Еще одна выдвинутая гипотеза связывала гибель динозавров со сменой типа растительности. Развитие лиственных растений привело к повышению концентрации кислорода в земной атмосфере. Мелким млекопитающим необходимо много кислорода, ведь чем меньше организм, тем интенсивнее в нем идут обменные процессы. Но для больших животных высокая концентрация кислорода была не только не полезна, но и вредна. Выжившие экземпляры научились потреблять большее количество кислорода, используя его, например, для терморегуляции. Однако эта гипотеза не объясняет гибели морских видов живых организмов. Кроме того, смена типа растительности произошла в начале позднего мелового периода, а резкое вымирание животных имело место в самом конце данного довольно длительного исторического интервала.
Очень любопытная версия, дающая вполне логичное объяснение резкому вымиранию динозавров и других живых существ, была предложена в 1957 году учеными В.П. Красовским и И.С. Шкловским. Они предположили, что эволюционные процессы на Земле могут быть связаны с космическими катаклизмами. Например, каждая вспышка сверхновой звезды дает огромное количество космических лучей с очень большими энергиями. По мнению авторов гипотезы, Солнечная система, двигаясь в пределах Галактики, могла оказаться в зоне прохождения очень плотного космического излучения, возникшего во время вспышки сверхновой звезды. Рождение таких космических тел в областях, близких к Солнцу, происходило приблизительно один раз в 200 миллионов лет. Сопровождаясь потоками жестких излучений высокой интенсивности, подобное явление, конечно, могло иметь серьезные генетические последствия и привести к большому увеличению числа мутаций, особенно среди организмов, живущих достаточно долго. К тому же эпохи воздействия подобных жестких излучений с интенсивностью, превосходящей обычную в сотни раз, могли продолжаться несколько тысячелетий. Именно это явление и стало причиной вымирания динозавров, полагают И.С. Шкловский и В.П. Красовский. Но ведь возможно, космические лучи способны не только убивать жизнь, но и принимать участие в ее совершенствовании. Можно предположить, что буйный расцвет флоры во время каменноугольного периода был последствием взрыва сверхновой. По этой же причине могло произойти и превращение простых органических соединений в сложные комплексы, то есть возникнуть жизнь. Это, конечно, смелое предположение, но ведь так часто казавшееся невероятным становилось впоследствии доказанным фактом. Хотя и у этой гипотезы тоже есть свои минусы. Организмы, обитавшие на дне моря и защищенные толщей воды от космической радиации, должны были развиваться, независимо от вспышек сверхновых звезд. И тем не менее они тоже вымерли в конце мелового периода. А перед исчезновением некоторые экземпляры аммонитов, древних моллюсков, стали приобретать причудливые формы, значит, число мутаций этого вида в то время увеличилось.
Еще одну космическую теорию предложили американские ученые отец и сын Альваресы. Столкновение Земли с астероидом может вызвать мощный взрыв, который выбросит в атмосферу воду, водяной пар и пыль. Долгие годы при этом небо может оставаться затянутым черными тучами, вследствие чего температура на поверхности Земли резко упадет, климатические условия серьезно изменяться. И действительно, в соответствующих слоях почвы на всей поверхности планеты обнаружено высокое содержание иридия, имеющего космическое происхождение. Альваресы полагают, что описанная катастрофа произошла 65 миллионов лет назад и это приблизительно совпадает по времени с массовой гибелью живых организмов. Получается, что падение астероида диаметром около 10 километров является вполне правдоподобным объяснением случившемуся.
Уже упоминавшийся нами академик А.П. Павлов считал вымирание организмов следствием изменения состава атмосферы. Видный ученый предлагал обратить внимание на то, что две великие эпохи гибели животных в конце палеозойской эры, 200 миллионов лет назад, и в конце мезозойской эры, 70–80 миллионов лет назад, совпадают по времени с двумя “великими геологическими революциями”. Это были периоды бурных вулканических извержений, наземных и подводных. Большое число извержений должно было существенно влиять на газовый состав атмосферы и солевой состав морей, и это могло стать причиной вымирания и морских, и наземных обитателей.
Истинную причину вымирания динозавров сегодня установить практически невозможно. Но и эта ужасная катастрофа имела благоприятный для дальнейшего эволюционного развития аспект: были освобождены огромные пространства для совершенствования млекопитающих животных. Начали расти и размеры этих животных, а ведь сначала млекопитающие были совсем маленькими. Предком обезьян и человека, например, было небольшое млекопитающее существо размером с кошку, а древняя лошадь имела высоту собаки. Пожалуй, стоит подумать над тем, кем бы мы были сейчас, если вообще были бы, не вмешайся в ход эволюционной истории загадочная катастрофа, приведшая к массовой гибели динозавров.
Глава 7. Матушка-природа сердится
Извержения вулканов
Ученые считают, что на второй стадии процесса формирования земной коры поверхность нашей планеты была сплошь покрыта вулканами. Но те вулканы, которые можно увидеть сейчас, не имеют отношения к этому далекому периоду. Они образовались не так давно, в четвертичный период, то есть на последнем этапе геологической истории, продолжающемся и по ныне.
Согласно определению, вулкан (от латинского vulcanus — огонь, пламя) — геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым во время извержения вулкана поднимается на земную поверхность раскаленная лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. Сегодня ученые не пришли к единому мнению по вопросам структуры механизма, заставляющего вулканы извергаться, природы подземной энергии, а также по поводу других проблем, касающихся вулканической деятельности. Многое пока здесь остается неясным, видимо, пройдет еще немало времени, прежде чем человек сможет сказать, что знает о движущих силах вулканических извержений все.
Современный взгляд на то, что представляет собой жизненный цикл вулканов, таков. В самой глубине земных недр на раскаленные породы давят огромные толщи вышележащих пород. Согласно физическим законам, чем сильнее давление, тем выше температура кипения вещества, поэтому магма, находящаяся далеко от земной поверхности, пребывает в твердом состоянии.
Однако если ослабить давление на нее, она станет текучей. В тех местах, где земная кора растягивается или сжимается, давление, оказываемое породами на магму, падает, и образуется зона частичного плавления. Существуют такие зоны и в горячих точках, о которых подробнее рассказывается ниже. Полурасплавленная порода, имеющая меньшую плотность по сравнению с окружающим твердым веществом, начинает подниматься к поверхности, формируя гигантские капли — диапиры. Диапира медленно идет вверх, при этом давление на нее уменьшается, и, как следствие, все больше вещества в гигантской капле переходит в расплавленное состояние. Поднявшись до определенной глубины, диапира становится магматической камерой, или по-другому, очагом магмы, служащим непосредственным источником вулканической активности. Расплавленная порода может не извергнуться сразу, а остаться внутри земной коры. Она будет охлаждаться, при этом произойдет процесс разделения магматического вещества на слои: более плотные вещества затвердеют первыми и осядут на дно камеры. Процесс будет продолжаться, и верхнюю часть резервуара займут легкие минералы и растворенные газы. Все это какое-то время будет находиться в равновесном состоянии. По мере отделения газов от расплавленного вещества давление в магматической камере будет расти. В определенный момент оно может выйти за границу прочности вышележащих пород, тогда магма сможет проложить себе путь и выйти на поверхность. Этот выход будет сопровождаться извержением. Иногда в очаг может попасть вода, при этом образуется огромное количество водяного пара и неизбежно прозвучит мощный вулканический взрыв. Если в камеру неожиданно поступит новая порция магмы, то произойдет перемешивание устоявшихся слоев и возникнет бурный процесс выделения легких компонентов, что станет причиной резкого возрастания внутрикамерного давления. Извержение может стать следствием тектонических процессов — таких, как землетрясение, ведь при этом могут образоваться трещины, вскрывающие очаг магмы, давление внутри него при этом сразу падает, содержимое камеры устремляется вверх.
Очаг магмы связан с поверхностью Земли каналом. В нем протекают процессы, схожие с тем, что происходит, когда мы открываем бутылку шампанского. Все, пожалуй, знают, как это бывает: газ выходит из бутылки под большим давлением, выбивает пробку, раздается хлопок, и струи газированного напитка летят к потолку. Но магма более плотное, чем шампанское, вещество, обладающее большой вязкостью, потому газы заставляют ее не только пениться, но и разрывают, клочьями выбрасывая наружу.
Вытекшая на поверхность лава, застывая, образует конусообразную гору, которая слагается так же из обломков горных пород и пепла. Однако растут вулканические горы вовсе не до бесконечности. Наряду с процессом возвышения, наблюдается время от времени явление, уничтожающее верхушку вулкана, происходит обрушение конуса и образование кальдеры — котлообразной впадины с круглыми склонами и ровным дном. Caldera — испанское слово, буквально означающее “большой котел”. Механизм возникновения кальдеры таков: когда вулкан выбрасывает все из магматического резервуара, находящегося непосредственно под вершиной, то оказывается опустошенным, и стенки кратера лишаются внутренней поддержки, тогда они рушатся и образуется гигантская яма. Кальдеры могут иметь по истине огромные размеры, например весь Йеллоустонский Национальный парк — кальдера. Бывает так, что кальдеру заполняет вода и образуется большое кратерное озеро. Примером может служить озеро Крейтер в штате Орегон, являющееся кальдерой вулкана, извержение которого произошло около 7 тысяч лет назад. Довольно часто случается, что внутри кальдеры снова начинает расти купол, это означает, что у вулкана начинается новый цикл активной жизни.
Вот как описывает свои ощущения от встречи лицом к лицу с действующим вулканом доктор геолого-минералогических наук Е. Мархинин: “Я подхожу к кромке кратера и останавливаюсь, зачарованный: со дна мрачной котловины, сквозь пары фумарол с треском и грохотом вылетают докрасна раскаленные куски шлака… Мы видим на дне кратера два черных, как кучи углей, шлаковых конусов высотой несколько десятков метров. В центре конуса зияют небольшие круглые огненно-желтые отверстия, из которых то и дело вырываются струи раскаленного шлака и вулканических бомб… Многие бомбы летят на высоту более трехсот метров.
Взрывы сотрясают тело вулкана… В полной темноте в восточной части огромного кратера светится длинная огненная полоса. Это лавовый поток… Мы можем свободно и долго смотреть в самое жерло извергающихся кратеров, что мало кому еще посчастливилось”.
Ученые выделили несколько различных типов вулканических извержений:
1. Плинианский тип — лава вязкая, с высоким содержанием газов, она с трудом выдавливается из жерла. При этом газ скапливается и взрывается — на многокилометровую высоту взлетают вверх огромные массы пепла и вулканических бомб, так возникает на вершине гигантская черная колонна из пепла и газов, именуемая плинианским столбом. Извержение Везувия — типичный пример такого рода природного катаклизма.
2. Пелейский тип — лава очень вязкая. Она практически закупоривает жерло, закрывая путь наверх вулканическим газам. Смешанные с раскаленным пеплом, они находят выход на свободу в другом месте, пробивая брешь в склоне горы. Именно этот тип извержений порождает страшные палящие тучи, состоящие из раскаленного газа и пепла. Самым лучшим примером такого типа извержений может служить вулкан Мон-Пеле.
3. Исландский тип — извержение происходит по трещинам. Жидкая лава изливается небольшими фонтанами, быстро течет, может затопить обширные территории. Примером может служить извержение вулкана Лаки в Исландии в 1783 году.
4. Гавайский тип — жидкие лавовые потоки изливаются лишь из центрального жерла, поэтому у этих вулканов очень пологие склоны. К этому типу относятся вулканы Гавайских островов. В частности, огнедышащая гора Мауна-Лоа.
5. Стромболианский тип — извержение сопровождается фейерверками вулканических бомб, ослепляющим заревом и оглушительным грохотом во время взрывов. Лава, изливаемая вулканами этих типов, имеет более вязкую консистенцию. Яркий пример — вулкан Стромболи в Италии.
6. Бандайский тип — это чисто газовое извержение. Сильными взрывами выбрасываются на поверхность обломки пород, куски старой застывшей лавы, пепел. Именно так извергается японский вулкан Бандай.
С самых древних времен существуют у различных народов легенды об удивительных горах, извергающих огонь. Первые сведения о вулканах, дошедшие до нас, относятся к середине первого тысячелетия до нашей эры. Человек, хоть раз в жизни ставший свидетелем этого, без преувеличения, грандиозного природного явления, рождающего в душе смесь леденящего ужаса от разрушительной силы и восхищения от ослепительной красоты зрелища, никогда не смог бы забыть увиденного, а его рассказ об этом, несомненно, передавался бы из уст в уста. Многие поколения бережно хранили воспоминания об этих страшных катастрофических событиях. И вот теперь вулканы, извержения которых остались в памяти человечества, условно называют действующими. Остальные считаются потухшими или уснувшими, хотя скорее, более точным является второе, ведь спящий может проснуться, а именно это не так уж и редко происходит с вулканами. Считавшиеся давно потухшими, они вдруг превращаются в действующие, происходит извержение, мощность которого прямо пропорциональна длительности стадии глубокого сна. Эти вулканы становятся причиной с самых крупных, самых трагичных катастроф. Вот несколько таких примеров. Вулкан Бандай-Сан (Япония), проснувшись в 1888 году, уничтожил 11 деревень. Вулкан Лемингтон (Новая Гвинея) унес в 1951 году 5 тысяч человеческих жизней. Полагают, что самым сильным извержением XX века является взрыв вулкана Безымянного (Камчатка), его тоже считали потухшим.
На суше вулканы расположены в строго определенных областях, для которых характерна высокая тектоническая подвижность, то есть возможно изменение формы залегания и объема горных пород. В этих зонах часто бывают землетрясения различной силы, иногда несущие страшные разрушительные последствия.
Самой большой тектонически активной зоной считается Тихоокеанский огненный пояс, насчитывающий 526 вулканов. Часть из них находится в состоянии покоя, но извержения 328 вулканов являются историческим фактом. К этому кольцу относятся и вулканы Курильских островов, Камчатки, здесь их 168. Среди них можно выделить наиболее крупные и опасные, постоянно напоминающие о себе, действующие вулканы Ключевской, Ксудач, Шивелуч, Нарымской и, наконец, уже упомянутый нами Безымянный.
Еще одна обширная вулканически активная область представляет собой кольцо, включающее Средиземноморье, Иранское плоскогорье, Индонезию, Кавказ и Закавказье. Особенно много вулканов в индонезийском Зондском архипелаге — 63, причем 37 из них считаются действующими. Печально известны всему миру средиземноморские вулканы Везувий, Этна, Санторино. Пока “спят”, но в любой момент могут напомнить о своем существовании, кавказские пятитысячники Эльбрус и Казбек, иранский красавец Демавенд. Неподалеку от них “дремлет” под огромной толщей льда и пушистого снега закавказский Арарат.
Третьей по величине вулканической зоной является узкая полоса, протянувшаяся вдоль Атлантического океана, включающая 69 вулканов. Извержения 39 из них документально зафиксированы. 70 процентов действующих вулканов этой зоны расположены на линии срединно-океанического хребта в Исландии. Это активные, часто извергающиеся вулканы.
Самая маленькая вулканически активная зона занимает область в Восточной Африке. Она насчитывает 40 вулканов, действующими являются 16 из них. Высота самого крупного вулкана этой области — около шести тысяч метров, это знаменитая гора Килиманджаро.
Вне этих зон вулканов на материках почти нет, зато океаническое дно всех четырех океанов заполнено огромным количеством вулканических образований. Хотя надо отметить, что подводные имеют существенное отличие от наземных — плоскую вершину и называются гийотами. Видимо, когда-то они тоже имели конусообразную форму, но волны океанов, размыв, уничтожили выступавшую над поверхностью часть. Полученные таким образом вулканы с плоской поверхностью позднее опустились на океаническое дно. Особенно “богат” гийотами Тихий океан.