Что произошло 600 миллионов лет назад

В заголовке книги приведена цифра 600 млн. лет тому назад. Но читатель должен отнестись снисходительно к этой цифре, так как до сих пор не очень ясна реальная абсолютная датировка границы кембрия и докембрия, и разница в представлениях составляет до 70 млн. лет, а может быть, и даже несколько больше.

В наиболее известных последних учебниках, сводках и руководствах была принята цифра 570 млн. лет. Но это некое усредненное представление, которое скорее отражает наше временное восприятие этого рубежа, чем реальное положение вещей.

Самым сложным моментом в датировке границы кембрия и докембрия было то, что цифры, полученные по породам, реально находящимся на границе кембрия и докембрия, в классических разрезах Сибири признавались недоброкачественными и действительно составляли 520—530 млн. лет, что обычно считалось уже низами среднего кембрия. Другие же значения, близкие к 570—550 млн. лет, как правило, были получены из пород, стратиграфическое положение которых было недостаточно хорошо доказано.

Долгое время на основании исследований верхов юдомия (венда), непосредственно подстилающего томмотский ярус кембрия, существовала тенденция к удревнению возраста границы. Ряд исследователей считали, что граница проходит где-то в пределах 600 млн. лет.

Однако в самое последнее время стали развиваться две совершенно противоположные тенденции. По материалам из Китая, где также находится один из лучших разрезов переходных толщ от докембрия к кембрию, китайские и австралийские ученые стали получать цифры более 600 млн. лет, причем относящиеся уже даже к относительно более молодым отложениям, чем томмотские. Эти данные были получены с помощью самых современных радиоизотопных методов (Rb/Sr) и вызвали полную растерянность среди исследователей. Правда, вскоре к этим цифрам стали относиться более скептически, ставя под сомнение методическую сторону исследований.

Самые последние опубликованные результаты несколько более обычны. Для аналогов томмотского яруса приводятся значения 602±15 млн. лет, а для атдабанского — 568—573±7—32 млн. лет.

В то же самое время группа исследователей во главе с французским ученым Ж. Одэном стала доказывать, что граница кембрия и докембрия проходит в пределах 530— 540 млн. лет. Ж. Одэн и его коллеги вернулись снова к старому методу определения возраста К/Ar по глаукониту (минерал из группы слоистых силикатов), «реанимировали» его, показав, что при соблюдении определенных условий этот метод может давать очень точные результаты.

Не вдаваясь в обсуждение самого метода, отметим, однако, что материал, использованный Ж. Одэном, со стратиграфической точки зрения вызывает большие сомнения. В большинстве случаев, если не во всех приводимых этой группой исследователей, невозможно доказать, что определения относятся к отложениям собственно пограничных отложений верхов венда и томмотского яруса. Более того, датировки, приводимые этими исследователями, говорят скорее о возрасте крупных тектонических перестроек, которые происходили в послетоммотское время на обширных территориях Северной Европы и, естественно, не могли не повлиять на смежные регионы. А именно данные по Европе и Северной Африке лежат в основе рассуждений Ж. Одэна и его коллег.

Таким образом, сегодня вопрос о реальной датировке границы кембрия и докембрия, как и прежде, остается нерешенным. Цифра 570 не была поколеблена, но и цифра 600 с той же степенью достоверности (или, вернее, недостоверности) может быть принята. Сегодня лишь ясно, что цифры 630—650 указывают уже заведомо на венд (таких данных вполне достаточно), а цифры 540—530 — на кембрий (и таких данных тоже уже весьма достаточно).

Я обсуждаю здесь ситуацию с датировками границы кембрия и докембрия не только потому, что было бы интересно знать точную цифру, но и для того, чтобы показать еще раз, что калибровка стратиграфических подразделений и определение границ с помощью геохронологии («абсолютного возраста») не может быть произведена. Все цифры абсолютного возраста нужны нам лишь для того, чтобы прикинуть временной масштаб явлений в истории Земли и органического мира, которые мы обсуждаем.

Глава I. Первые 3-4 миллиарда лет

Итак, начнем все сначала. Еще лет 60—70 назад представления о возрасте Земли и времени образования жизни были таковы, что речь шла всего лишь о первых сотнях миллионов лет. Однако в связи с бурным развитием ядерной физики и изотопной геохронологии, т. е. с появлением возможности определения абсолютного возраста горных пород, мы стали получать данные о более древнем возрасте пород Земли. В последние два десятилетия сложилось устойчивое представление о том, что наиболее достоверные цифры, полученные по породам, составляют несколько более 3,5 млрд. лет. Но вот совсем недавно австралийскими учеными были получены цифры более 4 млрд. лет. Сегодня господствует представление об образовании Земли 4,5 млрд. лет тому назад.

Параллельно с годами и возраст древнейших находок жизни все увеличивался. Сегодня это уже более 3—3,5 млрд. лет тому назад. А что скажут ученые завтра? А послезавтра?

Следует, однако, заметить, что те находки органических остатков, возраст которых приближается к 3 млрд. лет, представлены организмами, хотя и очень примитивными, но, возможно, уже использующими в своем жизненном цикле кислород. С другой стороны, несмотря на многообразие представлений о механизме возникновения жизни, все современные исследователи более или менее едины в представлении о том, что атмосфера, в которой зародилось живое, была, безусловно, бескислородной. И, таким образом, возникает мысль о том, что жизнь зародилась заведомо ранее 3,5 млрд. лет, т. е. до появления кислородпотребляющих и кислородвыделяющих организмов.

Итак, 3—3,5 млрд. лет тому назад в атмосфере, вероятно, присутствовал кислород. Однако обычно считается, что в то время содержание кислорода составляло менее 0,1% от современного его содержания в атмосфере, Но ряд исследователей, занимающихся изотопией таких элементов, как сера и углерод, в древних породах архея и протерозоя, предполагают, что процент содержания кислорода в атмосфере был значительно выше.

Советский исследователь В. И. Виноградов прямо пишет: «Детальное, насколько это возможно, изучение изотопного состава серы и углерода в архейских метаосадочных породах показывает сходство изотопного состава сульфатной серы и карбонатного углерода с фанерозойскими и современными осадками. Это служит убедительным доказательством принципиальной неизменности условий осадконакопления в течение всей геологической истории планеты. В свою очередь, это означает, что газоводная оболочка Земли в ее современном виде (составе) тоже существует свыше 3500 млн лет. И столь же длительное время существует биосфера, и активность ее по отношению к круговороту циклических элементов остается практически постоянной.

Наиболее сложно представить себе, в каких формах была архейская биосфера и как достигался ее высокий уровень активности. Сегодня на эти вопросы трудно ответить даже гипотетически. Во всяком случае, ответ на них должен быть связан с коренным пересмотром современных представлений».

В этой связи интересно, что группа ученых Сибирского отделения АН СССР во главе с Ю. П. Казанским пришла к близкому заключению, но совершенно на другой основе. Они исследовали газовые включения в древних породах. Вывод — в архее кислорода было уже очень много, а в протерозое состав атмосферы практически уже одинаков с современным.

Однако многие исследователи полагают, что находки так называемых строматолитов, образованных бактериями и синезелеными водорослями, не позволяют утверждать существование продуцентов кислорода. С их точки зрения, синезеленые водоросли (и, конечно уж, бактерии) использовали фотосистему, при которой CO₂ + 2Н₂ -> CH₂O + H₂O + 2S. И, таким образом, находки этих организмов в древнейших толщах не противоречат наличию в то время восстановительных условий в присутствии сульфидов.