В чем разница между геологом и палеонтологом?
В нашей образовательной практике постоянно случаются забавные эпизоды. Недавно я проводил занятие по эволюции организмов с девушкой, которая совсем ничего не знала по этой теме. Я спрашиваю ее: «Сударыня, а вы кто? К какой группе относитесь?». На что она мне совершенно уверенно ответила: «Я — кишечнополостное». То есть, медуза или коралл, низшее многоклеточное животное.
Если говорить серьезно о разнице профессий, то палеонтология — это несомненно геологическая дисциплина, она входит в науки о Земле. Геология включает в себя палеонтологию. Хотя иногда их перечисляют через запятую, палеонтология подчиняется законам геологии, так что одно органично входит в другое.
Многие думают, что палеонтолог — это человек, который изучает только динозавров. В целом, это так, но тут много нюансов. По нынешним классификационным понятиям, все птицы входят в состав динозавров. Они имеют своим предком стартовую группу динозавров из середины триасового периода. Есть даже специальное понятие — «нептичьи динозавры», то есть те самые древние исконные ящеры. Вообще, динозавры — это сравнительно небольшая группа древних животных. В палеонтологической летописи находят и одноклеточные организмы, и растения, и даже грибы (и растения, и грибы тоже могут быть одноклеточными). А динозавры существовали хоть и значительную часть мезозойской эры, но только часть.
Конец эпохи динозавров
Геологическое время делится на эры и периоды. Геологическая история делится на докембрий и фанерозой — «время явной жизни», которое началось примерно 550 миллионов лет назад. Фанерозой включает в себя древнюю палеозойскую эру, красочную мезозойскую (в т.ч. с юрским и меловым периодами) и нынешнюю, более холодную — кайнозойскую.
Мезозойская эра закончилась грандиозной катастрофой. Около 67 миллионов лет назад на территорию нынешней Мексики, в район полуострова Юкатан, упал огромный астероид. Он попал в очень неудачное, «чувствительное» место: тогда там накапливалось около десяти километров мягких осадочных пород — солей, известняков, доломитов.
Астероид летел со скоростью порядка 15–20 километров в секунду. При ударе произошел гигантский взрыв, мощность которого можно сравнить с суммарной мощностью десятков тысяч средних атомных бомб. Километровые цунами обрушились на берега континентов. Вероятно, произошли колоссальные лесные пожары, уничтожившие растительность на ближайших к катастрофе территориях Северной Америки, о чем свидетельствуют частички сажи в пограничных осадочных слоистых отложениях и следы обилия папоротников, господствующих обычно на пожарищах. Из-за взрыва в атмосферу взметнулась пыль, заслонившая солнце — это явление называется безъядерной «ядерной зимой».
Из-за этого прекратился фотосинтез, и первыми погибли организмы в основании пищевой пирамиды. Это повлекло за собой гибель высших организмов. Например, вымерли аммониты (организмы со спирально-завитыми раковинами) и белемниты (древние кальмары с жестким кальциевым ростром). После этой катастрофы органический мир сильно изменился, и на суше наступило господство млекопитающих.
Как пережить апокалипсис?
После падения астероида на Земле начался настоящий конец света, и сейчас ученые проводят очень интересные исследования: какие именно группы организмов и почему смогли тогда сохраниться. Известно, например, что катастрофу пережили крокодилы и некоторые птицы — те, кто оказался поумнее. В то же время другие крупные животные, например морские позвоночные, обитавшие в те времена (их богатые месторождения находят в соседнем Ливане), выжить не смогли. Из-за резких изменений среды они попросту лишились привычной пищи — головоногих моллюсков — аммонитов и белемнитов, а также некоторых рыб.
Конечно, из-за крайней неполноты палеонтологической летописи и редкости находок ученым трудно проследить все досконально — возможно, какие-то обреченные виды еще умудрялись цепляться за жизнь на протяжении нескольких тысяч лет. Но катастрофа носила всепланетный характер. Из-за поднявшейся в небо пыли прекратился фотосинтез, что разрушило самое основание трофических цепей. По принципу связи в пищевой пирамиде этот удар мгновенно распространился дальше и затронул высшие организмы.
Следы динозавров и древних морей в Израиле
В момент падения этого астероида территория нынешнего Израиля была частью Африки, которая постепенно двигалась на северо-восток. Здесь располагалось эпиконтинентальное море глубиной приблизительно несколько десятков метров, бывшее частью обширного океана Тетис. Это были очень комфортные, теплые условия, насыщенные живыми организмами.
Остатки этого древнего моря мы видим до сих пор. Знаменитый иерусалимский камень, которым здесь все покрыто — это биогенная осадочная порода. Скорее всего, это известняк мелового или неогенового периода, который насыщен раковинами древних морских беспозвоночных.
Несмотря на то, что здесь было море, у нас сохранились и континентальные отложения. Южнее Иерусалима можно наблюдать настоящие следы динозавров. Это уникальный случай: один след из миллиардов запечатлелся в мелком месте, его засыпало породой, и он сохранился до наших дней. Отпечаток ноги размером около 40 сантиметров, вероятно, оставил гадрозавр — относительно добродушный растительноядный ящер.
Вообще, в Израиле много удивительных геологических памятников. Например, махтеши — огромные эрозионные структуры (как Махтеш Рамон), которые, возможно, начали развиваться еще в мезозойскую эру. Другая особенность — мертвоморский рифт. Это трещина, которая начала активно образовываться в четвертичном периоде, то есть в последние два миллиона лет. Вдоль этой ослабленной зоны стали появляться вулканы. Вблизи Тверии, можно увидеть современные, с геологической точки зрения, черные пузыристые вулканические отложения.
Глобальное похолодание
Если оценивать историю нашей планеты крупными мазками — с разрешающей способностью в миллионы лет, — то мы сейчас живем в аномально холодный геологический момент. Многие сегодня говорят о глобальном потеплении, но если посмотреть на ситуацию масштабно, то настоящие ледники появились на Земле только в нынешнем четвертичном периоде. До примерно 5-7 миллионов лет назад, оледенение существовало исключительно в Южном полушарии. Антарктида превратилась в своеобразный планетарный холодильник из-за смены системы океанских и воздушных течений, хотя само похолодание началось еще в конце олигоценовой эпохи палеогенового периода. Позже ледники возникли в Гренландии, а затем вечная мерзлота сковала и Сибирь.
В последние несколько сотен тысяч лет из-за этого прогрессирующего похолодания на климат стали активнее влиять так называемые «Циклы Миланковича» — периодические колебания, связанные с орбитальными ритмами Земли и Луны. Раньше на планете было существенно теплее, и небольшие горные ледники не передвигались периодически на большие расстояния. Теперь же из-за общего похолодания орбитальные циклы фактически выродились в регулярные «ледниковые периоды»: за последние 600 тысяч лет ледники двигались и отступали порядка четырех раз.
Наглядные свидетельства этих климатических ритмов — идеально ровную, правильную слоистость горных пород — каждый может без труда наблюдать прямо из окна машины или автобуса, проезжая по дорогам Израиля. Эти свидетельства периодической правильной смены условий, фиксируемые, главным образом, в отложениях мелового периода показывают изменение глубины бассейна, характера осадконакопления и др. в совершенно безледниковом меловом периоде, но в более холодное современное время эти периодические изменения проявляются куда как контрастнее.
В самые суровые пики похолодания природа в наших краях менялась радикально. Зимой здесь регулярно выпадал снег, а на вершине горы Хермон в некоторые, самые суровые ледниковья простиралась настоящая тундровая зона, и в наиболее холодные моменты там, скорее всего, лежал небольшой постоянный ледник, не таявший полностью даже в самые жаркие теплые сезоны. Крайне любопытно было бы смоделировать физико-географические условия и ареалы местообитаний растений и позвоночных животных в связи с высотными поясами тех времен. Сейчас же мы переживаем эпоху межледниковья, которая началась примерно 18-20 тысяч лет назад после очередного пика оледенения.
О чем говорят камни: конкреции и кристаллы?
В природе образуются удивительные вещи. Например, конкреции — это минеральные сгустки, которые формируются внутри горной породы уже после того, как осадки накопились и захоронились. Иногда они выглядят необычно, внешне напоминая симпатичную булочку с застывшим кремом.
В районе горы Мерон я часто находил конкреции с полостями, возраст которых — около 120 миллионов лет (начало мелового периода). После формирования осадочной породы в ней иногда концентрировался кремень, затем некоторые части объема кремня занял халцедон, и, после этого могло образовывалось пустое пространство — полость. Затем эти полости нередко заполнялись растущим с внутренней поверхности кварцем, поэтому сейчас мы можем наблюдать очень красивые кристаллы. Правда, в большинстве случаев растущие кристаллы кварца заполняют полость целиком и тогда симпатичных кристаллов с гранями мы, понятно, не видим.
А недалеко от друзского города Бейт Джан эти же полости буквально в последние десятки или сотни тысяч лет заполнялись другим, более мягким минералом — кальцитом. Если кристаллы растут внутри в виде сростков, это называется «друза». Учитывая, что в тех местах живут друзы, я придумал для своих полевых лекций в тех местах шуточное название: «К друзам друзов».
Метеориты и поиски внеземной жизни
С точки зрения современной классификации, граница между метеороидом и астероидом — один метр. Все, что больше метра — это астероиды. Все, что меньше — это космический метеороид, а когда он падает на Землю, он становится метеоритом. Это материал, который 4,5 миллиарда лет назад так и не пошел на строительство крупных планет Солнечной системы. Раньше считали, что это осколки взорвавшейся планеты Фаэтон, но это полностью неправильное представление.
Интересно, что в Израиле до сих пор не найдено ни одного метеорита и ни разу не наблюдалось его падение. Вероятно, проблема в очень динамичной геологической среде, особенно в восточной части возле мертвоморского рифта. В таких условиях метеоритам сложно сохраниться. Больше шансов найти их в западном Негеве, где обстановка более стабильная. Сам я, будучи в СССР, выявил последний в истории Советского Союза метеорит — единственный железный фрагмент Усть-Нюкжа — свидетельство одиночного падения, который сейчас хранится в музее Благовещенска вместе с динозаврами.
Конечно, изучение метеоритов связано и с поиском внеземной жизни. В 1960-е годы активно искали следы микроорганизмов в углистых хондритах — классе каменных метеоритов. Однако, по мнению большинства исследователей, ничего живого там нет. Пока мы явно единственная жизнь во Вселенной.
Но сейчас большие силы брошены на поиск планет у других звезд (экзопланет) с помощью мощных орбитальных и наземных телескопов. В Солнечной системе космические аппараты ищут бывшие следы жизни на Марсе, а также возможные подледные биосферы на Европе (спутник Юпитера) и Энцеладе (спутник Сатурна). На Титан, спутник Сатурна с плотной атмосферой и озерами из углеводородов, направляется специальный вертолет. Для конкретного поиска существования других былых биосфер я бы, несомненно, выбрал Марс — там шансы найти хоть какие-то примитивные остатки микроорганизмов наиболее высоки.
Зачем смотреть себе под ноги?
Мой интерес к науке был комплексным. Мой папа был геологом-кристаллографом, но у меня все началось с космоса. Лет с восьми я начал систематически следить за полетами межпланетных станций, а уже потом присоединились динозавры, поездки и открытия месторождений.
Я настоятельно рекомендую всем обращать внимание на то, что у вас под ногами. Изучайте, какие вокруг вас ископаемые и минералы — тут много всего потрясающе интересного. Я призываю относиться с интересом не только к археологическим и историческим памятникам, но и к естественной истории природы. Ведь и геология, и физическая география, и биология, и химия, и физика — в конечном счете, все это едино, а объяснения и периодизация интереснейших природных процессов может достигаться только при комплексном использовании методов всех этих естественных наук.
