Новая гипотеза о происхождении мирового океана
Кандидат физико-математических наук
А. БАРЕНБАУМ, Доктор геолого-минералогических наук
Н. ЯСАМАНОВ
Большинство исследователей считают, что жидкая вода могла появиться только тогда, когда температура на нашей планете опустилась ниже 100°С и т.д. Произошла конденсация паров воды, которые вместе с другими газами выделялись при плавлении пород верхней мантии. Это грандиозное событие случилось около 4 млрд. лет тому назад, что устанавливается достаточно точно. Именно такой
возраст имеют древнейшие осадочные горные породы -хемогенные карбонаты и кварциты, конгломераты и песчаники, возникшие в водной среде. Объемы водных масс, конфигурация океанских и морских бассейнов, их глубины и гидродинамика, газовый и солевой составы, органический мир первых водоемов непрерывно менялись. С этим согласно большинство исследователей.
42
Ф
^ Black process 45.0° 120.0 LPI
© А. Баренбаум, Н. Ясаманов
ф
ф
днако две проблемы по-прежнему вызывают дискуссии: время возникновения Мирового океана и причина колебаний его уровня в течение всей геологической истории. По мнению одних специалистов, основная масса воды поступила в глубокие впадины рельефа за первый миллиард лет существования Земли. Другие считают, что рост объема водной массы происходил скачкообразно и только на рубеже палеозоя и мезозоя, то есть около 250 млн. лет назад, возникли океанские бассейны. Еще одна точка зрения: рост объема поверхностных вод происходил более или менее равномерно. Трансгрессии, когда происходило расширение морских акваторий, сменялись регрессиями. Глубины морей и океанов также сильно колебались во времени.
Сегодня не возникает сомнений в том, что изменение объема свободных вод в гидросфере и планетарные регрессии и трансгрессии Мирового океана происходили по одним причинам. Согласно некоторым представлениям,уровень Мирового океана мог колебаться из-за попеременных поднятий и погружений как континентальной, так и океанской земной коры в ходе общей эволюции земного шара. Другие гипотезы указывают на разогрев подкорового вещества, что влияет на морфологию дна. Действительно, изменения "емкости" океанских впадин или размеров срединно-океанских хребтов могли в конечном счете приводить к колебаниям уровня океанов и морей. Другие причины: вытеснение океанских вод, поступающим с суши обломочным материалом, фазовые изменения горных пород на границе земной коры и мантии и т.д. Эти и другие идеи основываются на одной предпосылке: объем вод регулируется исключительно планетарными процессами, и вода на планете возникла в результате дегазации мантии, а уровень мировых вод менялся из-за глобальных тектонических процессов.
На наш взгляд, главной причиной образования гидросферы и колебаний ее уровня являются массовые падения на земную поверхность галактических комет. Бомбардировки происходили периодически в
то время, когда Солнечная система пребывала в струйных потоках Галактики.
Вращаясь по галактической орбите, Солнечная система время от времени пересекает спиральные рукава и струйные галактические потоки. В такие периоды она подвергается воздействию космических объектов, находящихся в этих потоках, и в первую очередь со стороны звезд и галактических комет. В геологической истории Земли эти моменты фиксируются в форме проявления глобальных природных катастроф, которые сказываются на состоянии органического мира и физико-географических условий планеты. Современную геохронологическую шкалу можно рассматривать в качестве упрощенной эмпирической классификации совокупной реакции тектоносферы, биосферы и гидросферы на мощные космические воздействия. В течение всей геологической истории нашей планеты это воздействие проявлялось в облучении высокоэнергетическими космическими лучами, в бомбардировке поверхности крупными телами - астероидами, солнечными и галактическими кометами.
Возможны два механизма воздействия звезд на Землю: резкое изменение направления движения Солнца в Галактике, которое в конечном итоге приводит к тому, что планеты, в том числе и Земля, получают мощный энергетический импульс. Большая часть этой энергии расходуется на изменение орбитальной скорости и траектории движения, а остальная рассеивается в теле планеты, превращаясь в тепло.
Другой механизм: бомбардировка поверхности планеты крупными астероидными телами. В промежутках между редкими воздействиями звездного вещества наиболее мощным источником космического влияния были массовые выпадения галактических комет. Бомбардировки повторялись каждые 20-37 млн. лет и длились иногда до 5 млн. лет - во время попадания Солнца в струйные потоки Галактики.
Галактические кометы состоят из газа и пыли и рождаются в центральных частях Галактики. Обычные кометы Солнеч-
Ф
Ф
Ф
Ф
^ Black process 45.0° 120.0 LPI
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
ной системы возникают при столкновении галактических комет с астероидными телами. В результате взрыва оба тела дробятся, их вещество частично испаряется, а сохранившиеся части физически и химически перемешиваются. Поэтому кометы Солнечной системы представляют собой конгломераты.
О самой ранней стадии развития Земли до сих пор высказывают соображения самого общего характера. Поскольку атмосфера Земли в то время была очень тонкой и разреженной, то поверхность планеты подвергалась весьма интенсивной астероидной и кометной бомбардировке. Продолжалась дегазация мантии, магматическое вещество изливалось на поверхность, в приземной части атмосферы царили высокие температуры - они не давали существовать жидкой воде. Определенные порции воды в форме льда, поступающие с галактическими кометами, испарялись. Так продолжалось до тех пор, пока температура на земной поверхности не понизилась до 100°С. Именно с этого момента началось формирование Мирового океана.
Сначала объем воды был небольшим и она накапливалась в сравнительно узких и протяженных впадинах, обрамлявших соседние кратоны, которые служили местом сноса обломочного материала. Глубина бассейнов вряд ли превышала 1.52 км. В первичных морях, которые в начале были пресными, только со временем, по мере растворения галогенных и сернистых соединений, становились солеными с температурой 70-90°С.
В тот период астеносфера должна была располагаться недалеко от земной поверхности, и основная масса подвижной воды могла входить в состав магматических расплавов и даже принимать участие в вулканических процессах, оказываясь в составе минералов при гидратации. Первичные воды на земле в виде гидросферы могли появиться только из кометного вещества.
В моменты космических воздействий заметная часть связанных в горных по-
родах воды и углерода вновь могли переходить в подвижное состояние и включаться в глобальный космический круговорот, перераспределяясь между наземной и подземной гидросферой. С течением времени (начиная с раннего архея и вплоть до позднего протерозоя), по мере выпадения галактических комет, объем гидросферы непрерывно возрастал. Около 3-2.5 млрд. лет назад вода перекрыла гребни срединно-океан-ских хребтов, положив начало первому в истории Земли океану - палеоТихому или Панталасса, который то полностью исчезал, то вновь возрождался.
Источниками информации о состоянии гидросферы служат во-первых, так называемые периоды "максимумов жизни" и, во-вторых, особенности распределения и генезис железистых кварцитов. Периоды "максимумов жизни" фиксируются изменениями изотопного состава углерода карбонатных пород. В эпохи мощных космических воздействий доля биогенного углерода существенно возрастала. Железистые кварциты накапливались в мелководных бассейнах. В процессе выветривания горных пород, которое происходило в условиях высоких температур и в существенно восстановительной обстановке, освобождались железо и кремнезем, которые водными потоками выносились в протерозойские бассейны. В начале этот перенос осуществлялся в коллоидном состоянии, а затем в форме раствора. Полосчатая структура железистых кварцитов возникала при коагуляции железо-кремнеземистых гелей в результате изменения окислительно-восстановительного потенциала (рН среды). Среда переноса на суше было сугубо восстановительной, а в протерозойских морских бассейнах, наоборот, окислительной, так как в них активно развивались сине-зеленые водоросли, которые перерабатывали в процессе фотосинтеза атмосферный углекислый газ и выделяли кислород.
На стадии диагенеза (появления горных пород), который происходил в условиях периодического высыхания водоемов,
Ф
Ф
Ф
44
Black process 45.0° 120.0 LPI
Ф
Ф
ф
ф
температура на поверхности могла достигать 150°С. Это свидетельствует о том, что в течение длительного периода происходила периодическая смена физико-химических условий в морских бассейнах. Режим гидросферы постоянно менялся: время заполнения бассейнов водой и расцвета жизни с выделением в морскую среду и атмосферу кислорода сменялись засушливыми эпохами. Происходило понижение уровня Мирового океана, которое сопровождалось высыханием и подъемом дна. Сильный нагрев морской поверхности, возможно, приводил к практически полному исчезновению микроорганизмов. Спустя некоторое время после очередного прилета комет, приносивших воду и биогенные элементы, жизнь в водных бассейнах вновь возобновлялась.
С течением времени в связи с постепенным остыванием литосферы и сокращением интенсивности подводных и наземных вулканических извержений, снижается средний глобальный уровень температурного режима приземной атмосферы и водных бассейнов. Постепенное выравнивание температурного режима сопровождалось ростом объема гидросферы. Фактические данные дают основание полагать, что количество падающих на Землю комет в течение палеозоя и мезозоя закономерно менялось, подчиняясь галактической периодичности. Поступающая вода вызывала интенсивный размыв обнаженной земной поверхности. Часть воды поступала в Мировой океан, а часть уходила в подземную гидросферу и принимала активное участие в качестве составной части магматических расплавов. По крайней мере, две крупнейшие трансгрессии в определенный период существования Земли были вызван
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.