Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Этот сценарий довольно умозрителен: мы не знаем, так ли всё обстояло на самом деле. Однако у нас есть хронология событий, и мы знаем с точностью, как действуют вышеописанные процессы — разрушение метана посредством окисления, извлечение углекислого газа из атмосферы посредством выветривания, глобальные изменения температуры, вызванные изменением уровня атмосферных парниковых газов и удобрение океанов веществами, попадающими туда после усиленного выветривания, знаем и их последствия. На данный момент нет никаких фактов, которые бы противоречили описанным взаимосвязям между этими процессами. Однако вполне вероятно, что какие-то детали изменятся, геологи найдут новые факты, и ситуация с разгадкой протерозойских пород станет более ясной.

Первые несколько сотен миллионов лет протерозоя были довольно насыщенными, но с конца гуронского оледенения и до отметки 800 миллионов лет назад ситуация на поверхности планеты была относительно стабильной. Это тот самый период, который некоторые ученые называют скучным миллиардом (на самом деле промежуток больше похож на полтора миллиарда, но это звучит не так красиво). Как правило, эти ученые — геохимики, занимающиеся океанами и атмосферой: в течение этого промежутка времени содержание кислорода в атмосфере оставалось низким, мало что менялось и в химии океана. Однако этот период включает формирование Колумбии, первого четко установленного суперконтинента, которое началось примерно 2,1 миллиарда лет назад, а также образование первых колоссальных горных цепей, подобных Андам. Ему также соответствуют первые окаменелости эукариотов, которым 1,8 миллиарда лет.

Трудно переоценить важность того эволюционного шага, который привел к появлению эукариотов. Биологи считают это одним из важнейших шагов в эволюции жизни. Без него некому было бы читать эту книгу. Данные ДНК показывают, что эукариоты несут гены обоих типов организмов, существовавших до них — и бактерий, и архей. Каким-то образом одна разновидность этих предков-прокариотов проглотила или захватила другую, но вместо того, чтобы уничтожать друг друга, они построили своеобразные симбиотические отношения. По-видимому, так возникли внутренние структуры эукариотов, например, митохондрии (заключенные в мембраны крохотные органеллы, производящие энергию). Митохондрии (которых в одной клетке могут быть тысячи) позволили эукариотам обрести размеры намного большие, чем у предков-прокариотов, поскольку теперь реакции, вырабатывающие энергию, шли внутри клетки с помощью множества митохондрий, а не через внешнюю клеточную стенку (когда клетка увеличивается в размере, ее объем увеличивается быстрее, чем площадь поверхности, а поэтому клетка-прокариот без митохондрий быстро достигнет точки, где ей уже не будет хватать энергии для функционирования). Наличие различных внутренних структур (в частности, ядер и митохондрий) также позволило эукариотам образовывать многоклеточные организмы и развивать в разных клетках специализированные функции. Это подготовило почву для эволюции сложных растений и животных, хотя до нее оставался еще миллиард лет.

Примерно в то же время, которым датируют первые останки эукариотов, 1,8 миллиарда лет назад, Колумбия достигла своего максимального размера. Как уже говорилось, спустя несколько сотен миллионов лет суперконтинент распался, и образовавшиеся мелкие материки дрейфовали по планете, пока не стали собираться во второй великий протерозойский суперконтинент — Родинию. Этот процесс начался примерно 1,3 миллиарда лет назад. Затем — ближе к концу эона — произошел всплеск геологической активности. Очень быстро (с геологической точки зрения), в течение 300 миллионов лет, Родиния стала распадаться, а на планете началась серия оледенений, два из которых были очень серьезными (Земля-снежок). В то же время уровень кислорода в атмосфере, который в период скучного миллиарда колебался, но оставался низким, подскочил почти до современной величины, и на морском дне распространились новые сложные животные. Мы снова можем задать вопрос: есть ли связь между этими вроде бы не имеющими друг к другу отношения событиями? Ответ большинства геологов, тщательно изучавших эти факты — осторожное «вероятно».

Окончательный распад Родинии произошел между 850 и 800 миллионами лет назад, и почти одновременно на планете резко похолодало. Геологические свидетельства оледенения настолько масштабны, что интервал между 850 и 635 миллионами лет назад называется криогений (это не официальный период геологической шкалы, но термин широко используется учеными). Считается, что в этот промежуток времени было как минимум два глобальных ледниковых периода, когда лед простирался до тропиков, и, возможно, замерзали даже значительные части океана. Чтобы описать эти события, предложен термин Земля-снежок (или Земля — снежный ком).