Лабораторія Всесвіту та океани

Давним-давно, чотири з половиною мільярди років тому, новоспечена Земля була гарячою, круглою і покритою дірками – слідами внутрішніх і зовнішніх вибухових процесів. На її поверхні не було виразних материкових підняттів і океанських западин. Тоді на Землі не було ні води, ні сучасної нам атмосфери і, звичайно, не було життя. Як стався розподіл підняттів і западин на земній поверхні? Яким чином вода заповнила океанські басейни? Чи наповнювалися вони поступово або покрив води, як і зараз, приховував дно? Як утворився сучасний склад атмосфери? І як почалося життя в океанах? Яким шляхом почався процес еволюції, і як привела вона до величезного розмаїття рослинного і тваринного світу, яке ми спостерігаємо зараз на нашій планеті? Такі найважливіші питання природної історії Землі, в якій дуже важливу роль відіграють океани.

Мільярди років тому вони були місцем зародження самого життя. І зараз вони постачають вологою атмосферу, дають нам цілющі дощі, пом’якшують клімат і таять в собі незвідані і майже незаймані запаси їжі і мінералів, необхідних людині. У міру зростання населення земної кулі ресурси материків використовуються все інтенсивніше, і, для того щоб не згасло життя, що колись виникло в морі, ми повинні знову звернутися до того ж моря.

Всупереч поширеній думці наука ні на одне питання не дає вичерпної відповіді. Кожна вирішена вченими проблема тягне за собою десятки інших. Таким чином, число загадок, що стосуються нашої планети, виникнення життя на ній і у Всесвіті зростає швидше, ніж навіть населення Землі. Це звичайно добре, бо інакше виснажився б матеріал, яким харчується наша допитливість. Отже, у процесі розвитку своїх знань людина знаходить все нові рішення, однак природа безперервно ставить перед нею все нові проблеми.

Спочатку, коли незабаром після виникнення нашої Галактики стала утворюватися Земля, вона не була такою щільною, як зараз, але мало-помалу придбала сучасні розміри і сучасну ступінь щільності. Вік Галактики можна визначити за швидкістю видалення і розбіжності зірок, що знаходяться на великій відстані від нас. Їхнє світло переходить до довгих червоних хвиль спектра, подібно до того як знижується тон гудка поїзда, що віддаляється від нас. За швидкістю розбіжності зірок ми можемо визначити час, коли вони були близькими сусідами.

Спостерігач з Марсу не зміг би розрізнити докладні обриси наших берегових ліній. Його, ймовірно, вразила б цікава асиметрія нашої планети, де вода здається як би дзеркальним відображенням суші. Він розрізнив би чотири материка – основну систему з трьох частин суші, схожих на пелюстки, що виходять з північної півкулі, – Америку, Європу – Африку, Азію – Австралію, – краї яких спрямовані до четвертого материка – Антарктиди, але не досягають її. Діаметрально протилежно кожному материку він побачив би океани – Арктичний, відповідний Антарктичному континенту. Тихий, відповідний Європі – Африці, Індійський, відповідний Південній і Північній Америці, і Атлантичний, відповідний Азії – Австралії. Ці океани теж здалися б йому схожими на пелюстки, що починаються в південній півкулі і досягають своїми краями Арктичного океану.

ЯК УТВОРИЛИСЬ МАТЕРИКИ І ОКЕАНИ

Утворення на земній корі материків і океанських басейнів пояснюється певною мірою повільною конвекцією, тобто підняттям мас з більш високою температурою і опусканням мас більш холодних, занурених у комірчасті структури з пластичних матеріалів. Континенти утворилися там, де стикалися дві комірчасті структури і де мали місце потоки, що піднімалися з надр Землі й сходилися у країв цих структур. Океани, відповідно, утворилися в центрах пористих структур, де потоки зсередини Землі розходилися, утворюючи поглиблення. Таким чином, можна вважати, що в початкові геологічні періоди і сталося підняття материків і одночасне поглиблення океанських басейнів.

Шляхом вивчення радіоактивного розпаду тих чи інших речовин і перетворення їх у стійкі елементи – метод, що дозволив визначити вік Землі (4,5 мільярда років), – можна встановити, що найдавніші породи знаходяться ближче до центру материків. Це підтверджує гіпотезу про те, що краї материків повільно наростали і що океанські басейни складаються з «більш молодого», або нового матеріалу, принесеного з надр Землі.

Чотири материка – це чотири райони, де комірчасті структури з підігрітої пластичної речовини сходяться і виносять на поверхню матеріал, з якого складаються континенти; чотири океану – це чотири центри пористих структур, де розходяться потоки утворених океанських западин. Ця проста гіпотеза може послужити основою для пояснення описаної вище цікавої системи розподілу материків і океанів на поверхні Землі.

Чи виникли води океану і атмосфера до початку геологічного періоду або вони повільно формувалися протягом всього геологічного часу з речовини, що виділяється з надр на поверхню Землі? Таке ще одне з невирішених питань. На користь гіпотези поступового утворення океанів говорить велика кількість ювенільної води, що виділяється в даний час з вивержених порід під час вулканічної діяльності, більш ніж достатня для того, щоб наповнити океани протягом геологічного періоду. Про це також свідчить наявність коралових атолів в районі Тихого океану і підводних гір з плоскими вершинами, розташованими набагато нижче рівня моря. Вони могли утворитися лише внаслідок зниження дна океану, над яким вони підносяться.

Мабуть, деякі з цих знижень дна океану відбулись за останні сто мільйонів років; це вказує на те, що четверта частина океанської води була виділена на поверхню планети внаслідок внутрішніх вибухових процесів, які розвивалися в останню сорокову частину існування Землі. Якщо внутрішня активність, яка тягне за собою збільшення кількості води, триватиме, то через кілька сот мільйонів років наша планета, можливо, виявиться повністю під водою.

Для того щоб пояснити життя в морі, ми повинні зрозуміти його походження, його еволюцію і зв’язок між усіма його елементами. Ми повинні зрозуміти також взаємозв’язок життя в морі зі світом наземних птахів і тварин, зрозуміти той вплив, який чинить на життя моря найбільший хижак – людина.

ДОВГІ СТОРІЧЧЯ НІЧОГО НЕ ЗМІНИТЬСЯ

Життя зародилося в морі. Воно існувало в ньому багато раніше виникнення життя в повітрі і на суші. Всі основні види рослин і тварин, що живуть на землі, мають в океані найбільш примітивних представників і найбільш древніх предків. Але, оскільки океан впливає на мешкаючі в ньому живі організми точно так само, як він впливає на клімат, тобто, подібно маховику, надає розвитку процесів рівний характер, стримуючи ривки або швидкі зміни, стимули для розвитку нових видів в ньому не так великі, як на суші; тому темпи еволюції в океані значно повільніше.

Незважаючи на те, що життя в океані існує набагато довше, незважаючи на те, що площа океану набагато більша площі суші, тільки 20 відсотків всіх існуючих нині видів живе в океані. Дійсно, темпи еволюції на суші вище, ніж в океані, так як тут живі організми повинні пристосовуватися до більш суворих і різноманітних умов. Голод, спрага і інстинкт розмноження сприяють відбору з найбільшого розмаїття видів найбільш пристосованих; в результаті цієї еволюції з’явився наприклад, пустельний щур, здатний жити навіть на такій безводній «дієті», при якій будь-яка інша тварина померла б від спраги, або африканська дводишна риба, яка може довгий час існувати без води в пересохлому мулі.

У місцях, які бувають поперемінно то вологими, то сухими, наприклад в прибережній приливній зоні, на кордоні між океаном і сушею, де припливи регулярно то покривають берега, то, відступивши, піддають обсохле дно дії жари або сильного холоду, важкі умови для виживання створюють обставини, сприятливі для найбільшого скупчення і розвитку різних видів. Можна припустити, що еволюція тим повільніше, чим глибше океан, оскільки однакові умови не сприяють відбору; крім того, при низьких температурах всі реакції протікають повільніше.

Звичайно, океан захищає своїх мешканців від космічних променів, які можуть виробляти мутації, проте космічна радіація, ймовірно, не така вже ефективна в порівнянні з темпами природних мутацій, що викликаються тепловим впливом середовища. Отже, в океані ми зустрічаємо живих копалин – форми життя, які не змінилися протягом багатьох мільйонів років. До них відносяться целакантус, можливо, проміжна ланка між рибами і сухопутними хребетними, або рачки, що живуть в мулі Лонг-Айленду передмістя самого великого сучасного міста Нью-Йорку; цих рачків вважають сполучною ланкою між древніми копалинами трилобітами і мечохвостами. Коли ми знайдемо більш досконалі методи спостережень і збору «дарів моря», ми відкриємо ще багато форм живих істот – нижні гілки дерева еволюції, що не змінилися протягом століть.