Крис Терни - Terni_Kosti_skalyi_i_zvezdyi._Nauka_o_tom_kogda_chto_proizoshlo.395719
Рассуждая так же, как до него Бюффон, Кельвин предположил, что сначала Земля была раскаленным шаром, а потом постепенно остыла до нынешнего состояния. Поскольку твердый камень плотнее жидкости, остывающие и твердеющие породы должны погружаться в жидкую расплавленную массу древней Земли. От них расходились бы при этом конвекционные потоки, способствующие равномерному распределению тепла по планете, пока Земля не затвердеет полностью. Таким образом, на любой глубине температура должна быть одинаковой. Опираясь на последние научные данные о том, как распределяется тепло в камне, Кельвин подсчитал, сколько его выделилось с земной поверхности в космическое пространство. Отсюда можно было сделать вывод о том, когда же образовалась Земля.
Поскольку такой метод грешил допущениями и неточностями, Кельвин определил возраст Земли достаточно приблизительно — от 20 до 400 млн лет, в среднем около 98 млн. Геологам впору было отказываться от предложенной Хаттоном идеи бесконечности.
В течение последующих 40 лет, по мере поступления новых данных о температуре Земли, Кельвин периодически пересматривал результаты своих расчетов, каждый раз снижая цифры. К 1876 г. верхний предел уже равнялся 76 млн лет, а к 1897 г. приближался к 20 млн. Вместе с цифрами возраста Кельвин последовательно терял и сторонников среди геологов. Такие краткие сроки не согласовались сданными, которые многие из них получали в полевых исследованиях, однако доказать они ничего не могли.
Возраст, предложенный Кельвином, вызывал протест и у Чарльза Лайеля, одного из основных участников спора о ледниковых периодах. Лайель придерживался униформистских представлений, согласно которым для формирования нынешнего облика Земли требовалось несоизмеримо более долгие сроки. В то же время его вдохновляли труды Джеймса Кролла — в частности, о роли перемен обращения Земли вокруг Солнца в наступлении ледниковых периодов (см. главу 7). Возможно, именно здесь следовало искать ключ к определению возраста Земли.
¤
В 1867 г. Лайель опубликовал десятое издание «Основ геологии», где утверждал, что последний ледниковый период должен был наступить от 750 000 до 800 000 лет назад. На этом основании он предположил, что 95% всех современных раковин обнаруживаются в отложениях возрастом миллион лет. Именно столько должно было уйти на обновление одной двадцатой части вида. Как мы помним, для униформиста Лайеля любое развитие предполагало цикличность. Итак, если для полного обновления вида требовалось 20 млн лет, а таких полных циклов прошло 12, то бурный всплеск жизни, наблюдавшийся в начале кембрийского периода, должен был произойти около 240 млн лет назад. Далеко за рамками возраста, подсчитанного Кельвином.
Теперь не смог остаться в стороне от споров и Джеймс Кролл, который вопросами возраста Земли в общем-то не занимался. Он не разделял точку зрения геологов, настаивавших на «бесконечности». По его мнению, все эти геологические «расчеты» сроков и скорости изменений лежали исключительно в области догадок. Сам он верхним пределом возраста Земли считал 100 млн лет. В отличие от Лайеля, Кролл предполагал, что последний ледниковый период приходился на самую недавнюю стадию высокой эксцентричности орбиты, которая, по его подсчетам, закончилась лишь 80 000 лет назад. Лайель этого не учитывал, поскольку за 80 000 лет мир никак не успел бы, по его представлениям, принять современный облик. Если возраст получался меньше, то и сроки обновления видов, предложенные Лайелем, также подлежали сокращению. Таким образом, с начала кембрийского периода должно было пройти лишь 60 млн лет. Это Кролла устраивало куда больше.
Эти цифры удостоились пристального внимания нескольких выдающихся ученых, в том числе Альфреда Уоллеса, которому, как и Дарвину, не давали покоя предположения относительно возраста Земли. В своих подсчетах Уоллес исходил из того, что докембрий, когда жизни на Земле еще не было, длился в три раза дольше кембрия, а значит, жизнь на Земле существует 24 млн лет и общий возраст Земли — 96 млн лет. Уоллес думал, что наконец примирил противоборствующие стороны. С одной стороны, удовлетворено предположение Дарвина о длительном периоде, предшествующем появлению жизни; с другой — цифра не противоречила оценке Кельвина в 98 млн лет. Дарвина, впрочем, это не убедило.
Тем временем многие британские и американские геологи начали подбираться к проблеме с другого бока. Они попытались определить возраст независимым путем, подсчитав совокупную толщину всех известных геологических объектов и прикинув предположительную скорость образования отложений. В литературе замелькал калейдоскоп цифр: в 1860 г. возраст долины Ганга был определен как 96 млн лет, а в 1878 г. возраст Земли — как 200 млн лет. Однако ни один из этих результатов особого резонанса не вызвал, поскольку цифры все равно получались весьма приблизительные и проходили по нижней границе возраста.
Еще в XVIII в. британский астроном Эдмонд Галлей усомнился в правильности возраста Земли, названного епископом Ашшером. Галлей утверждал, что с учетом скорости эрозии Земля должна быть гораздо старше 6000 лет. Он предложил альтернативный способ определения возраста, основанный на наблюдении, что озера, из которых не вытекают реки, обладают большой соленостью. И соль, судя по всему, приносят с собой впадающие реки. В 1715 г. он высказал следующее предположение: «Не исключено, что соленость океана обусловлена теми же причинами, что соленость озер». Галлей рассудил, что раз изначально океан был пресным, то, измерив концентрацию соли, можно по скорости превращения воды в соленую определить возраст Земли. Оставалось только собрать данные для вычислений.
Между 1899 и 1901 гг. ирландский геолог Джон Джоли из дублинского Тринити-колледжа, приняв эстафету у Галлея, вычислил скорость поступления соли в океан. Джоли рассудил, что, поскольку соль в речной воде присутствует в незначительных дозах, этим количеством можно пренебречь и разделить весь объем соли в морских водоемах мира на скорость ее поступления. В результате возраст нашей планеты по оценкам Джоли находился в промежутке от 90 млн до 100 млн лет — почти как изначально у Кельвина.
Теперь нам известно, что соль подвергается масштабной переработке: крупные геологические формации удерживают ее, изымая из круговорота, но через подводные колодцы на стыках плит она все равно попадает туда в большом количестве. Джоли, один из последних приверженцев гипотезы Кельвина, продолжал публиковать результаты измерений содержания соли и опровергать показатели более древнего возраста Земли до самой своей смерти, которая наступила 30 лет спустя.
Одним из первых воспользоваться свойствами радиоактивности для определения возраста нашей планеты догадался новозеландец Эрнест Резерфорд, в начале 1900-х гг. работавший в канадском Университете Макгилла. Резерфорд понимал, что огромный объем заключенной в радиоактивных элементах энергии должен поддерживать высокую температуру внутри Земли. Планету уже нельзя было рассматривать согласно представлениям Кельвина как остывающий раскаленный шар (в 1908 г. Резерфорд получил Нобелевскую премию за исследования радиоактивности — по иронии судьбы, в области химии, которую он ставил ниже физики).
В 1904 г. Резерфорд выступил с докладом перед Королевской ассоциацией. Разумеется, среди слушателей оказался не кто иной, как Кельвин. Начало доклада он, видимо, проспал, но, когда Резерфорд подошел к проблеме возраста Земли, тут же проснулся и резко выпрямился в кресле. И тут Резерфорда осенило. Он напомнил об оговорке, которую делал Кельвин в своих ранних трудах: его выводы относительно земного возраста могут оказаться неточными, если на планете обнаружится другой, неизвестный в тот момент источник энергии (хотя Кельвин с пеной у рта доказывал, что подобное маловероятно). Резерфорд предположил, что радиоактивность вполне может служить таким дополнительным источником энергии. Кельвин, польщенный знаком уважения от Резерфорда, тем не менее от своих результатов не отказался, продолжая считать их верными, и даже сообщил одному своему другу в доверительной беседе, что это, пожалуй, самой большой его вклад в науку.
Открытие радиоактивности повлекло за собой обнаружение еще целого ряда новых химических элементов в начале XX в. К урану (открытому в 1789 г.) добавились радий, полоний, радон и торий. Может быть, с их помощью удастся установить возраст Земли? В 1907 г. Резерфорд выдвинул гипотезу, что газ гелий является побочным продуктом радиоактивного распада, — и год спустя она подтвердилась. Если предположить, что гелий после образования удерживается в горной породе и что скорость его образования поддается учету, можно вычислить время остывания и затвердевания породы (тот же принцип, что в калиево- и аргонно-аргоновом методах).
