Землетрясения рассказывают о том, из чего состоит Земля на огромных глубинах. А как бы заставить их поведать нам о том, что находится не так уж глубоко, всего в полукилометре или в километре под нами?
Нельзя ли нам самим устраивать землетрясения — такие, которые не приносили бы никаких несчастий, но сообщали бы нам о полезных ископаемых, о сокровищах, скрытых под нашими ногами?
Это вполне возможно. Вместо того, чтобы рыть наугад землю, устраивают маленькое безвредное землетрясение — взрыв. Сейсмические волны бегут во все стороны от места взрыва. Через пять или шесть километров их улавливает стоящий наготове сейсмограф.
По тому, сколько времени потратили на пробег сейсмические волны, можно догадаться, через какие породы лежал их путь. Получается как «просвечивание» Земли, или, и хотите, «прослушивание» до трех километров в глубину...
Так наука нашла способ заглянуть внутрь нашей планеты — и самую ее глубину, и в толщу ее поверхностных пластов.
ДВЕ ВЕЛИКИЕ СИЛЫ
Только теперь история Земли предстает перед нами во всей полноте. И поистине это удивительная, бурная и разнообразная история.
Как неверно мы до сих пор представляли себе Землю! Нам казалось — она бездеятельна и косна — на самом деле внутри ее работают все время чудовищные силы, которые то сжимают, то распирают ее.
Мы думали — материки неподвижны, незыблемы, — в действительности они перемешаются в разные стороны. Они, кроме того, то всплывают, то оседают.
Нам представлялось, что океан всегда занимал то же место, оказывается, он то наступал на материки, заливая их морями, то отступал назад.
Мы считали, наконец, что горы вечны, — на самом деле они имеют свой срок существования, они рождаются и гибнут...
Сведем же все, что мы до сих пор узнали о Земле, воедино. Окинем одним взглядом огромный шар, который непрерывно вертится, совершая свой путь вокруг Солнца.
Мы увидим, прежде всего, что этот шар неоднороден. В нем можно различить очень тонкую по сравнению с толщиной всего шара пленку или кору. На этой коре мы и живем. Под ней — огромная толща, составленная, наверное, из более тяжелых веществ. Эта толща, внутренность Земли, гораздо горячее коры.
Сама земная кора не везде одинакова. В ней можно различить большие комки или глыбы — материки. В других местах можно заметить впадины. Тут кора тоньше, эти впадины заполнены водой, это — океаны. Можно еще заметить длинные полосы в коре, где она всего неустойчивее, податливее. Эти полосы геологи зовут геосинклиналями. Эти полоски земной коры легко прогибаются внутрь, тогда их заливают моря, и реки несут сюда свои воды, откладывая на дне их из песка и ила целые пласты. В другие времена эти полоски прогибаются вверх, и тут вырастают горы.
Две великие силы направляют, очевидно, всю историю Земли. Первая — внутриземная, происходящая, как мы можем судить о ней, от изменения температуры в глубинах Земли. Вторая сила действует только на поверхности Земли, это сила водяных и воздушных течений, ветра и рек.
Внутриземная сила создала когда-то материки, извергнув наружу из глубин Земли лаву. Она и сейчас иногда изливает через кратеры вулканов на поверхность земной коры лаву. Вещества, которые выбрасывает таким образом эта сила, можно назвать изверженными, или первичными, горными породами. Они лежат не слоями, а сплошными массами, и в них обычно нельзя найти никаких следов живых существ, никаких окаменелостей. Именно породы слагают основную толщу наших материков.
Вторая сила — сила рек и ветра — действует только на поверхности Земли. Она медленно подтачивает все выступы земной коры, перемалывает горы в порошок, сносит все, что ей удается оторвать, в низины, в моря. Наносы ложатся на наносы, отложения напластовываются, спрессовывают друг друга. Образуются новые горные породы — осадочные, или вторичные. Они лежат пластами, и в них-то мы и находим остатки прошлой жизни, окаменелости.
Сила ветра и рек, конечно, не может идти в сравнение с внутриземной силой, она гораздо слабее. Но зато реки и ветер никогда не прекращают своей работы, и им помогает смена жары и холода на Земле, смена дня и ночи. Если на стакан, который стоял на холоде, капнуть вдруг кипятку, стакан треснет. То же самое происходит и с камнями и скалами, они тоже не выдерживают постоянной смены жары и холода, они разрушаются.
В конце концов между обеими силами — внутриземной и силой рек и ветра — установилось некое равновесие. Ни та, ни другая не в состоянии добиться победы. И мы можем только радоваться этому равновесию.
В самом деле, если бы действовала только одна внутриземная сила, что представляли бы собой наши материки? Нагромождение совершенно голых комков лавы. Не было бы того рыхлого слоя земли, который дает питание растениям, не было бы почвы. Не было бы, значит, ни травы, ни деревьев, ни полей, ни лугов, не было бы вообще жизни.
А если бы победила сила рек и ветра, что было бы тогда? Исчезли бы горы и холмы, Земля превратилась бы в ровную, как стол, равнину. Потом потоки воды смыли бы с Земли всю почву и унесли бы ее в море, — жизнь бы стала невозможна. Потом материки, потеряв свои верхние пласты, так понизились бы, что их залило бы водой, ― океан покрыл бы всю Землю.
Внутриземная сила не только вызывает извержения, она еще заставит время от времени материки то сниматься, то опускаться. От этого океан то разливается широко, то снова отступает. Вместе с тем эта сила заставляет земную кору то сжиться, то растягиваться. От этого на Земле появляются складки ― горы. Пласты земной коры сминаются, изгибаются и разламываются, даже слабые смешения в земной коре заставляют Землю содрогаться, это мы называем землетрясением.
В коре могут появляться такие огромные трещины, что раскалываются целые материки...
Наконец, материки могут не только оседать и подниматься, они могут еще медленно скользить по подстилающей их лаве. Они могут расходиться в разные стороны или, наоборот, сближаться друг с другом.
Так, например, Америка в течение миллионов лет, очевидно, отходила все дальше и дальше от Европы и Африки. Продолжается ли это движение Америки и сейчас?
В последние годы ученые изучают точное положение берегов Атлантического океана, так что скоро мы узнаем, продолжают ли материки расходиться в наше время, или они уже остановились...
Вот, кажется, все, что мы узнали пока о Земле. И этого, пожалуй, достаточно, чтобы понять, как сложна и кропотлива работа геолога, как трудно установить среди этой путаницы, когда, в каком порядке и какие события произошли миллионы лет назад.
И все же история Земли постепенно становится для нас все яснее. Она восстановлена почти целиком.
Теперь, когда мы знаем, какие силы заставляют Землю все время меняться, мы можем выполнить наше давнишнее намерение — перейти к изложению самой истории Земли.
Мы отправимся в путешествие по времени. Мы будем пользоваться пластами земной коры как ступеньками, ведущими в прошлое.
А путеводной нитью нам будет служить вереница окаменелостей, остатков жизни, бывшей в разные времена на Земле. Путеводной нитью нам будет служить сама жизнь, которая, однажды начавшись, во все времена уже не прекращалась на Земле.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
НАЧАЛО ЖИЗНИ
Когда зародилась на Земле жизнь?
К сожалению, мы не можем точно ответить на этот вопрос. В верхних пластах той эры, которую мы называем эозойской ― «зарей жизни», мы находим окаменелые остатки уже довольно сложных организмов, например, губок, водорослей, разных ракообразных родственников живущего теперь рака. Ясно, что это не самые первые жители Земли. Прежде чем появились эти сложные организмы, жизнь должна была существовать на Земле уже миллионы лет.
Тогда мы обращаемся к нижним, самым древним пластам этой эры. Мы надеемся найти там остатки самых первых, самых простых организмов! Но и эти пласты обманывают наши ожидания: в них нет никаких окаменелостей.
Что же это значит? Конечно, не то, что жизни в те времена не было. Это значит просто, что жили тогда только бесскелетные организмы, от которых ничего и не могло остаться.
Может быть, этот пропуск в самом начале геологической летописи объясняется еще другими обстоятельствами. Может быть, в этих пластах и были когда-то кое-какие окаменелости, но, находясь на такой глубине, испытывая все время огромное давление верхних пластов, соприкасаясь с изверженной когда-то лавой, эти древнейшие пласты претерпели изменения, самый состав их неузнаваемо изменился, а потому не могли сохраниться и окаменелости, они погибли.
Та или другая причина, но древнейшие пласты немы, они ничего не говорят о начале жизни. И нам приходится самим решать вопрос, когда и каким образом могла начаться на Земле жизнь.
Мы знаем: первые материки и океаны появились на Земле приблизительно полторы тысячи миллионов лет назад. Жизнь на Земле, очевидно, должна была начаться только после этого. Ведь прежде, когда еще не было материков и океанов, Земля была раскалена, и на ней совсем не было воды.
С другой стороны, в пластах, которые образовались приблизительно семьсот миллионов лет назад, уже имеются остатки довольно сложных организмов.
Итак, жизнь на Земле могла начаться не раньше чем за полторы тысячи миллионов лет и не позже чем за семьсот миллионов лет до нас. Вероятно, она началась приблизительно тысячу миллионов лет назад, быть может, даже несколько раньше.
Еще труднее ответить на другой вопрос: как и почему началась на Земле жизнь?
Мы знаем совершенно точно, что в наши времена всякая живая клетка возникает непременно из другой живой клетки. Мертвое вещество не может вдруг ожить, стать организмом. Как же в таком случае произошло первое живое существо на Земле, из чего оно возникло?
Очевидно, в те давние времена на земле могли происходить такие химические процессы, которые теперь уже не происходят. Ведь тогда на Земле были были совсем другие условия: иной климат, иная влажность, иной состав воздуха. И вот эти-то ― нам пока неизвестные в точности ― химические процессы и привели к тому, что где-то на Земле частички вещества приобрели новое удивительное свойство ― жизнь.
Может быть, мы когда-нибудь сумеем воссоздать в наших лабораториях те условия, которые были на Земле тысячи миллионов лет назад. И тогда мы сумеем по своей воле создавать из неживого вещества простейшие живые организмы… Местом, где началась когда-то жизнь, был океан, его прибрежная полоса.
В водах океана появились первые живые существа. Как выглядели эти первые жители океана? Они были очень малы, возможно, так малы, что их нельзя было бы рассмотреть даже под микроскопом. Каждый такой организм был просто-напросто крохотным, почти прозрачным комочком живого вещества, протоплазмы. Комочек этот был ни твердым, ни жидким. Его вещество скорее походило на студень.
Бесчисленные рои таких существ носились в воде океана, замутняя ее. Это была как бы живая пыль. И это были тогда единственные живые существа на Земле. Ведь суша была еще совершенно необитаема. Ни одного цветка, ни одной травинки, ни одного деревца на всей Земле — только нагроможденные друг на друга камни, голая бесконечная пустыня.
То там, то здесь из трещин в Земле вырывались еще могучие потоки лавы. Время от времени Земля вдруг содрогалась, как от взрыва.
Океан был очень неуютным и опасным жильем для этих первых живых существ. Ведь эти живые пылинки не умели сами плавать. Они неслись туда, куда влекли их волны или течение.
Иногда их уносило в такие места океана, где со дна поднималась горячая лава. Вода тут кипела. Тысячи комочков протоплазмы сваривались заживо.
В другой раз их уносило течением в глубину океана, в вечный мрак. Тут, в непроницаемой темноте, под страшным давлением толщи воды, живые пылинки погибали.
Но комочки протоплазмы размножались невероятно быстро. На смену погибшим появлялись тысячи новых живых пылинок. В теплом, пронизанном лучами Солнца верхнем слое океана все время носились миллионы живых существ.
Мы можем представить себе довольно хорошо, что это были за существа, потому что и в наше время имеются организмы, которые недалеко ушли от тех комочков протоплазмы, что заселяли океан в те времена. Миллионы лет прошли для этих существ как будто даром.
Я говорю о бактериях, которые существуют сейчас в бессчетном количестве на Земле. Они так малы, что их можно разглядеть только в микроскоп, а некоторые не видны даже и в микроскоп. Тысячу миллионов лет назад рой живых комочков был выброшен волной на берег и занесен илом. Ил потом окаменел. Один американский геолог нашел в штате Монтана этот камень и разбил его. Глазам геолога предстали отпечатки существ первых времен Земли.
Некоторые из этих первых жителей Земли изменялись поколение за поколением. Одни из них просто становились больше, другие еще и усложнялись понемногу. Они превратились в маленькие круглые клетки. Сначала внутреннее строение их было совсем просто. Но потом, в следующих поколениях, внутри клетки появилось маленькое темное пятнышко. На этом, однако, их изменение остановилось. Как будто они, изменив немного свое внутреннее строение, исчерпали навсегда свои силы и больше уже не могли меняться.
Такие клетки мы находим и сейчас, в наши времена. Они голубовато-зеленого цвета, прозрачны и все так же живут в морской воде.
Если бы все клетки так же мало изменялись, жизнь на Земле и сейчас была бы почти совершенно такой же, как миллионы лет назад. К счастью, не все клетки были такими консервативными. Среди них оказались и такие, которые обладали способностью меняться гораздо сильнее, приспосабливаться к самым различным обстоятельствам.
В конце концов, для многих и не было другого выхода. Или приспосабливайся, или погибай! ― так очень часто стоял вопрос. Ведь Земля не оставалась неизменной за те сотни миллионов лет, которые охватывает эозойская эра. По крайней мере две геологические революции произошли за это время. Это значит — менялись и климат, и очертания материков и океанов, и глубина морей и их соленость. Те, кто не могли измениться, по большей части просто вымирали.
Великим шагом вперед стало объединение некоторых клеток в сообщества, возникновение многоклеточных организмов. Это сразу открыло невиданные возможности для изменения организмов. До тех пор каждая клетка должна была сама заботиться и о питании, и о защите, и о десятке других дел. Она была как бы аппаратом одновременно и для дыхания, и для движения, и для питания. Ни одной из этих способностей нельзя было жертвовать, ни одну нельзя было развивать в ущерб другой. Поэтому и возможность изменения и совершенствования была для одноклеточного организма очень ограничена.
Другое дело — многоклеточный организм. Возьмем такой простой организм, как колоколообразная медуза. На первый взгляд, это просто живой мешок. Но этот живой мешок состоит из двух слоев клеток, он двухслойный. Это сразу дает ему огромное преимущество перед одноклеточным существом, потому что клетки каждого из двух слоев этой медузы могут специализироваться на своем деле, не заботясь о других делах. Клетки внутреннего слоя специализируются на переваривании попавшей внутрь мешка пищи, а клетки внешнего слоя служат медузе как бы оболочкой, защищающей ее. Они крепче, чем внутренние клетки.
Изменение и усложнение многоклеточных организмов пошло по трем разным направлениям.
Одни организмы перестали носиться в океане по воле волн и течений, они осели на дно и прикрепились к нему. Они как бы обрели свой дом, перестали быть бродягами. Оседлость избавила их от многих опасностей. Их, например, не уносило в те места океана, где выходила из трещин раскаленная лава, в места, где всему живому грозила неминуемая смерть.
Но зато этим осевшим на дно организмам пришлось пожертвовать одной драгоценной способностью — способностью к передвижению.
С нашей точки зрения, это была, пожалуй, слишком большая, роковая жертва. Те живые существа, которые мы теперь видим кругом — звери, гады, рыбы, насекомые, птицы да и мы сами, люди, — все произошли не от этих организмов, прикрепившихся к морскому дну.