Бесчисленные мельчайшие животные, обладающие известковой раковинкой, населяют его теплые, неглубокие воды. Умирающие обитатели раковинок падают на дно. В течение сотен тысячелетий на дне накапливаются мириады раковинок, образуя все более и более мощный слой известняка. Но вот наступает эпоха геологических переворотов. Колеблется земля, отступает море. Его поднимающееся дно постепенно становится сушей, багровое зарево пылает над жерлами вулканов.

Горные цепи постепенно вырастают на месте древнего моря.

Смятые слои известняка подвергаются огромному давлению, накаляются внутренним жаром Земли и изменяют свое строение. В их толще уже нельзя разглядеть отдельные раковинки — все они слились в плотную массу, приобретшую зернистое, кристаллическое строение. Известняк превратился в мрамор. Примеси металлов сделали его разноцветным. Железо придало ему красный и розовый цвета, хром — зеленоватый цвет, марганец — коричневатый оттенок. Превратившиеся в уголь частицы морских водорослей образовали черные и серые прожилки. Все эти цвета слились в мраморе в чудесный узор. Прошло свыше 180 миллионов лет — и рука человека вскрыла толщу гор. Плиты алтайского мрамора украсили станцию «Таганская» московского метро…

Не только песок, частицы глины и других минеральных пород, приносимые в моря реками, устилают дно. Падают на дно также остатки погибающих организмов, раковины, скелеты морских животных. Все эти осадки, накапливаясь постепенно на морском дне, заносятся новыми слоями. Слои со временем уплотняются, затвердевают, а остатки организмов пропитываются минеральными солями и превращаются в окаменелости.

Остатки морских животных, находимые в земле, неопровержимо свидетельствуют о том, что раньше на месте суши здесь было море. Когда дно древнего моря, испытывая поднятие, становилось сушей, то эта суша покрывалась реками и на её поверхности начиналась неустанная работа текучих вод.

Речные и озёрные осадки во многих местах хоронили в себе остатки погибающих наземных растений и животных, и эти остатки тоже сохранились в земле в виде окаменелостей или отпечатков.

Бесчисленное множество ископаемых остатков растений и животных, живших в прошлые времена, хранят в себе земные недра. Их находят в крутых берегах рек и в обрывах оврагов, где обнажаются древние слои, при рытье колодцев и шахт, при специально производимых раскопках. Изучая окаменелости, учёные установили следующие важные факты: во-первых, они заметили, что чем древнее пласт осадочной породы, тем меньше в нем содержится остатков организмов, тем проще и примитивнее строение этих организмов. И, наоборот, чем эпоха образования пласта ближе к нашему времени, тем он богаче окаменелостями, тем сложнее и совершеннее становятся тела живших тогда растений и животных.

Раковина ретикулярии.

Раковина моллюска кадоцерос.

Раковина гребешка.

Раковина брюхоногого моллюска.

Трилобит азафискус.

Во-вторых, учёные установили, что живые организмы медленно, но непрерывно изменялись на протяжении всего времени существования жизни на Земле. Постепенно одни виды растений и животных вымирали, их сменяли другие виды, и рано или поздно наступало время, когда облик животного и растительного мира почти полностью изменялся.

Такая смена форм жизни происходила на Земле неоднократно, и это позволило учёным разделить историю органического мира на несколько больших отрезков времени, или эр: эру начала жизни, эру первой жизни, эры древней, затем средней и, наконец, новой жизни. Эры, в свою очередь, были разделены на периоды, охватывающие десятки миллионов лет; для каждого периода характерны свои, особые формы жизни. Когда большинство этих форм постепенно вымирало и Землю заселяли новые виды животных и растений, наступал новый период. Эры и периоды можно назвать частями и главами великой летописи жизни. Учёные называют их шкалой («лестницей») геологического времени.

Познакомимся с их названиями, порядком расположения и продолжительностью.

Знать шкалу необходимо каждому, кто интересуется наукой о Земле — геологией.

Чтобы составить эту таблицу, потребовался долгий, упорный труд многих учёных — исследователей земных недр. За её цифрами, за этими десятками и сотнями миллионов лет, стоит множество событий, вся жизнь Земли — от седой древности до наших дней.

Вы уже знаете, что означают по-русски названия эр в переводе с древнегреческого.

Названия периодов будут объяснены, когда мы начнем знакомиться с ними.

У известного английского писателя Герберта Уэллса есть фантастический роман «Машина времени». В этом романе рассказывается, как один учёный изобрел и построил машину, на которой можно путешествовать во времени. На своей машине изобретатель перенесся к людям, которые будут жить на Земле через 800 тысяч лет, испытал в этом будущем мире много необычайных приключений и вернулся обратно.

Роман Уэллса — чисто фантастический. Писатель придумал машину времени, чтобы в занимательной форме рассказать о том, как он представляет себе будущее человечества. А представлял Уэллс себе это будущее в мрачных красках. Он не верил в прогресс человечества и изобразил в своём романе упадок культуры, конечную гибель людей на Земле.

Описанную в романе машину ни изобрести, ни построить невозможно. Время — это последовательная смена минут, часов, дней, веков и т. д., и перенестись, скажем, в завтрашний день на несколько минут, исчезнув из сегодняшнего дня, человек не может: завтрашний день, пока он не наступил, просто не существует в природе.

Но совершать мысленно путешествия в прошлое мы можем. Наука, знание — это своего рода «машина времени». На могучих крыльях науки мысль человека устремляется вдаль прошедших времен.

Для мысли нет преград и расстояний. Геолог, изучающий строение окаменелых раковин, переносится мыслью на сотни миллионов лет назад. Округлый камень-валун, лежащий в степи, рассказывает нам о необозримом леднике, покрывавшем некогда эти места в продолжение тысячелетий. Оглаженная поверхность известнякового пласта, вскрытого экскаватором, рисует перед нами картину древнего моря: морской прибой огладил этот пласт, а в некоторых местах вымыл в нем ниши, заполненные сейчас песком.

Первые главы этой книги дали вам самое общее понятие о жизни Земли. Теперь мы начнем путешествие по ступеням веков с помощью чудесной «машины времени» — науки геологии.

Кусок минерала, отбитый от горного склона, раковина древнего моллюска, камень с отпечатком вымершего растения, окаменелая кость ископаемого животного будут теми волшебными ключами, которые откроют перед нами двери в давно исчезнувший мир прежних геологических эпох.

Путешественник, собирающийся в дальний путь, берет с собой различное снаряжение.

Наше «снаряжение» будет простым. Раскройте перед собой физическую карту мира. Она поможет вам наглядно представить себе и лучше уяснить то, о чем рассказывается дальше на страницах этой книги.

…Прекрасен закат в тихую погоду на южном океанском берегу. Сверкают золотом края далеких неподвижных облаков, из-под которых опускается к горизонту красноватый диск Солнца. С мерным шумом ложатся на белый песок неторопливо катящиеся волны, словно безбрежный океан дышит. Стихающий дневной бриз несет с океана свежесть водных пространств, колышет тёмно-зелёные перистые верхушки высоких пальм.

С этого берега, покрытого лесными, полными жизни зарослями, «машина времени» переносит нас в седую древность архейской эры, на два миллиарда лет назад. Мгновенно нас окутывает мрак, прорезаемый ослепительными вспышками молний. С ураганной силой дует жаркий, насыщенный влагой ветер. В блеске падающих молний мы видим пенистые гребни волн, разбивающихся о черные уступы береговых скал. Гористый берег освещен красным заревом вулкана. Тяжелый подземный гул прокатывается над сушей и морем, заглушая раскаты грома. Широкий поток лавы переливается через край жерла вулкана и устремляется к заливу. Быстро достигает он береговых скал и огненным потоком падает в океан. Гигантское облако пара с оглушительным шумом и свистом взлетает в воздух…

Безжизненные скалы первобытного материка.

Небо слегка светлеет, и мы видим быстро бегущие тучи. Но день так и не наступает: солнечные лучи не могут пробиться сквозь густую завесу облаков и вулканического дыма. Даль тонет в полумраке.

Но, может быть, дальше, за этой дымной завесой, мы увидим чистое небо, ясную морскую даль, покрытые зеленью равнины?

Перед нами проходит панорама первобытной Земли. Скалистые, пустынные материки, совсем не похожие по своим очертаниям на современные, поднимаются среди обширных морей. Их вид мрачен и дик. Повсюду мы видим угрюмые скалы, лавовые потоки, черные трещины и провалы — следы землетрясений. Нигде нет просвета в облаках. Клубящиеся тучи, пар, вулканический дым образуют почти непроницаемую для солнечных лучей завесу.

Часто проносятся ливни и грозы, и тогда маленькими водопадами стекает дождевая вода с гранитных уступов, вздуваются быстрые потоки, бегущие в своих каменных руслах.

Воздух насыщен углекислым газом, который в огромном количестве выбрасывают вулканы, и в нем нет кислорода. Как же могут существовать живые организмы в этой непригодной для дыхания атмосфере?

Но их нет совсем на поверхности архейских материков. Ни единой травинки не виднеется среди скал, на округленных лавовых глыбах, на берегах тускло поблескивающих озер. На тысячи километров простираются мертвые пустыни — мрачный мир камня, воды, огнедышащих гор и ураганов, проносящихся с неистовой силой над материками и морями.

Наш взор проникает сквозь толщу каменных пород в глубь Земли. Мы видим многочисленные светящиеся очаги раскаленной магмы. В ту отдаленную эпоху в земной коре содержалось значительно больше радиоактивных веществ, чем сейчас, так как они ещё не успели частично распасться. Следовательно, больше выделялось и радиоактивного тепла. По многочисленным трещинам поднималась вверх магма — расплав каменных пород сложного состава. Через жерла вулканов изливалась она на поверхность в виде лавы и, застывая, образовывала прочные горные породы: серо-зеленый диабаз, тёмные базальты. Выброшенная при вулканических взрывах в воздух магма осаждалась в виде мельчайшей пыли, образуя скопления вулканического пепла. С течением времени пепел уплотнялся и превращался в горную породу — вулканический туф.

Во многих местах поднимающаяся магма не изливалась наружу, она проникала в толщи поверхностных пластов земной коры и застывала, образуя так называемые интрузивные, то есть внедрившиеся, горные породы, главным образом граниты.

Сквозь чудесные стекла нашей «машины времени» мы видим рождение руд. Много различных химических элементов содержится в магме. При её остывании в магматических очагах образуются соединения железа, хрома, меди и других металлов. Из магмы, образующей граниты, выделяются в большом количестве летучие вещества: вода, соединения газов хлора и фтора, углекислоты. Нагретые до высокой температуры, эти летучие вещества уносят с собой различные химические элементы и скапливаются в трещинах и пустотах. Постепенно остывая, скопившиеся вещества вступают в соединения с подземными водами и минералами горных пород. Химические соединения осаждаются на стенках трещин, образуя рудные жилы. Мелкими вкраплениями пронизывают застывающий кварц соединения редких металлов — вольфрама, молибдена, олова. Возникают кварцевые жилы, содержащие золото, соединения меди, цинка, свинца, сурьмы, ртути…

А на поверхности Земли продолжается титаническая борьба двух стихий: огня и воды. Гигантскими факелами светятся вершины вулканов, и струи горячего дождя обрушиваются из низко летящих туч на потоки раскаленной лавы. Бесчисленные химические реакции непрерывно совершаются в воде первобытных морей, в минералах, слагающих материки, в атмосфере. Химические элементы вступают в соединения друг с другом, образуя все более сложные по составу и строению вещества.

Проходят миллионы и десятки миллионов лет. Вид архейских материков все так же пустынен и дик. Почему же это древнейшее время названо учёными эрой начала жизни?

Вглядимся в толщу воды одного из заливов. В ней плавают какие-то мельчайшие студенистые комочки — капельки слизи в прозрачной оболочке. Они напоминают современных микробов и бактерий — простейшие одноклеточные организмы, видеть которые можно только с помощью микроскопа.

Мы замечаем, что они поглощают частицы различных веществ, растворенных в воде, как бы питаются ими и увеличиваются в размерах — растут. Время от времени они делятся пополам, и каждая часть продолжает самостоятельно существовать.

Но ведь это и есть признаки жизни: питание, рост и размножение! Ими обладает любой живой организм, будь то микроскопическая клетка, дерево или человек.

В основе этих признаков жизни лежит обмен веществ с окружающей средой. Живой организм питается окружающими веществами, строит из них свое тело и выделяет то, что отработано и не нужно. Растения питаются углекислым газом; животные, поедая растения, питаются органическими веществами, из которых построены растительные ткани.

Непрерывным потоком проходят через организмы поглощаемые ими вещества, обновляя составные части их клеток. Организмы самообновляются в процессе обмена веществ, и в этом самообновлении заключается основное отличие живого от неживого. Обмен веществ наблюдается и в неорганической природе, но там он ведет не к самообновлению неорганических тел, а к их разрушению. Например, железо во влажном воздухе покрывается ржавчиной. Ржавчина появляется в результате поглощения железом кислорода и воды. При этом железо разрушается. Но можно ли сказать, что в нашей «машине времени» мы присутствуем при зарождении жизни на Земле? Нет! Эти мельчайшие примитивные организмы существуют на Земле уже миллионы лет. Обмен веществ стал их неотъемлемым качеством, и это качество отделяет их от всех других веществ и тел неорганической природы. Но как возникло в материи это свойство жизни — непрерывный обмен веществ? Какими были самые первые живые существа на Земле? Иными словами, как возникла жизнь на Земле? Ответить на этот вопрос с полной точностью наука в настоящее время ещё не может. Ведь никто не присутствовал при зарождении жизни и не наблюдал за возникновением живой материи.

В древнейших пластах земной коры не сохранилось никаких остатков первичных организмов. У них не было ни твердой оболочки, ни внутреннего скелета, и остатки их исчезли бесследно, распались на атомы, вернувшись в великий круговорот химических веществ на Земле. И только тогда, когда появились организмы с твердыми частями тела, в земной коре начали сохраняться их следы — например, в виде залежей известняков.

И все же наука с уверенностью утверждает, что жизнь является высшей формой развития материи, а совсем не представляет собой какое-то «божественное», духовное начало, как учит религия. Современная наука — физика, химия, биология, геология, астрономия — накопила огромный запас сведений об окружающем нас материальном мире. Бесчисленное множество научных наблюдений, лабораторных исследований и опытов дало учёным возможность изучить свойства веществ, законы природы, управляющие физическими и химическими процессами. И этот громадный фактический материал позволяет нам представить себе последовательное развитие материи, которое в далеком прошлом привело к появлению жизни.

Великий философ-материалист Фридрих Энгельс в своих трудах обосновал материалистическое, научное разрешение великой проблемы происхождения жизни на Земле. В течение сотен миллионов и миллиардов лет происходили химические превращения веществ, составляющих каменную, водную и воздушную оболочку Земли. В результате этих превращений возникали все более сложные химические соединения, и в конце концов образовалось живое белковое вещество, способное совершать обмен веществ. Взгляды Ф. Энгельса в наши дни развиваются академиком А. И. Опариным и другими советскими учёными.

Современная наука предполагает, что развитие материи и возникновение жизни на Земле происходили следующим образом.

При вулканических извержениях из недр планеты вырывались на поверхность расплавленные массы карбидов, то есть соединений металлов с элементом углеродом. Углерод всем хорошо известен. Сажа, скопившаяся в печной трубе, графит, из которого изготовляют карандаши, и драгоценный камень алмаз — все это углерод в свободном виде. С карбидами вступали во взаимодействие вода и водяные пары. При этом углерод соединялся с составной частью воды — водородом, образуя углеводороды.

Возникшие углеводороды в большом количестве растворились в первобытных водоемах, вошли в состав насыщенной влагой атмосферы.

В углеводородах, как показывают лабораторные опыты, таятся большие возможности химических превращений. Вот, например, какой опыт был проделан знаменитым русским химиком Бутлеровым: он растворил формалин, молекула которого состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов водорода, в известковой воде. Через некоторое время раствор, постоявший в теплом месте, стал сладким. Это произошло потому, что шесть молекул формалина соединились между собой в одну, более сложно построенную молекулу сахара.

Из недр Земли изливались не только соединения металлов с углеродом — карбиды, но и соединения металлов с газом азотом, так называемые нитриды.

При действии на них водяных паров нитриды образовывали соединение азота с водородом — газ аммиак (водный раствор аммиака всем известен под названием нашатырного спирта). Аммиак вошел в состав первичной атмосферы Земли.

Шло время. Многие углеводороды легко соединялись с водой, образуя спирты, жиры и другие вещества, содержащие углерод, водород и кислород. Это были простейшие органические вещества.

Первичные органические вещества образовались из неорганических чисто химическим путем. Учёные называют органическим веществом вообще все соединения углерода. Таких соединений в природе известно более миллиона. Из них только белки обладают признаком жизни — способностью к обмену веществ.

Все сложнее и многообразнее становились химические реакции в веществах неорганической природы. Простейшие органические вещества присоединяли азот в форме аммиака. В результате появился новый тип органических веществ — аминовые кислоты, в состав которых входит, кроме углерода, водорода и кислорода, также азот.

Появление аминовых кислот сыграло исключительно важную роль в возникновении жизни. Учёные установили, что живой белок в телах животных и растений построен из отдельных звеньев — из различных аминокислот. Аминокислоты — это как бы кирпичики, из которых построено сложное здание молекулы белка. Огромная белковая молекула состоит из тысяч или десятков тысяч молекул аминокислот. Эти кислоты хорошо изучены в лабораториях. Они даже получены искусственно — из аммиака, воды, водорода и газа метана. На первобытной Земле в природных условиях тоже должны были образовываться различные аминокислоты.

Если в лаборатории приготовить раствор аминокислот и подвергнуть его сильному давлению, то можно получить белковоподобные соединения.

Высокие давления распространены в природе — например, в недрах земли, в глубине морей и океанов. Следовательно, в первобытных морях имелись условия, при которых мог происходить синтез (соединение) аминокислот в молекулы белкового вещества.

В белках проявляются свойства, резко отличающие их от всей неорганической природы. В живом белке непрерывно происходят процессы восстановления и распада; они сочетаются между собой в определенном порядке и все направлены к единой цели: к постоянному самосохранению, к постоянному самовоспроизведению организма.

Белки — носители жизни. Ф. Энгельс говорит: «Когда химия порождает белок, химический процесс выходит за свои собственные рамки… он вступает в некоторую более богатую область — область органической жизни».

Как же возникли в материи признаки жизни, каким образом белковое вещество стало живым существом?

Ответить на этот вопрос помогают лабораторные опыты с коацерватными каплями.

Смешаем растворы органических веществ, например желатина, с гуммиарабиком. До смешивания растворы этих веществ были прозрачны После смешивания они замутятся. Посмотрим на капельку помутневшего раствора в микроскоп. Мы увидим маленькие плавающие в жидкости, резко очерченные капельки. Учёные называют их коацерватами. Это название происходит от латинского слова, означающего «собираться в кучу, в рой».

Оказывается, что почти все находившиеся в растворе органические вещества собрались, сконцентрировались в этих каплях.

В коацерватах есть зачатки некоторой организации: они обладают способностью улавливать различные вещества из окружающего раствора, увеличиваться за их счёт. Если, например, добавить к жидкости, в которой плавают коацерваты, какую-нибудь краску, то можно наблюдать, как частицы краски быстро перейдут из жидкости в коацерватные капли.

Как показывают исследования, в коацерватных каплях идет и обратный процесс — процесс распада, разложения вещества. Если поглощение частиц из раствора, их объединение идет в капле быстрее, чем распад, то такая капля будет устойчивой, станет увеличиваться в объеме. Достигнув определенной величины, она делится.

Подобные коацерватные капли могли возникать в древних водоемах, где имелись растворы органических веществ.

Судьба капелек была различна. Одни росли сравнительно быстро, другие — медленнее, третьи, просуществовав короткое время, растворялись, исчезали. Причина этого ясна. На развитие капель влияли местные условия окружающей среды. Условия же эти были различны: в одном месте было больше тепла, в другом — меньше; одни капельки находились на ярком свету, другие — в темноте. Разными были также давление, количество растворенных в воде веществ. В зависимости от различных внешних условий каждая капля развивалась по своему собственному пути, и это привело к очень важным результатам.

Вот как рисует академик А. И. Опарин дальнейший путь развития первобытных коацерватных капелек, стоящих на грани живого и неживого:

«Если явления, происходившие в капле, ускоряли процесс распада или замедляли процессы синтеза (соединения), то такого рода формы коацерватных капель исчезали, а право на дальнейшее существование получали такие формы капель, которые были динамически устойчивыми и в которых эта динамическая устойчивость все более и более нарастала. Так возникла новая закономерность, являющаяся уже закономерностью биологического порядка; в неорганическом мире её нет. Это закономерность, которую мы можем обозначить как естественный отбор капель. Дальнейший прирост коацерватных капель шел под строгим контролем этого естественного отбора.

Постепенно менялось и качество организации коацерватных капель. Причем эти изменения совершались в определенном направлении все большей согласованности процессов распада и синтеза, что приводило к все более гармоничной организации коацерватных капель. Именно этот процесс и привел в конечном итоге к возникновению таких систем, которые можно смело назвать белковыми телами, наделенными обменом веществ, то есть к возникновению простейших организмов».

…И вот мы с вами снова на берегу древнего моря. Снова видим мы мрачные скалы первобытной Земли, катящиеся из мрака волны, тяжелую пелену низких туч. Но этот пустынный, сумрачный пейзаж уже не гнетет нас: мы знаем, что заря жизни занимается над нашей планетой.

Пока эта жизнь таится в водоемах — скудная, незаметная жизнь одноклеточных существ, похожих на современных амеб и бактерий. Эти существа во множестве живут в теплых водах мелких бассейнов, покрывают уступы скал слизистыми пленками своих колоний. Живут уже многие десятки тысячелетий…

Но ведь ничто в окружающем нас мире не находится в застое, вся материя, её любые формы находятся в непрерывном изменении и развитии.

Как же будет развиваться дальше жизнь? По какому пути пойдет её дальнейшее совершенствование?

Природа нашла поистине замечательный путь. В результате развития колоний одноклеточных появились многоклеточные существа, состоящие уже не из одной, а из многих клеток, объединенных в один организм.

В истории жизни на Земле было несколько особо важных событий, как бы поворотных пунктов в её развитии. Первым таким особо важным событием и было появление многоклеточных организмов.

Клетка-бактерия сама осуществляла все жизненные процессы и продолжала оставаться все тем же одноклеточным, сравнительно просто устроенным существом. В клеточных же сообществах жизненные процессы разделились между отдельными клетками. Одни клетки приспособились для обнаружения пищи, другие — для её поглощения, третьи — для её переваривания и так далее. Иными словами, у многоклеточных организмов постепенно появились щупальцы, рот, желудок и другие органы.

Каждая клетка в сообществе утрачивала былую универсальность, но зато свою узкую задачу стала выполнять гораздо лучше.

Многоклеточные существа стали активно охотиться за добычей, защищаться или прятаться от врагов-хищников. Они быстрее и лучше стали приспосабливаться к условиям окружающей среды. 

Уже на заре жизни произошло разделение живой природы на мир растений и мир животных.

Основное различие между растительными и животными организмами заключается в способе питания.

Первичные микроорганизмы питались только теми органическими веществами минерального происхождения, которые были растворены в первобытных водоемах.

Но с течением времени количество этих веществ все уменьшалось. В конце концов живые организмы должны были погибнуть, исчезнуть с лица земли или выработать в себе какой-либо способ самим создавать питательные органические вещества из окружающих материалов неорганической природы.

«Некоторым живым существам удалось это, — говорит академик А. И. Опарин. — В процессе последовательного развития они выработали способность поглощать энергию солнечных лучей, за счёт этой энергии разлагать углекислоту и из её углерода строить в своём теле органические вещества. Таким образом, возникли простейшие растения, остатки которых можно обнаружить в древнейших отложениях земной коры. Другие живые существа сохранили прежний способ питания, но в качестве источника пищи им стали служить теперь водоросли. Это были первые простейшие животные…»

Когда вы посмотрите на тянущуюся к свету листву растений, подумайте о том, что перед вами своеобразная «зеленая лаборатория», в которой происходит замечательный процесс фотосинтеза. Этими веществами питаются, в конечном итоге, все животные и сам человек. Без растений животное население Земли умерло бы от голода.

Но этим не ограничивается роль растений в развитии жизни на Земле. Очищая воздух от углекислого газа, растения в то же время обогащают его кислородом, нужным для дыхания всем живым существам.

Животные, в свою очередь, выделяют при дыхании углекислый газ, которым питаются растения.

Таким образом, между растительным и животным миром существует тесная и неразрывная биологическая связь. 

В протерозойских пластах осадочных пород мы уже находим остатки живших тогда организмов: отпечатки морских водорослей, морских червей, иглы губок, остатки брахиаподов, обладавших двустворчатой раковиной.

Все животные, обитавшие в архейской эре и в протерозое, были беспозвоночными.

У позвоночных животных, которые появились значительно позднее, внутри тела имеется спинной хребет, или позвоночник, составляющий основу скелета; при этом скелет находится внутри их тела, покрыт снаружи мускулами и кожей. У более же примитивных животных такого позвоночника нет, да у большинства из них вообще нет твердой внутренней основы.

Однако у многих беспозвоночных имеется наружная твердая защитная оболочка. Таким своеобразным внешним скелетом являются раковина у моллюска, хитиновый панцирь у современного насекомого и у рака.

О богатстве органического мира в протерозойскую эру свидетельствуют не только мощные слои известняков, образовавшиеся из скоплений раковинок микроскопических животных; в протерозойских слоях имеются залежи минерала шунгита, похожего на антрацит. Этот углеподобный минерал образовался из остатков древнейших морских водорослей.

Суша протерозойских материков была по-прежнему пустынна. Лишь во влажных низинах и на омываемых частыми дождями скалах могли существовать микроскопические водоросли, колонии бактерий и пленки низших грибов.