Чем же были обусловлены большие оледенения? Возможно, тем, что на Землю попадало меньше солнечного тепла. А может быть, тем, что уменьшилось количество углекислого газа в атмосфере Земли.
По мнению некоторых ученых, оледенения не было вообще, а приписываемые ему отложения были сформированы потоками, перенесены льдами и айсбергами или навеяны ветром.
Даже небольшой ветерок может поднять и перенести мелкую пыль. Ураганы же, скорость которых достигает 100 м/с, способны поднять в воздух глыбы массой в десятки килограммов. Сдувая с поверхности Земли обломки пород, ветер более мелкие из них поднимает на большую высоту и переносит далеко, крупные же обломки остаются ближе или просто перекатываются на другое место. Обломками ветер шлифует встречающиеся на его пути породы.
Велика работа ветра в пустынях. Равнинная поверхность и отсутствие растений делают возможным перенос обломков на значительные расстояния.
Ветер, перенося семена и споры, способствует распространению растений на новые участки Земли. Иногда он переносит также мелких животных, например насекомых.
Человечество проводит значительную геологическую работу. Ежегодно во всем мире из земной коры добывается свыше 100 миллиардов тонн различных пород и минералов. Ведутся обширные работы по мелиорации земель. Создаются искусственные водохранилища. Влияние человека на биосферу огромно.
Эндогенные процессы
В земной коре и в настоящее время происходят значительные изменения. Наблюдаются колебания земной коры, движение отдельных участков суши в горизонтальном направлении (Калифорнийское побережье передвигается на север, Баварские Альпы — в сторону Мюнхена).
История Земли делится на спокойные и бурные периоды. Спокойные периоды характеризуются общим погружением суши в воду и наступлением моря. Главную роль в формировании рельефа в спокойный период играют экзогенные процессы, приводящие к накоплению мощных слоев осадочных пород.
В бурные периоды земная кора быстро поднимается. Море отступает. На месте морских бассейнов возникают горы. От колебания земной коры породы сминаются в складки. В отдельных случаях слои пород перемещаются по трещинам вверх или вниз, разрываются, образуя бугры или пропасти. На поверхность из раскаленных слоев Земли изливается магма и застывает, образуя магматические породы: граниты, базальты.
Существует много гипотез о причинах колебания земной коры. По одной из них, Земля при охлаждении уменьшается и земная кора деформируется. Согласно другим гипотезам, причинами колебания являются течения, будто бы возникающие в раскаленной части Земли, приливы и отливы магмы под воздействием космоса, радиоактивный распад и т. п. По-видимому, колебания земной коры объясняются рядом причин.
С магматическими явлениями тесно связана деятельность вулканов, отверстий в земной коре, через которые на поверхность изливается расплавленная магма, происходят выбросы пепла, газа, воды и других химических веществ. Огромное значение имеет геологическая деятельность вулканов на всю геологическую историю Земли. Миллионы действующих вулканов, выбрасывающих в воздух лаву, пепел, газы, пар, изменяли климат. Возникали новые острова, почва удобрялась плодородным пеплом.
Землетрясения возникают в результате деятельности вулканов, обвалов горных склонов или подземных пустот, горообразовательных процессов.
Экзогенные и эндогенные процессы происходят беспрерывно, изменяя поверхность Земли, атмосферу, климат, земные недра. Вместе с ними изменяется растительный и животный мир.
Возраст Земли
Предположив, что первичный океан был пресноводным, ученые установили, сколько лет прошло, пока реки принесли в него то количество солей, которое содержится теперь в океане. Получилось около 500 000 лет. По скорости современного осадкообразования ученые пытались определить время, в течение которого накоплялись мощные осадочные толщи. Получились разные числа: от 15 тыс. до 3–7 млн. лет. В последнее время возраст Земли определяют по образовавшимся в результате различных радиоактивных процессов породам и минералам. Определенный таким образом возраст Земли составляет 4–10 млрд. лет.
Но наиболее надежным методом изучения истории Земли остается пока палеонтологический. Его разработали английский ученый Вильям Смит и французский ученый Жорж Кювье. Эти ученые пришли к выводу, что каждому комплексу осадочных пород соответствует комплекс ископаемых существ. Если, например, в слое известняка найден панцирь трилобита, то можно заключить, что данный слой образовался в палеозойскую эру — свыше 300 млн. лет тому назад. В то время на Земле обитали эти членистоногие животные.
Животные и растения, живущие в воде, умирают и падают на дно водоемов. Там их заносит песок либо покрывает ил. Мягкие ткани животных сгнивают, а твердые (кости, зубы, чешуя, панцири, раковины) остаются и постепенно окаменевают. Остатки растений превращаются в торф и уголь.
Растения и животные, обитающие на суше, после смерти могут быть занесены ветровыми отложениями и также окаменевать. От животных, не имеющих твердого скелета или панциря, остаются на мягком иле отпечатки. По окаменевшим отпечаткам также можно узнать о животных, живших в период формирования данных отложений. Иногда в породах находят следы жизнедеятельности тех или иных животных.
При изучении окаменелостей из различных слоев ученые пришли к заключению о том, что растения и животные отдаленного прошлого Земли значительно отличались от современных.
Для объяснения происходящих в растительном и животном мире изменений французский ученый Ж. Кювье выдвинул теорию катастроф. По его мнению, в истории Земли было четыре катастрофы. Они полностью уничтожали на ней жизнь, а затем некая «высшая сила» воссоздавала ее вновь. Против этой теории выступил английский исследователь Чарлз Лайель. В своей книге «Основы геологии» он объяснял все происшедшие на Земле изменения воздействием тех же процессов, которые происходят в наше время.
Выдающийся английский ученый Чарлз Дарвин создал учение об эволюционном развитии органического мира. Он доказал, что в беспрерывной борьбе за существование выживают организмы, наиболее приспособленные к условиям существования. Условия существования постоянно изменяются, следовательно, изменяются и организмы.
Русские ученые Н. А. Головкинский, Н. И. Андрусов, А. П. Карпинский, В. О. Ковалевский, А. Н. Криштофович исследовали физико-географические условия формирования отложений прошлого. Появилась наука об условиях жизни древних организмов — палеоэкология.
Вся история развития Земли делится на эры — длительные отрезки времени (от 70 млн. лет до 2 млрд. лет), каждый из которых получил свое название.
Архейская — древнейшая эра в истории развития Земли, когда еще не существовало жизни.
Протерозойская — эра возникновения первичной жизни (простейших организмов).
Палеозойская — эра древней жизни в геологической истории Земли, характеризующаяся формированием всех типов растений и животных.
Мезозойская — эра средней жизни в геологической истории Земли, характеризующаяся развитием пресмыкающихся, птиц и первых млекопитающих.
Кайнозойская — эра новой жизни в геологической истории Земли, эра формирования всех современных форм растений и животных. Она продолжается и в настоящее время.
Иногда историю Земли подразделяют по развитию растительности на следующие эры: палеофит (древняя растительность) — эра развития бесцветковых, заканчивается в конце палеозоя; мезофит (средняя растительность) — эра расцвета голосеменных, заканчивается в середине мезозоя; кайнофит (новая растительность) — эра покрытосеменных, продолжается в наше время.
Архейская эра
Архейская эра ведет свое начало со времени, когда Земля сформировалась как планета — около 4 млрд. лет назад. Ее продолжительность составляет 1 млрд. лет.
Первичная кора, образовавшаяся в результате охлаждения Земли, беспрерывно разрушалась паром и газом, которые выделяло раскаленное вещество. Извергаемая миллионами вулканов лава застывала на поверхности, образуя первичные горы и плоскогорья, материки и океанические впадины.
Мощная, плотная атмосфера также охлаждалась, в результате чего выпадали обильные дожди. На горячей земной поверхности они мгновенно превращались в пар. Сплошные облака обволакивали Землю, препятствуя прохождению солнечных лучей, согревающих ее поверхность. Твердая кора охладилась, океанические впадины заполнились водой.
Первичный океан, реки, атмосфера разрушали первичные горы и материки, образуя первые осадочные породы. На протяжении многих миллионов лет истории Земли эти породы, неоднократно подвергаясь воздействию раскаленного вещества, громадного давления и высокой температуры, сильно изменились. Ныне они твердые и плотные. С ними связано образование многих полезных ископаемых: строительного камня, слюды, никелевой руды, каолина, золота, молибдена, меди, кобальта, радиоактивных минералов, железа.
В архейскую эру в теплых водах первичного океана протекали различные химические реакции между солями, щелочами и кислотами. Им благоприятствовали солнечная радиация, плотная атмосфера, ионизация воды, вызываемая разрядами огромных молний.
В конце архейской эры в морях появляются комочки белкового вещества, положившие начало всему живому на Земле. Основой синтеза первичных белковых веществ, несомненно, являлись аминокислоты. Но как же возникли сами аминокислоты?
Результаты радиоастрономических исследований убедительно свидетельствуют о том, что в космосе имеется множество химических веществ, в состав которых входят элементы — органогены (водород, углерод, азот, сера, фосфор), производные мочевины и других органических соединений. Таким образом, сложные и разнообразные соединения углерода Земля, по определению академика А. И. Опарина, «получила в наследство от космоса».
Абиогенные органические соединения характерны также для земной коры. Они образуют карбосферу, существующую и в современных условиях (например, в жерлах вулканов).