Роберт Хейзен - История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет
Каковы бы ни были причины, действовали ли они по отдельности или вместе, но вымерли все динозавры, за исключением одной незначительной боковой ветви – птиц. Вымерли и последние виды аммонитов. Путь к эволюции млекопитающих был открыт. Эти мелкие, похожие на грызунов позвоночные неплохо устроились по соседству с более крупными (а потому обреченными) родственниками-динозаврами, и то, что им удалось выжить во время мезозойского вымирания, проложило им дорогу почти во все экологические ниши. В Индии в течение 10 млн лет вулканической активности и из-за последствий столкновения с астероидом млекопитающие развивали многообразие видов; в пределах 15 млн лет сформировались древние предки китов, летучих мышей, лошадей и слонов.
Итак, массовые вымирания на Земле повторялись, бросая вызов жизни и провоцируя ее развитие. За последние 540 млн лет приливы и отливы этого явления регулярно продолжаются. Но как обстояло дело с более древними временами? Случались ли массовые вымирания ранее 540 млн лет назад? Здесь палеонтологи заходят в тупик. До кембрийского взрыва не найдено ископаемых доказательств. Статистика вымирания требует значимой численности таких хорошо различимых организмов, как динозавры или трилобиты; ранее 540 млн лет их просто не существовало. Испытывали ли микроорганизмы аналогичные периоды угнетения и уменьшения количества видов? На Земле наверняка и раньше случались и масштабные столкновения с астероидами, и вспышки вулканической деятельности, которые уничтожали все живое на обширных пространствах планеты. Жизнь подвергалась крайней опасности во время превращения Земли в снежный ком и более ранних ледниковых периодов. Отсчитывая время назад к началу зарождения жизни на Земле, мы допускаем сотни таких массовых вымираний живых организмов. Но разрозненные, микроскопические следы докембрийских окаменелостей не позволяют нам узнать об этом наверняка.
Эпоха человека
Более 99,9 % существования Земли прошли без человека. Мы – лишь один миг земной истории. Сравнительно недавнее появление Homo sapiens можно проследить до тех грызуноподобных предков, которые выжили 65 млн лет назад после падения на Землю астероида размером с Манхэттен. В течение нескольких миллионов лет после вымирания динозавров млекопитающие заняли свободные экологические ниши в полях и джунглях, горах и пустынях, в воде и воздухе. При этом последние 65 млн лет отнюдь не были для них легкими. Многие из странных и удивительных видов млекопитающих исчезли в периоды других массовых вымираний 56, 37 и 34 млн лет назад, и причины их гибели до сих пор неясны.
Человек произошел от уцелевших в последней катастрофе млекопитающих примерно 30 млн лет назад. Мартышки, человекообразные обезьяны и мы сами восходим к общему предку-примату. Первые гоминиды, ветвь эволюции, включающая прямоходящих приматов, появились примерно 8 млн лет назад в Центральной Африке.
Между тем периодические возвращения ледникового периода, начавшиеся около 20 млн лет назад, наращивают интенсивность и частоту. За последние 3 млн лет по крайней мере восемь раз льды надвигались от полюсов, покрывая значительные пространства высоких широт и достигая на юге северных территорий Среднего Запада. Пусть и не такие глобальные, как события времен «снежного шара», эти повторяющиеся оледенения сопровождались резким понижением уровня моря – на сотни метров. Ледяные мосты связывали Азию и Северную Америку, способствуя миграции в Новый Свет множества разных видов млекопитающих, в том числе мамонтов, мастодонтов и в конечном итоге – людей.
Эти ледниковые периоды привели к очередному поразительному витку эволюции. Согласно одной увлекательной теории, низкие температуры способствуют выживанию тех детенышей, которые длительное время остаются возле матери, а также тех, у кого большие головы (чем больше голова, тем дольше сохраняется тепло). В большой голове больше мозга, а длительное пребывание около матери продлевает время обучения. Видимо, отнюдь не случайно первый человек, Homo habilis, т. е. «человек умелый», появился вскоре после одного из таких оледенений – 2,5 млн лет назад.
Именно человеку удалось выжить в течение многих тысячелетий и адаптироваться к постоянно меняющимся условиям. Наступление льдов чередовалось с необычно теплыми «межледниковыми» периодами: такие циклы, по большей части милосердно постепенные, продолжались в течение многих поколений, и кочевые человеческие группы имели возможность менять места обитания и таким образом выживать. Это один из сравнительно недавних примеров адаптации в ответ на изменчивые условия окружающей среды.
Поистине, за последние полмиллиарда лет земной истории наблюдалось поразительное взаимодействие между живой материей и горными породами – совместная эволюция, которая эффективно продолжается в эпоху человека технологического. Многие эоны тому назад горные породы, вода и воздух сотворили жизнь. Жизнь, в свою очередь, сделала атмосферу пригодной для дыхания и превратила планету в зеленый и безопасный для прогулок мир. Жизнь преобразовала породы в почву, которая питала новые поколения живых существ и стала домом для бесконечных поколений фауны и флоры.
На протяжении всей земной истории воздух, моря, суша и живая материя формировались посредством преобразующей энергии Земли: энергией солнечного света и внутренней тепловой энергией планеты, магической энергией воды, химической энергией углерода и кислорода, безостановочным теплообменом земных недр, вызывающим разломы земной коры в результате землетрясений, извержений вулканов и глобальной тектоники континентальных плит. Среди всех этих могучих сил наш вид сумел проявить устойчивость, ум и способность к адаптации. Мы научились всяким техническим уловкам, чтобы переделать мир по своему вкусу: мы добываем и обогащаем металлы, удобряем и возделываем почву, поворачиваем и используем реки, извлекаем и сжигаем ископаемое топливо. Наши действия не остаются без последствий. Каждый день, если настроиться на динамические процессы нашего планетарного дома, можно почувствовать каждую грань его творческой энергии. И только тогда мы поймем, насколько разрушительными могут оказаться перемены в нашем мире и насколько незначительны по сравнению с этим наши мимолетные притязания.
Глава 11
Будущее
Сценарии будущих изменений Земли
Возраст Земли: следующие 5 млрд лет
Является ли прошлое прологом к будущему? Что касается Земли, то можно ответить: и да, и нет.
Как и в прошлом, Земля продолжает оставаться беспрерывно меняющейся системой. Планету ожидает череда потеплений и похолоданий. Ледниковые периоды вернутся, так же как периоды экстремальных потеплений. Глобальные тектонические процессы продолжат двигать континенты, смыкать и размыкать океаны. Падение гигантского астероида или извержение сверхмощного вулкана могут снова нанести жестокий удар по жизни.
Но будут происходить и иные события, столь же неизбежные, как образование первой гранитной коры. Мириады живых существ вымрут навсегда. Обречены на исчезновение тигры, белые медведи, горбатые киты, панды, гориллы. Высока вероятность того, что и человечество тоже обречено.
Многие подробности земной истории по большей части неизвестны, а то и вовсе непознаваемы. Но изучение этой истории, а также законов природы дает представление о том, что может произойти в будущем. Давайте начнем с панорамного обзора, а потом постепенно сосредоточимся на нашем времени.
Эндшпиль: следующие 5 млрд лет
Земля почти наполовину прошла путь к своей неизбежной кончине. В течение 4,5 млрд лет Солнце светило достаточно стабильно, постепенно увеличивая яркость по мере сжигания своих колоссальных запасов водорода. Следующие пять (или около того) миллиардов лет Солнце продолжит вырабатывать ядерную энергию за счет преобразования водорода в гелий. Именно так поступают почти все звезды большую часть времени.
Рано или поздно запасы водорода закончатся. Звезды помельче, достигая этой стадии, просто затухают, постепенно уменьшаясь в размерах и излучая все меньше энергии. Будь Солнце таким красным карликом, Земля просто промерзла бы насквозь. Если бы на ней и сохранилась какая-то жизнь, то только в виде особо выносливых микроорганизмов глубоко под поверхностью, где еще могли бы оставаться запасы жидкой воды.
Однако Солнцу такая жалкая смерть не грозит, поскольку оно обладает достаточной массой, чтобы иметь запас ядерного топлива для другого сценария. Вспомним, что каждая звезда удерживает в равновесии две противоборствующие силы. С одной стороны, гравитация притягивает звездное вещество к центру, насколько возможно уменьшая ее объем. С другой – ядерные реакции, подобные бесконечной серии взрывов внутренней водородной бомбы, направлены наружу и соответственно пытаются увеличить размер звезды. Нынешнее Солнце находится в стадии сжигания водорода, достигнув стабильного диаметра около 1 400 000 км – этот размер продержался 4,5 млрд лет и продержится еще примерно 5 млрд.
