Взламывая планету Земля

Вулканическая активность служила свидетельством того, что под оболочкой Земли все еще было очень жарко. Леклерк утверждал, что магнитное поле Земли говорит о высоком содержании железа в недрах планеты. Он решил, что скорость остывания металла поможет ему вычислить возраст Земли. Раскалив добела небольшую железную сферу, он подождал, пока сфера остынет. Затем, используя математические методы, разработанные сэром Исааком Ньютоном, Леклерк вычислил время, за которое остынет сфера размером с земной шар. Конечно, полученный им результат в 75 000 лет был неверным, но это была первая подсказка, что наша планета значительно старше, чем считалось.

Теория Земли

Начало современной геологии положила работа шотландского фермера и инженера Джеймса Хаттона. В 1788 году он опубликовал трактат о формировании горных пород под названием «Теория Земли».

Джеймс Хаттон около 30 лет изучал процессы образования горных пород, анализируя то, что он видел под землей и на ее поверхности.

Работая в полях на юге Шотландии и участвуя в строительстве каналов, Хаттон имел возможность хорошо ознакомиться с тем, что находится под землей. В конце 1750-х годов он задумался о том, как образовались горные породы. Он сделал предположение, что породы, залегающие глубоко под землей и имеющие определенную структуру, сформировались из осадочного слоя, который в прошлом образовывался на поверхности земли. Его состав был тем же, что и в наше время, — песок, ракушки и глина. По сути предположение Хаттона было переосмыслением того, что писал в своих трудах Шэнь Ко несколькими веками ранее (хотя Хаттон навряд ли слышал об этом китайском мыслителе).

Принцип актуализма

Хаттон следовал принципу «настоящее — это ключ к будущему». В 1785 году он объединил свои идеи в теорию, которую назвал «принцип актуализма». Согласно его теории, процессы формирования горных пород в далеком прошлом и в настоящем ничем не отличаются.

В 1787 году Джеймс Хаттон обнаружил в слоях породы или пласте значительный сдвиг, который он назвал несогласным залеганием. Такой сдвиг — который теперь называется «несогласным напластованием Хаттона» — он наблюдал в разных точках Шотландии. Этот рисунок сделан в шотландском городе Джедборо. На нем показано, что старые слои породы сдвинуты и расположены почти вертикально, а новые горизонтальные образовались поверх них.

Хаттон утверждал, что камни формируются, когда рыхлые слои, например, ила или песка, оказываются погребенными под новыми осадочными отложениями. За долгое время они спрессовываются в твердый каменный массив. Мы называем такие породы осадочными, к ним относятся песчаники и известняки.

Рассыпаясь в пыль

Даже камни не вечны. Отложения образуются разными способами, но чаще всего это осколки старых разрушающихся камней. Процесс разрушения, называемый эрозией, включает в себя сочетание химических и биологических процессов и физического воздействия ветра и дождя. Смываемые и сдуваемые пыль и песчинки образуют новые отложения. Процессы, описанные Хаттоном, происходили очень медленно, и это означало, что Земля уже далеко не молода.

Цикл преобразования горных пород

Принцип актуализма Джеймса Хаттона подтверждается и современными представлениями о том, как породы формируются, изменяются и разрушаются. Этот цикл включает в себя не только магматические и осадочные породы, но и метаморфические, которые трансформируются под влиянием тепла и давления.

Нептунизм

По горячим следам «Теории Земли» Хаттона появилась альтернативная теория. Немецкий ученый Абраам Готлоб Вернер предположил, что земная твердь образовалась на дне моря.

Прежде чем работа Хаттона распространилась в научных кругах (широко не публиковалась до 1795 года), существовало два конкурирующих взгляда на образование земной толщи. Плутонисты (назвавшиеся так в честь римского бога подземного мира Плутона, который правил горячим царством вулканов) придерживались идеи, что она образовалась благодаря вулканической активности, при остывании лавы и магмы. Нептунисты, возглавляемые Вернером, почитали бога океана. Они утверждали, что земная твердь сформировалась постепенно на морском дне в результате выпадения в осадок и кристаллизации химических веществ, растворенных в морской воде. Этот процесс можно наблюдать как в лабораторных условиях, так и на примере скальных образований в подземных пещерах. Разве не могло то же самое происходить и на дне океана? Доказательств ни у кого не было. Споры продолжались и в XIX веке, пока не победили идеи плутонистов, ставшие частью более широкой теории Хаттона.