Текст книги "Великие геологические открытия"
Автор книги: Сергей Романовский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 16 (всего у книги 20 страниц)
Зона, в которой океаническая кора, согласно теории мантийной конвекции, вновь погружается в мантию, носит название субдукционной, а процесс поглощения океанической коры – субдукцией. Это наиболее сложная и дискуссионная компонента тектоники плит.
Подливать масла в огонь мы не будем. Но все же заметим, что геофизики установили: векторы скольжения в зонах субдукции указывают на движение коры в желобах, оно направлено в противоположную от океанических плит сторону. Это служит хотя и косвенным, но надежным свидетельством процесса поглощения океанической коры в зоне субдукции. Более того, профессор Уеда неоднократно подчеркивал, что сам факт возникновения глубокофокусных землетрясений свидетельствует в пользу субдукции холодных плит.
На границах плит, кстати, происходят принципиально разные геологические процессы. Различают поэтому три основных типа границ.
1. Наращивания коры (конструктивный тип). Такую границу еще называют границей раздвижения (дивергенции). Примером могут служить срединно-океанические хребты.
2. Поглощения коры (деструктивный тип). Эта граница называется еще границей схождения (конвергенции). Примеры – зоны субдукции в районе глубоководных океанических желобов.
3. Скольжения. На таких границах плиты сталкиваются под разными углами и как бы трутся друг о друга. Примеры – складчатые горные системы, в частности Альпийско-Гималайский пояс.
Геофизик Олег Георгиевич Сорохтин, один из активных разработчиков этой новой теории, указывает, что наибольшая скорость раздвижения океанического дна фиксируется в юго-восточной части Тихого океана (в районе о. Пасхи): здесь ежегодно наращивается около 18 см новой океанической коры. Австралия удаляется от Антарктиды со скоростью 7 см/год, Южная Америка от Африки – 4 см/год, Северная Америка от Европы – 2– 2,3 см/год. Индийская плита поддвигается под Азиатскую со скоростью 5 см/год. Около 6 млн лет назад полуостров Калифорния в результате активного рифтогенеза, т. е. образования трещины в земной коре с последующим интенсивным раздвигом, был почти отделен от материка. С тех пор Калифорнийский залив разрастается со скоростью 6 см/год, что существенно выше скоростей спрединга в районе Атлантического срединно-океанического хребта. Скорость раскрытия Красноморского рифта (Красного моря) значительно меньше – всего 1,5 см/год.
Вопросы есть?
Разумеется. И очень много. Иначе и быть не может. Новое, свершающееся на наших глазах открытие только начинает по-настоящему восприниматься геологами. Принципиально новые факты, составившие основу этого революционного переворота, имели для старых, давно, казалось бы, устоявшихся взглядов, последствия неоднозначные. Одни из застарелых догматов пришлось отбросить, другие переставить на новое, подобающее им место, на третьи взглянуть другими глазами.
Я постараюсь в этой связи остановиться прежде всего на той небольшой группе вопросов, которые имеют непосредственное отношение и к другим великим открытиям, о коих уже шла речь.
Итак, перед стратиграфией встал ряд проблем, на которые она, вообще говоря, уже получила ответы качественного характера, если вспомнить теорию слоеобразования Головкинского и вытекающее из нее следствие о возрастном скольжении границ подразделений местных стратиграфических схем. После того как были сформулированы в явном виде основные положения тектоники литосферных плит, прояснился главный факт: осадконакопление в океане протекает на горизонтально перемещающемся дне, а потому и тип осадков и их мощности зависят прежде всего от соотношения скоростей седиментологических и сопутствующих им тектонических процессов. Важно знать, в каких ситуациях скоростями движения плит можно пренебречь (как слишком малыми) и считать тектонический фактор своеобразным фоном, на котором протекают процессы осадконакопления, а в каких – скоростные характеристики движения плит оказывают решающее влияние на механизмы накопления осадков да и слоев осадочных пород также.
Основное теоретическое достижение тектоники, связанное со спредингом, касается предсказания глубин и возраста океанического дна в зависимости от расстояния до срединно-океанического хребта. Джон Склейтер и Жорж Франшто исходя из предположения, что океаническое дно изостатически скомпенсировано, а породы, образующиеся в месте раздвига плит, постепенно остывают и уплотняются, построили теоретическую кривую изменения глубин дна в зависимости от возраста коры. Эта кривая получила в дальнейшем блестящее подтверждение многочисленными натурными наблюдениями, как геофизическими, так и непосредственными – с помощью скважин глубоководного бурения. Результаты бурения позволили и несколько скорректировать саму кривую.
Ясно, что коль скоро возраст базальтового ложа океана «скользит» по мере удаления от срединно-океанического хребта, то обязан «скользить» и возраст покрывающих его осадков. Факт этот, ровно за сто лет до открытий тектоники плит гениально предсказанный Головкинским, побудил нас отнести принцип скольжения возраста границ местных стратиграфических подразделений к числу важнейших принципов стратиграфии. Не все, вероятно, с этим согласятся. Ну что ж, понимание значимости крупных научных открытий не ко всем приходит одновременно.
Наиболее сложной для восприятия оказалась идея деструкции земной коры в районе глубоководных желобов, т. е. процесс субдукции. Сложность же заключается в том, что при этом процессе океаническая кора погружается в мантию, а вместе с нею с лика Земли бесследно исчезают и следы тех геологических процессов, которые протекали на океаническом дне в течение 150 млн лет. В этом, согласитесь, есть что-то мистическое и примитивное одновременно.
Поэтому в задачу новой теории входила разработка прежде всего таких методов, которые бы давали в руки геологов вполне осязаемые следы этого процесса. Пусть косвенные, но непременно проверяемые. Такие методы были созданы. Они опираются на результаты количественных спектральных анализов, дающих возможность улавливать тонкие нюансы в вариации химизма магматических пород, резонно интерпретируемые как реакция состава этих пород на изменение напряжений в зоне поддвига и соответственно на изменение реологических свойств мантии. Есть целый спектр петролого-геофизических подходов к решению этой проблемы.
Я коснулся лишь немногих «болевых точек» тектоники плит. На самом деле их еще очень много. Ведь новая теория только встает на ноги. Но можно не сомневаться в главном – за нею будущее. И чем быстрее эта простая мысль проникнет в умы геологов, тем быстрее это «будущее» станет «настоящим».
Уроки биосферы
У истоков «учения»
Давайте сыграем в такую игру (ее любят ученые мужи, прогуливающиеся перед сном по дорожкам санатория): попробуем назвать «самых-самых» физиков, химиков, математиков, биологов XVII – XX столетий. По одному имени на каждое столетие. Увлекательное занятие, не так ли? А главное – содержательное. И все же… Однако, чтобы не затягивать, ограничимся только геологами. Тем более, книга наша подходит к концу, и автор надеется, что изложенного в ней материала хватит хотя бы для такой игры.
Отметим, кстати, что даже целые столетия получили свое имя. Так, Климентий Аркадьевич Тимирязев (1843-1920) назвал XVIII столетие «веком Разума», XIX – «веком Науки». Если попробовать подхватить эту эстафету, то в контексте материала этой главы XX век вполне можно назвать «веком неразумного использования науки». Об этом, в частности, мы и поведем речь. А пока вернемся к предложенной игре.
Итак, XVII век. Без сомнения, мы можем сказать: это столетие Стенона. Век XVIII уже заставляет задуматься: Вернер? Бюффон? Геттон? Вероятно, самое справедливое – оставить этот век безымянным. XIX столетие недаром называют «золотым веком». Оно подарило такое созвездие великих ученых, что, право, трудно кого-то выделить. Это и Лайель, и Мурчисон, и Дэна, и Зюсс, и Головкин-ский. Каждый имеет свой резон считаться «геологом века». Ну а подходящий к финишу XX век? Тут вне конкуренции два имени: Вегенер и Вернадский.
Причем если теория мобилизма Вегенера полностью трансформировала наше знание о строении Земли, о характере и механизме процессов геологического прошлого, то созданная Вернадским целостная концепция биосферы не только синтезировала в единое неразрывное целое все дисциплины естественнонаучного цикла, но и заставила ученых пристальнее всмотреться в ставшие привычными социально-политические доктрины, ибо от того, насколько человечество сумеет «канализировать» отходы научно-технического прогресса, в самом прямом смысле зависит его жизнь на этой планете.
И в основе всего этого сложного клубка проблем лежит введенное Вернадским понятие о живом веществе, об определяющем значении жизни в развитии геологических явлений, о все возрастающей во времени значимости вмешательства человека в протекающие на Земле процессы. Одним словом, биосфера Земли и то ее современное состояние, которое получило название «ноосферы» (сферы разума), являются ядром последнего (по времени) из цепочки великих геологических открытий.
Сделано оно было Вернадским, конечно, не на пустом месте. Многие крупные естествоиспытатели прошлого, пытавшиеся создать стройную систему представлений о развитии Земли, коими располагала наука их времени, не оставляли без внимания и «сферу жизни».
Так, еще Линней в сочинении «Приращение обитаемой Земли» (1744 г.) трактовал земную кору как продукт былой органической жизни: морские известняки имели, по Линнею, животное происхождение, ибо содержали обильные органические остатки фауны, а глины и сланцы якобы спрессовались из растительных остатков.
В 1802 г. в Париже выходит в свет «Гидрогеология» Ламарка. Конечно, к гидрогеологии в современном смысле слова она никакого отношения не имела. Скорее всего, это была дань модной в то время доктрине нептунизма. Нам, однако, важно то, что в этой своей работе, как писал впоследствии Вернадский, французский ученый вплотную подошел к концепции биосферы.
Если стать на сторону тех историков геологической науки, которые, занимаясь разными аспектами этой проблемы, пытаются различать понятие и термин «биосфера», как Н.Б. Вассоевич к примеру, то следует признать главное, что сделал Ламарк, – он обосновал понятие о биосфере, посвятив влиянию живых организмов на поверхностные образования Земли целую главу своего оригинального трактата. Суть ее ясна уже из названия: «Каково влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие покрывающую его кору, и каковы главные результаты этого влияния?».
Разумеется, во времена Ламарка еще не существовали такие науки, как геохимия, биогеохимия, но он совершенно точно описал процесс (сегодня мы назвали бы его биогеохимическим циклом), который влияет на все явления, имеющие место на поверхности планеты…
Бесконечная череда поколений некогда живых существ, отмирая, выстилает все участки поверхности земного шара, где они обитали. Процесс этот идет непрерывно.
«Все яснее становится, – пишет Ламарк, – насколько велико это влияние, если учесть, что остатки (detritus) живых существ и их продуктов беспрерывно поглощаются, деформируются и в конце концов перестают быть опознаваемыми. Что дождевые воды, которые смачивают, пропитывают, смывают [вещества] и просачиваются [вглубь], отделяют от этих остатков живых существ различные составляющие их молекулы, способствуют происходящим в них при этом изменениям, увлекают их за собой, переносят и отлагают там, куда они сливаются». И далее: «Результатом этого естественно является то, что сложные минеральные вещества всех видов, образующие внешнюю кору земного шара и встречающиеся там в виде отдельных скоплений, рудных тел, параллельных пластов и т. д., и образующие низменности, холмы, долины и горы, являются исключительно продуктами животных и растений, которые существовали на этих участках поверхности земного шара» (курсив Ламарка. – С. Р.).
Как видим, мысли, высказанные великим французским ученым, были для того времени удивительно смелыми. И все же Ламарк рассматривал двуединство понятий «организм – среда», а это не совсем то, что составило впоследствии фундамент развитой Вернадским стройной концепции. У Вернадского концепция опиралась на взаимосвязь других понятий: «жизнь» и «планета». Поэтому хотя Вернадский, со свойственной ему предельной научной честностью и благородством, отдавал заслуженную дань идеям Ламарка, все же намного ближе к нему был другой предтеча биосферной концепции – Александр Гумбольдт.
Гумбольдт впервые в истории естествознания обосновал неразрывную связь органического и неорганического мира. Для него было несомненным главное: жизнь – это планетное явление, и потому ее влияние должно сказываться в масштабах всей планеты, как в настоящем, так и в прошлом. Он даже выделил зону активного влияния жизни в особую оболочку, назвав ее «жизнесферой» (die Lebenssphäre). Сделал он это впервые в 1826 г. во втором издании своих «Картин природы», а затем вновь воспроизвел в 1845 г. в «Космосе» – главном, в определенном смысле итоговом сочинении.
Поэтому то, что термин «биосфера» ввел в науку Эдуард Зюсс, на чем настаивают все ученые, в том числе и сам Вернадский, верно лишь отчасти. Действительно, Зюсс нашел это привычное нам сегодня словосочетание (bios – жизнь, sphaira – шар). Оно, кстати сказать, полностью синонимично термину Гумбольдта, с той лишь разницей, что Зюсс образовал свой термин на греческой первооснове, а Гумбольдт – на немецкой. Однако, хотя это и оказалось чисто лингвистической коррекцией, все же надо признать, что коррекцией весьма удачной, ибо термин Гумбольдта знают только дотошные историки, а термин Зюсса знают все. Я думаю, что у Зюсса на самом деле был исключительный талант терминотворчества. И если сыграть еще в одну игру, т. е. провести заочный конкурс между учеными разных стран, чьи термины стали прочным достоянием науки, то Зюсс и здесь будет вне конкуренции.
Итак, термин «биосфера» Зюсс предложил в 1875 г. в работе «О происхождении Альп».
Вернадский не тратил времени на то, чтобы докопаться до первоисточника. Похоже, что он вообще не придавал серьезного значения тому, из-за чего уже в наши дни ломают перья ученые: кто ввел понятие «биосфера», а кто – термин «биосфера». А возможно, что и не различал эти категории вовсе.
Вот слова Вернадского: «Геолог Э. Зюсс… выделил область жизни как особую оболочку земной коры – биосферу». И далее: «Зюсс, давая понятие о биосфере, ставил ее в рамки представления о концентрических оболочках, строящих всю планету». В другой работе Вернадский писал, что Зюсс «ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке Земли, охваченной жизнью».
Так что не будем более и мы тратить время на уяснение того, кто первым употребил слово «биосфера» как термин, кто – как понятие, а кто – просто как некое представление. Занятие это – вне рамок нашей книжки.
Интереснее другое. Первыми осмыслили новое понятие географы и геологи, ибо поначалу биосфера рассматривалась просто как одна из геосфер, а потому и географам и геологам она представлялась вполне разумным добавлением к уже вписавшимся в их дисциплины «сферам». Характер же ее воздействия на другие оболочки Земли, если и понимался некоторыми учеными, то только в самом общем, скорее мировоззренческом, чем узконаучном, плане.
Конечно, многие понятия, использованные впоследствии Вернадским в своем учении о биосфере, не были новыми. Ученые их знали. Так, представления о всюдности жизни заложили труды Александра Гумбольдта, Карла Максимовича Бэра (1792-1876), Фридриха Ратцеля (1844-1904) и других физико-географов. Да и само понятие о биосфере, как мы уже отметили, было известно науке со времен Ламарка. Ну и что?
Да, все они сделали много: каждый завез на строительную площадку свои части конструкции и аккуратно сложил их в стороне от котлована. Но для того чтобы эти конструкции стали частью здания, необходим строитель. Даже если ни одной детали он сам не завез, а только спроектировал и собрал из них здание, то, конечно, он, и только он, будет его творцом. Поэтому не совсем понятно желание некоторых историков науки хоть что-то, но непременно отнять от Вернадского и отдать его предшественникам. Зачем? Тем более, что сам ученый никогда не претендовал на авторство того, автором чего не являлся. Исследователя, более щепетильного в вопросах научной этики, чем Вернадский, трудно себе представить. Поэтому слова, которые придется процитировать, вызывают не радость от новизны узнанного, а чувство недоумения.
«Закономерно, – пишет И.М. Забелин, – что Гумбольдт должен был поставить и вопрос, в каком состоянии по отношению друг к другу находятся живые существа. Ответ был краток: “Вся органическая природа объединена общей связью”… На это обстоятельство первоначально не обратил внимание В. И. Вернадский, многие десятилетия спустя определявший живую природу как “смесь организмов”, но впоследствии “монолит жизни” стал одной из основных категорий в его миропонимании». Получается, что сначала Вернадский не обращал внимания на идею Гумбольдта, а потом спохватился, вспомнил и скорректировал свою концепцию, поменяв «смесь» на «монолит»…
Разумеется, и до Вернадского понятие о биосфере фиксировало очевидную связь живой пленки на поверхности Земли с самой этой поверхностью. Поэтому нет ничего удивительного в том„ что практически все крупные геологи и географы XIX столетия уже были знакомы с этим понятием. Но они даже не пытались раскрыть механизм этой связи.
Первым, кто дал ощутимый толчок к переосмыслению подхода к биосфере, был выдающийся русский почвовед Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). Он сформулировал принцип мировой природной зональности, показал плодотворность комплексного (или, как бы мы сказали сегодня, системного) подхода к изучению природы. Поэтому именно Докучаева по справедливости можно считать реальным предтечей учения о биосфере Вернадского.
Докучаев обратил внимание и на то, что в мире кроме сурового закона борьбы за существование действует и иной закон, который он назвал законом содружества, любви… Не борьба может быть источником прогресса, а только гармония и любовь. Он призывал изучать все мыслимые и крайне важные системы связи между элементами единого неделимого Мира, между мертвой и живой природой, между растительным, минеральным к животным царствами, с одной стороны, и человеком – с другой.
Не будем к тому же забывать, что Докучаев был одним из любимых учителей Вернадского по Санкт-Петербургскому университету, а впоследствии его «научным руководителем» во время летних полевых экскурсирований в 1888-1891 гг. Нет ничего удивительного в том, что энергичный и эмоциональный талант Докучаева полностью завладел восприимчивой и впечатлительной душой его ученика. Да и сам Вернадский был готов к этому: стиль мышления Докучаева целиком соответствовал его собственному взгляду на природу. Так что Вернадский был благодарен своему учителю не столько за переориентацию своего строя мыслей, сколько за то, что этого делать не пришлось. Идеи же Докучаева о том, что необходимо изучать сложные взаимосвязи между мертвой и живой природой, как нельзя лучше соответствовали и собственным воззрениям молодого ученого. Не будь этого, никогда бы не удалось Вернадскому создать цельную и глубоко разработанную концепцию биосферы.
Можно сказать, и это не будет сильным преувеличением, что Вернадский работал над ней практически всю жизнь. В предисловии к «Биогеохимическим очеркам» он вспоминал: «Я столкнулся с биогеохимическими проблемами в 1891 г., когда стал читать курс минералогии в Московском университете». Было ему в ту пору всего 28 лет. А поскольку биогеохимия изучает «жизнь в аспекте атомов», то именно она стала конструктивной базой познания процессов, регулирующих сложную иерархию систем биосферы.
О сути выстроенной Вернадским концепции биосферы мы расскажем в следующих разделах этой главы. Пока же придется сказать несколько слов о том пьедестале, на который благодарные потомки ученого водрузили созданную им систему взглядов на проблемы биосферы, назвали эту систему «учением» и, уютно располагаясь у подножия этого пьедестала, в юбилейные даты поют панегирики во славу учения и его творца.
Приходится еще раз повторить, что «учения» очень популярны в описательных науках естественнонаучного цикла, у которых крайне не развита теоретическая база. Поэтому ее с успехом заменяют установки, концепции, системы воззрений корифея, занимающего, как правило, крупный административный пост в науке. «Учения» наиболее почитаемы в странах с авторитарной формой правления, где незримые иерархические пирамиды цементируют все сферы деятельности, в том числе и научной. Тогда нередки случаи, когда жрецы науки, восседающие на самой вершине пирамиды, сращиваются с государственной властью и управляют наукой по законам такой Системы…
Мы хорошо помним, как академик Лысенко творчески развил «мичурин-ское учение», сотворив на его базе собственное – «учение о стадийном развитии растений». А затем, оказавшись на посту президента ВАСХНИЛ, он всех, кто плохо учил его «учение», объявлял менделистами – морганистами, а понятливые компетентные органы с такой прекрасной подачи засылали неуча лет на 10-20, а то и на все 25 в места, где свежий воздух да здоровый физический труд способствовали крепкому усвоению самого передового в мире «учения».
Более чем достаточно было создано «учений» и в геологии: это учение о происхождении нефти, учение о формациях, учение о фациях и т. п. К большому сожалению, этот список мы вынуждены дополнить «учением» Вернадского о биосфере.
Почему так плохи именно учения? Да потому, что учения – это всегда что-то застывшее, незыблемое, завершенное, чего в принципе не должно быть в науке. Теорию можно и нужно совершенствовать, можно и нужно критиковать, необходимо развивать. А как можно совершенствовать «учение»? Само это понятие уже подразумевает совершенство, иначе бы не называлось «учением».
Поэтому, создав «учение о биосфере», а также родственное ему «учение о ноосфере», наши современники оказали Вернадскому медвежью услугу, поскольку он сам всей своей жизнью доказывал приверженность единственному источнику развития – свободной научной мысли. Поместив же выстраданную им систему взглядов на биосферу в формалин, ее тем самым изолировали от свободной научной мысли, по существу прекратив дальнейшее развитие.
Надо сказать, что сам Вернадский свои построения «учениями» никогда не называл. По крайней мере, в самих научных работах. Единственный раз этот злосчастный ярлык попался мне в дневниковой записи Вернадского 1920 г., сделанной сразу после тяжелейшего сыпняка, от которого он чудом спасся. Только этим можно объяснить ту исключительную самооценку, которую он дал себе и своим научным созданиям. Нигде больше в невероятно богатом наследии этой гениальной личности таких откровений не содержится.
Вот какую запись оставил в своем «Дневнике» Вернадский 25 февраля (9 марта) 1920 г.: «Я ясно стал сознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создаю, и что это есть мое призвание, моя обязанность, наложенная на меня, которую я должен проводить в жизнь – как пророк, чувствующий внутри себя голос, призывающий его к деятельности. Я почувствовал в себе демона Сократа. Сейчас я сознаю, что это учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина, и в таком случае я, нисколько не меняясь в своей сущности, попадаю в первые ряды мировых ученых».
Конечно, оценка эта справедлива. Спору нет. Но то, что она исходит от самого Вернадского, скорее всего объясняется тем состоянием внутреннего просветления, которое человек испытывает, как бы родившись после болезни заново. В этом состоянии он полностью свободен от условностей, а «демон Сократа», т. е. глубокая убежденность в своей правоте, дает ему возможность не испытывать «нравственных комплексов» при оценке собственной значимости. Однако было бы лучше, чтобы эта запись Вернадского где-нибудь затерялась.
И все же мы в этой книжке постараемся более не употреблять слово «учение». Оно слишком скомпрометировало себя во всех областях человеческой деятельности, кроме религии, разумеется.
