Концепции и теории происхождения и эволюции Земли

Абсолютная геохронологическая шкала. В этой шкале речь идет о концептуальном представлении знаний о нашей планете на основе развития ряда гипотез и учений. Кратко об истории возникновения этих гипотез и учений.

К концу XVIII в. сформировались две гипотезы, в которых выражалось отношение к библейскому учению о сотворении Богом нашей планеты: нептунисты (Нептун — бог морей в римской мифологии) и плутонисты (Плутон — бог подземного царства).

А. Вернер (1749—1817) — немецкий геолог, занимавшийся классификацией геологических пород, исходил из признания библейской идеи о Всемирном потопе. Он полагал, что земная твердь вначале была покрыта океаном и с отступлением его останки животных, растений, солей, привели к образованию геологических слоев земной поверхности. На это ушло, согласно гипотезе, несколько миллионов лет.

Дж. Геттон (1726—1807) — шотландский геолог. Он считал, что образование геологических пород земной коры связано с вулканической деятельностью, обусловленной внутренними процессами, идущими из центра Земли. Нептунисты и плутонисты высказывали, по существу, эволюционные идеи происхождения земной коры.

Одним из авторов эволюционной идеи происхождения Земли и развития на ней жизни является французский зоолог Ж. Леклерк (граф Бюффон), живший в XVIII в. О его эволюционной идее уже говорилось раньше. Шведский биолог Карл Линней — автор первой классификации растений и животных — высказал биологическую гипотезу, которая оказала большое влияние на развитие геологии. Он утверждал, что биологические роды возникли на Земле по отдельности в определенное исходное время и с тех пор не изменяются, поскольку изменения касаются только видов как вариантов родов. Останки растений и животных были использованы геологами для ведения хронологии образования геологических слоев, пород на Земле:

• 1) продолжительность (средняя) жизни видов можно установить на основе систематических наблюдений;
• 2) кроме того, было допущено предположение о том, что исходные первоначальные геологические породы не меняются, как и биологические роды в биологии К. Линнея. Из этого предположения следовало, что геологические силы в геологическом прошлом Земли продолжают действовать и в геологическом настоящем.

Гипотеза, которая утверждает сохранение, неизменность некоторого единообразия (биологического или геологического) в актуальном настоящем и далеком прошлом, называется униформизмом (лат. uniformus — единообразие). Униформизм не отрицает изменений в геологических и биологических процессах, но отдает предпочтение изменениям медленным, постепенным во времени.

Развитие эволюционной геологии связано с именем английского геолога Ч. Лайеля (1787—1875). Считается, что он заложил основы эволюционной геологии. Его теория получила название теории единообразных изменений в геологии. В этой теории главный акцент сделан на механизме медленного, не скачкообразного действия единых естественно-природных факторов на формирование геологических пород Земли и вообще всего развития на Земле.

Конкурирующей гипотезой униформизму была гипотеза, получившая название катастрофической. Автором этой гипотезы является французский зоолог, специалист по сравнительной анатомии и палеонтологии Ж. Кювье (1769—1832).

Изучая останки живого мира в геологических пластах, он обнаружил «провалы» и «разрывы» в эволюции растений, животных, живых организмов: более поздние геологические пласты содержали останки живого мира, которые не имели принципиального сходства с останками в более ранних геологических пластах. Ж. Кювье объяснял этот факт периодическими катастрофами на Земле.

Обе гипотезы, о которых говорилось выше, внесли определенный вклад в развитие знаний о Земле. Однако лежащие в их основе знания и методы исследования были явно недостаточными для объяснения проблем исследования нашей планеты. В конце XIX в. и в первых десятилетиях ХХ в. произошло много событий в науке, которые способствовали развитию знаний о Земле. В биологии появились эволюционная теория Ч. Дарвина (1809—1882) и генетика Г. Менделя.

В физике было открыто явление радиоактивности. Последнее явление позволило ирландскому ученому Д. Джоли оценить важность его в объяснении процессов, происходящих внутри Земли. Он высказал в 1909 г. гипотезу, согласно которой радиоактивный распад атомов радиоактивных элементов является причиной наличия большой температуры внутри Земли и деятельности вулканов. В 1909 г. выдающийся ученый В. И. Вернадский заложил основы геохимии. На смену униформизму и катастрофической гипотезе Ж. Кювье пришли новые естественнонаучные гипотезы и теории, в которых использовались достижения современной науки.

В конце XIX в. знаменитый норвежский исследователь Арктики Ф. Нансен дал объяснение влияния действия ветрового напряжения и ускорения Кориолиса на направление течения в океане: дрейф его судна происходил не в направлении ветра, а под углом в 20°—40° вправо от направления ветра. Кориолиса ускорение означает поворотное ускорение. Этот понятие ввел французский ученый Кориолис Густав Гаспар (1792—1843).

В 1905 г. шведский ученый В. Экман построил теорию ветрового течения в открытом глубоком океане, так называемая спираль Экмана: на глубине вода течет в сторону, противоположную поверхностному течению. Исследования Ф. Нансена и В. Экмана способствовали изучению физики течений воды в океанах, морях и влияния этих течений на теплообмен Земли.

Важным событием в изучении Земли было создание в 1881 г. временной шкалы формирования геологических слоев Земли и развития живых организмов на Земле. Эта шкала с учетом современной геохимии, биохимии, геофизики выглядит таким образом.

На основе оценки возраста геологических пород и останков организмов Земли методом измерения скорости радиоактивного распада ряда химических элементов устанавливается возраст Земли в 4,5 (±50 млн) млрд лет. Этот возраст разбивается на ряд последовательных интервалов.

Эоны (в вольном переводе соответствующего древнегреческого термина означает длительные интервалы образования геологических пород) — это два длительных интервала: фанерозой (в буквальном переводе — явная жизнь) занимает время продолжительностью в 570 млн лет; криптозой (греч. kripto — скрытый и zoe — жизнь) имеет продолжительность от 570 млн до 3 млрд 800 млн лет.

Эон фанерозой делится на эры: палеозой, мезозой и кайнозой (при буквальном переводе соответствующих терминов с греческого языка означает древняя жизнь, средняя жизнь, заря жизни). Продолжительность эры палеозой от 570 до 130 млн лет, эра мезозой — от 130 до 67 млн лет, эра кайнозой — от 67 млн лет до настоящего времени.

Эон криптозой делится на эру протерозой (более древняя жизнь) и эру архезой (самая древняя жизнь). В этой шкале слово «жизнь» означает период в образовании геологических пород и связанное с ним зарождение форм жизни.

Эра кайнозойская, самая близкая современному периоду развития Земли, подразделяется на периоды:

• 1. Палеогеновый (древнее рождение, возраст) имеет начало 67 млн лет тому назад и продолжался около 42 млн лет.
• 2. Неогеновый (новое рождение) начался 25 млн лет тому назад. Продолжался 23,5 млн лет.
• 3. Антропогеновый (греч. antropos — человек, относящийся к происхождению человека) начинается, по разным оценкам, от 3,5 до 1,5 млн лет, продолжительностью от 600 тыс. до 3,5 млн лет. Этот период иначе называют четверичным периодом. В нем выделяются относительно короткие отрезки времени или эпохи (греч. enpoche — остановка): плейстоцен (наибольший новый) и голоцен (весь новый). Плейстоцен характеризует время возникновения обширных оледенений в Северной Европе. Голоцен — послеледниковая эпоха, является незаконченным отрезком времени современной геологической истории Земли, начинается с окончанием последнего материкового оледенения Северной Европы. Согласно современным данным разных источников появление живых систем на Земле представляется следующим образом: появление первых прокариотов — 3,85 млрд лет тому назад; первые водоросли (бактерии) — 2,5.млрд лет; наличие кислорода в атмосфере Земли в свободном виде — 2 млрд лет тому назад; появление червеобразных форм жизни — 1,8 млрд лет; появление многоклеточных растений — 800 млн лет тому назад; возникновение бесскелетной фауны — 670 млн лет; скелетная фауна возникла 570 млн лет тому назад; 560 млн лет тому назад содержание кислорода составляло 1/3 часть от современного в атмосфере Земли; появление наземных растений — 480 млн лет; появление рыб — 420 млн лет; появление млекопитающих — 240 млн лет; появления человека-разумного — 100—150 тыс. лет назад.