Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего - Роберт Хейзен
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Семена спора были посеяны в континентальной Европе, где геологи, изучающие водные отложения, вполне естественно отдавали приоритет воде, а те, кто изучал вулканическую лаву, — огню. Это противоречие даже отражено в диалоге 4-го акта знаменитой трагедии Гёте «Фауст», где точку зрения плутонистов неубедительно отстаивал сам дьявол. К концу столетия центр научных дебатов — так же, как и их возможного разрешения, — сместился в просвещенный город Эдинбург в Шотландии, где проводил свои поистине революционные полевые исследования Джеймс Геттон{23}.
Геттон родился в Эдинбурге в 1726 г. Он был одним из пятерых детей Сары Балфур и Уильяма Геттона, богатого торговца, который умер, когда Джеймсу было всего три года. Мать мальчика подчеркивала важность образования, и юный Джеймс это хорошо усвоил, проявив особые способности в математике и химии — предметах, которые помогали ему всю жизнь. Углубленно изучив латынь, философию и медицину в университетах Эдинбурга, Парижа и Лейдена, Геттон отправился в Лондон в надежде заняться прибыльной медицинской практикой. Не сумев обеспечить себя достаточным количеством пациентов, молодой исследователь вернулся в Эдинбург и занялся насущными тамошними делами. Ранее Геттон разработал новый химический процесс извлечения хлорида аммония, широко используемого как удобрение, из сажи и золы, которую «производили» многочисленные печи и фабрики города. Он поставил свой новый метод на промышленную основу, управляя прибыльной химической фабрикой в Эдинбурге.
Обезопасив себя финансово на будущее, Геттон посвятил время новому увлечению — сельскохозяйственной химии. Он унаследовал две семейные фермы и проводил там эксперименты по повышению урожайности. В ходе работы с разными горными породами и почвами Геттон начал задумываться о геологии.
Горные породы Шотландии по своим характеристикам весьма разнообразны. Это осадочные и вулканические породы, некоторые — крепкие и залегают горизонтально, как будто бы они здесь и образовались, другие — разрушенные и деформированные. К тому же всего на расстоянии дня пути от того места, где жил Джеймс Геттон, находились участки метаморфических пород, ледниковые отложения и выходы изверженных пород. Особый интерес представляли морские утесы Сиккар-Пойнт рядом с Джедборо, где Геттон изучал поразительное наложение пластов. Там в обнаженных под действием эрозии ветра и волн скалах он наблюдал, как слегка наклоненные пласты более молодого красного песчаника и галечника перекрывали залегающие ниже круто наклоненные слои более древнего темного песчаника. Граница между этими двумя толщами была настолько четкая, будто нижний ряд почти вертикальных слоев срезали до того, как на них наложились горизонтальные. Как могло возникнуть такое различие в геометрии?
Геттон понимал, что каждый аспект строения утесов Сиккар-Пойнт, как и каждый аспект всей шотландской геологии, можно объяснить просто результатом медленных естественных процессов, происходящих везде и всегда. С одной стороны, постоянно образуются новые осадки, они медленно накапливаются в виде пластов, которые постепенно погружаются, нагреваются, сжимаются и превращаются в камень: эти процессы добавляют новые страницы в каменную летопись. С другой стороны, более древние породы постепенно деформируются, поднимаются вверх и разрушаются, что приводит к удалению пластов. Сиккар-Пойнт показывает все эти процессы одной картинкой: более старые отложения сначала лежали плоскими слоями, но затем были захоронены и превратились в камень. Глубинные силы спрессовали эти слои, смяв их в узкие вертикальные складки. Подъем разрушил верхнюю часть древней толщи. Другой цикл погружения и осадконакопления сформировал более молодые, горизонтально залегающие красные песчаники, после чего следующий эпизод подъема обнажил уже красные слои для эрозии.
В объяснении Геттона не было ничего особенно экзотического или нового, кроме одного — «глубокого времени». Остальные ученые рассматривали историю Земли в рамках нескольких тысячелетий. Геттон же говорил о сотнях миллионов, даже миллиардах лет единообразного постепенного изменения. Он не видел в скалах Шотландии «ни следа начала, ни перспективы конца»{24}. Двухтомник Геттона 1795 г. «Теория Земли», хотя и написанный в напыщенном стиле, что, возможно, ослабило его первоначальное воздействие, провозвестил смену научной парадигмы.
В своих поисках Геттон находился под сильным влиянием духа эмпиризма, характерного для кипучего шотландского Просвещения. Он постоянно общался с десятками интеллектуалов — как в Эдинбургском королевском обществе, так и в местных клубах, которые посещали, в частности, поэт Роберт Бёрнс, экономист Адам Смит и философ Дэвид Юм. Но настоящим героем этой истории стал шотландский геолог и геофизик Джеймс Холл, подтвердивший гипотезу Геттона экспериментально{25}.
Джеймс Холл и великое известняковое противоречие
Подобно многим современным ему ученым, Джеймс Холл родился в богатой аристократической семье. Состояние и иные сословные преимущества обеспечили ему прекрасное образование в знаменитых Кембриджском и Эдинбургском университетах, где он изучал геологию, химию и естественную историю. Холл много путешествовал по Европе, приобретая научные книги для своей библиотеки и общаясь с французским исследователем Антуаном Лавуазье, одним из основателей современной химии. Биографы редко упускают возможность привести полный титул Холла — сэр Джеймс Холл из Дангласса, 4-й баронет, хотя он знаменит скорее своими научными открытиями, нежели аристократическим происхождением или титулом.
Вернувшись по окончании путешествий в Эдинбург, Холл узнал о революционных идеях своего друга Джеймса Геттона из первых рук. «Теория Земли» основывалась на разнообразных геологических явлениях, среди которых было взаимодействие расплавленной лавы со слоями осадочных отложений — сценарий, требующий совмещения как процессов, отстаиваемых нептунистами, так и процессов, защищаемых плутонистами. Геттон понял, что при извержении вулканов расплавленная порода просачивается вверх сквозь более древние отложения, в то время как языки магмы проникают между глубоко залегающими пластами. Такие интрузивные события прекрасно видны кое-где в Шотландии, особенно в Троне Артура в эдинбургском парке Холируд. Это подвергшийся ледниковой эрозии холм, описанный в учебниках в качестве примера подобных взаимодействий (я не говорю уже о прекрасном виде, который в западном направлении открывается на город с этого холма).
Испытанием для теории Геттона стало обнаружение тех участков, где похожие расплавленные породы проникли в известняк. Как же он мог выдержать температуру расплавленной лавы — спрашивали исследователя оппоненты-нептунисты? Все знают, что сильно нагретый известняк должен превратиться в известь, ведь так происходит в печи для обжига. Следовательно, базальт, гранит и другие предположительно изверженные породы не могут быть горячими; вероятно, они образовались путем осаждения из воды примерно в то же самое время, что и известняк. Некоторым колеблющимся ученым
