Бесчеловечная наука
Легенды самой богатой российской научной специальности
Ископаемая жизнь на Земле существует сотни миллионов лет. За это время эволюция так изменила внешний облик многих видов растений и животных, что зачастую невозможно поверить в генетическую связь некоторых из них с современными видами. Больше всего народных легенд среди всех наук выпало на историю и доисторический период — палеонтологию. О некоторых из них рассказал сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии мезозоя и кайнозоя Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Всеволод Ефременко.
Карбонатные конкреции практически идеальной шарообразной формы в урочище Торыш на полуострове Мангышлак (Западный Казахстан)
Фото: Мария Ялбачева
Карбонатные конкреции практически идеальной шарообразной формы в урочище Торыш на полуострове Мангышлак (Западный Казахстан)
Фото: Мария Ялбачева
Пока ученые писали о генетической связи волка с собакой или мамонтов со слонами, то есть об истории в десятки тысяч лет, вопросов и сомнений ни у кого не было. Но когда в начале 1990-х годов выяснилось, что у маленького зверька дамана, похожего на грызуна, общие предки со слонами, и он оказался представителем млекопитающих — афротериев, стало очевидно, что внешность обманчива. Однако на этот обман эволюции человечество каждый раз ведется с превеликим удовольствием: «Я сам обманываться рад». Из-за постоянного развития, исчезновения и появления разнообразной живности на нашей планете наука палеонтология густо обросла мифами. Обросла настолько, что большинство людей сегодня имеют о ней весьма туманное представление.
Палеоболты и палеогайки
Парадоксальным образом наше восприятие способно рисовать не только сказочные каменные сады гигантов из обычных магматических струй, но и куда более замысловатые картины. Например, ископаемые морские лилии — это древние иглокожие животные, растущие на дне моря, наподобие актиний, но близкородственные морским ежам и морским звездам. Стебли морских лилий — это их руки, которые могут раскручиваться и ветвиться. Их может быть от пяти до любого количества. У каждой руки на внутренней стороне есть рот, она может регенерироваться. Длина стебля может быть от полуметра до метра, за многие годы ученым всего мира довелось найти немало целых особей.
Период существования в океане этого вида животных — от 450 млн лет назад до современности, однако стебельчатые вымерли, и сейчас все оставшиеся виды этих древнейших животных перемещаются по дну. Видимо, по этой причине многочисленные остатки стеблей воспринимались как нечто произведенное человеком, поскольку слегка растворенные остатки этих стеблей спустя сотни миллионов лет получают правильную форму нарезного болта и гайки.
Историями об уникальной древнейшей цивилизации с монтажными каменными палеоболтами и палеогайками полнятся псевдонаучные чаты. Целиком сохранившихся морских лилий в мире очень мало, ими может похвастаться не каждый музей. Для этого нужно, чтобы она быстро покрылась донными осадками, к ней прекратился доступ кислорода и ее не разнесло течением на мелкие кусочки. Самым древним из них около 400 млн лет.
Палеонтологи не занимаются изучением древнего человека — в период мезозоя (251–66 млн лет назад) и большей части кайнозоя его еще не было. Крайне редко им попадаются кости древних животных, поскольку в тех геологических слоях, которые они исследуют, кости чаще всего не сохраняются. За миллионы лет они превратились в невидимую глазу пыль. Палеонтологи вопреки нашим представлениям ничего не копают. Они работают молотком и имеют дело исключительно с камнем и окаменевшими организмами, в основном морскими обитателями.
Миллионы километров магмы
Раннемеловые ростры белемнитов с севера Сибири
Фото: Всеволод Ефременко
Раннемеловые ростры белемнитов с севера Сибири
Фото: Всеволод Ефременко
Самые многочисленные палеоостанки организмов — это видимая лишь под микроскопом микрофауна: рачки, мелкие животные, а также высокопрочные хитиновые части насекомых. Еще устойчивее к времени — ископаемые споры растений и пыльца, поскольку они имеют практически вечную полимерную оболочку. В совокупности они дают палеонтологам представление о том, как выглядела жизнь на Земле в разные геологические периоды. По пыльце из донных осадков они выясняют, какие леса росли на берегу этих водоемов, а по окаменевшим останкам на бывшей территории палеобассейна узнают, какие морские животные там обитали.
Сотни миллионов лет назад огромная поверхность нашей планеты была покрыта морями и океанами, и основная форма жизни была представлена разнообразными моллюсками и другой морской фауной. Кстати, моллюски тогда были не такими маленькими, как сейчас. Размер некоторых древних моллюсков, например самых крупных аммонитов, составлял до 2 м в диаметре. По характерному набору останков разных видов ученые датируют слои с относительно высокой точностью, с которой можно говорить о периодах в сотни миллионов лет назад. Впрочем, самые точные датировки и более богатое многообразие видов морских животных, безусловно, касаются периода до 200 тыс. лет.
Палец дьявола
Еще одно древнейшее животное, чьи останки скелета стимулируют бурное воображение современников,— это ископаемые аналоги кальмаров, вымершие головоногие моллюски белемниты. Происхождение их названия восходит к древнегреческому метательному копью — belemnon, поскольку внутри этого животного самой прочной частью был длинный заостренный наконечник (ростр), который достигал длины от 15 см у небольших особей до 30 см у более крупных экземпляров. Гигантские кальмары составляли от метра до трех метров в длину. При ускорениях эти животные стремительно перемещались ростром вперед, как торпеды. Впрочем, и современные кальмары развивают скорость до 60 км/ч.
В Древней Руси окаменевшие ростры белемнитов называли чертов палец, в средневековой Европе — также пальцами дьявола, а в Древней Греции — копьями Зевса. В неолите из них делали ожерелья и украшали их отпечатками глиняную посуду. Лжеученые до сих пор периодически объявляют в прессе о сенсационных находках древних пуль и рассказывают, что где-нибудь в Крыму тысячи лет назад происходили перестрелки с этими пулями. Впрочем, любой палеонтолог легко отличит древнее орудие от части скелета, который служил противовесом головы для тела белемнита.
До изобретения методов абсолютного датирования (основанных на постоянстве скорости распада радиоактивных изотопов) все геологические периоды изначально так и датировались — по совокупности ископаемых. Например, в девоне (435 млн лет назад), который часто называют «эпохой рыб», жили пластинокожие, или панцирные, рыбы, а 350 млн лет назад начался каменноугольный период, или карбон. В тот период на Земле росло много папоротниковых видов, которые к нашему времени превратились в большие толщи каменного угля.
К способу радиоизотопного датирования слоев относится определение возраста останков древних организмов по составу вулканических отложений, когда во время гигантских извержений магмой были залиты большие участки территорий в сотни километров. Одно из древнейших извержений вулкана Миллбриг произошло 454 млн лет назад и образовало знаменитые бентонитовые холмы. Извержения часто происходили не взрывообразно, а излитием огромного объема лавы. Так 252 млн лет назад в Восточной Сибири образовались Сибирские траппы — гигантские излияния базальтовой магмы, образовавшей протяженные плато в виде широких лестниц. Извержения такого масштаба привели к вымиранию более 90% видов животных на планете. После этого началась эра палеозоя.
Моллюск в яйце динозавра
Самый крупный в мире аммонит Parapuzosia seppenradensis
Фото: Museum for Natural History, Munster
Самый крупный в мире аммонит Parapuzosia seppenradensis
Фото: Museum for Natural History, Munster
Все останки, с которыми работают палеонтологи, литифицированные, то есть окаменевшие. Удобнее всего искать древние останки в обнажениях горных пород, разбивая молотком нижние слои высокой скалы или подножие обрыва у реки. В таких местах ученые обнаруживали даже крупные скелеты динозавров. В Сибири известное место их обитания — это деревня Шестаково в Кузбассе, которая прославилась на весь мир найденными в ней скелетами динозавров: в середине ХХ века пситтакозавра, а в 1990-х годах — тритилодонта, титанозавра, а затем и целых скелетов семейства пситтакозавров.
В музеях можно видеть и целые скелеты динозавров, и искусственные реплики с них, зато в продаже часто встречаются объявления с предложением купить яйцо динозавра. Чаще всего это обычный камень, который в процессе кристаллизации и превращения из рыхлой породы в твердую имел какую-то мелкую неоднородность в слое, вокруг которой стали симметрично образовываться круги. Они могут быть абсолютно круглыми или слегка вытянутыми, похожими на яйца. Кстати, этими неоднородностями в камнях часто служат древние ископаемые наподобие аммонитов, так что, если расколоть яйцо динозавра, внутри него можно обнаружить аммонит.
Каменные яйца динозавров — это далеко не единственный артефакт, который люди часто принимают за древнюю живую природу, дошедшую до наших дней. Не менее удивительно выглядят так называемые каменные деревья, а точнее оставшиеся от них пеньки. Их боковая поверхность действительно похожа на кору деревьев, она покрыта трещинами полигональных форм (часто неправильные шестигранники, состыкованные между собой под разными углами), а под ними видны расходящиеся вглубь и вширь корни. Знаменитые каменные гиганты в Ирландии представляют собой именно такое зрелище — гигантскую стопку из 40 тыс. базальтовых шестигранных колонн высотой 12 м, плавно спускающуюся с утеса в море.
Красноярские столбы — корни каменных деревьев
Башня Дьявола — памятник природы в долине реки Белл-Фурш на территории штата Вайоминг, США
Фото: Eurico Zimbres / Wikipedia.ru
Башня Дьявола — памятник природы в долине реки Белл-Фурш на территории штата Вайоминг, США
Фото: Eurico Zimbres / Wikipedia.ru
Некоторые высокогорные плато полностью покрыты такими «палеопеньками». Они представляют собой остатки выветрившихся конусов вулканической породы, которая потрескалась из-за уменьшения в объеме в процессе застывания, а роль корней выполняют многочисленные подводящие каналы, по которым магма текла наверх к жерлу вулкана. Выход магмы происходил через многочисленные каналы, в которых они застыли в форме корней дерева.
Но далеко не всегда застывшие фрагменты каналов магмы были своими размерами близки к корням. Бывали и гигантские выходы магмы, как, например, Красноярские столбы, где роль остатков корней, которые не успели вылиться на поверхность в процессе извержения, выполняют сами столбы. Они состоят из очень крепкой разновидности магмы — щелочных сиенитов, в частности из розового полевого шпата, устойчивого и к выветриванию, и к перепадам температур.
Если Красноярские столбы — это каналы магмы, то какого же размера над ними был сам вулкан? Дело в том, вулкана могло и вовсе не быть или он мог находиться на очень большом расстоянии от них либо полностью выветриться, превратившись в окружающие осадочные породы. Подводящие каналы магмы в большей степени относятся к источнику глубинной вулканической активности, чем к точке извержения, которая есть далеко не всегда. Эти глубинные источники могли занимать сотни квадратных километров кипящей лавы. Собственно, и вышеописанные пеньки тоже далеко не всегда соответствуют размеру обычного дерева. Некоторые из них достигают 100 м в поперечном сечении.
Но у фантазии человеческой нет пределов, и многие люди верят в гигантские каменные деревья, которые росли на нашей планете сотни миллионов лет назад. Людям кажется, что неживая природа не способна создать такую красоту. Они с большей легкостью верят в существование силикатной формы жизни в виде каменных растений, а возможно, и животных.
История образования Красноярских столбов неуникальна. На нашей планете есть и другие горы магматического происхождения — батолиты, основной объем которых находится под поверхностью земли в глубоких слоях. Площадь батолита в Сьерра-Неваде составляет 100 кв. км, а в Западной Канаде батолит простирается на 1,8 тыс. км до самой Аляски.
Арктика — энциклопедия истории Земли
Палеонтологи — это разведка первой линии для поисков углеводородов, руды и прочих ценных ресурсов. Только они способны оперативно, прямо на месте определить, сколько миллионов лет каждой каменной породе и может ли под ней залегать искомый материал. Звучит утилитарно и прозаично, но каким бы меркантильным ни было государство по отношению к науке, именно это направление всегда может позволить себе любые фундаментальные и просветительские проекты. В какие бы далекие арктические экспедиции палеонтологи ни отправились, какими бы анатомическими особенностями древних кальмаров и гигантских моллюсков ни увлекались — их научные интересы окупятся стократ после открытия очередного месторождения где-нибудь на Ямале. Кстати, существует миф о том, что нефть тем лучше, чем древнее. Все ровно наоборот: чем древнее нефть, тем сложнее и дороже ее очистить от примесей и переработать в бензин и другие нефтепродукты.
Почему палеонтологи очень любят ездить в Арктику? Этот девственный участок суши без лесных территорий и городской застройки за сотни миллионов лет ни разу не сталкивался с другими литосферными плитами. Уровень океана с мезозойской эпохи сильно понизился и обнажил подробную летопись нетронутых окаменевших отложений. На протяжении сотен метров и километров на побережье Арктики прослеживаются одни и те же слои. В каждом таком слое — свои приметы эпохи, которые очень пригодятся при поиске ресурсов и при высокоточной датировке геологических слоев в других регионах. Прилегающее море (Северного Ледовитого океана тогда не было) обильно населяла разнообразная фауна, вода была около +15С°.
Арктика для палеонтологов — это эталонные разрезы, энциклопедия истории Земли. В ней всегда найдется что-то еще не до конца описанное и не полностью изученное. Горы Алтая за периоды мезозоя и кайнозоя становились горами дважды, пока Китай и Казахстан все глубже въезжали в Евразию, там огромные участки суши поглотила тектоническая деятельность. Отдельный интерес для геологов представляет шельф моря Лаптевых, где в ближайшем будущем предполагается открытие крупных нефтяных залежей.