Элизабет Эрвин-Бланкенхайм
Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Чарлз Лайель

Чарлз Лайель (1797–1875) родился в богатой семье в Шотландии, он был старшим из десяти детей. Следовавший по следам Геттона, Лайель больше всего известен как автор эпохальной книги «Основные начала геологии» (1830–1833)^[65]. В довольно юном возрасте Лайель вместе с семьей переехал на юг Англии, в Гемпшир, где наслаждался природой и коллекционировал бабочек. В Эксетер-колледже в Оксфорде он учился под руководством Бакленда, но разочаровался в библейской интерпретации геологии, представленной его наставником. После получения степени бакалавра в области античной филологии Лайель стал изучать право, но из-за слабого зрения это было непросто. Несмотря на то что в 1822 г. его приняли в коллегию барристеров Линкольнс-Инн, финансовая поддержка со стороны отца позволяла ему продолжать заниматься тем, что он любил с детства: изучением природы и геологии.

В 1823 г. Лайель вступил в Геологическое общество и избирался его президентом на два срока. Чарлз Лайель стал горячим сторонником идей Геттона, много путешествовал и изучал геологию не только в Англии, но и во Франции, на Сицилии, в Альпах, на Канарских островах и в Северной Америке (территории от Новой Шотландии до дельты Миссисипи)^[66].

На Лайеля значительное влияние оказали исследования и сочинения Геттона, но самого Лайеля история Земли интересовала больше, чем ее происхождение: он отмечал, что, для того чтобы писать об истории отдельного государства, нет необходимости знать о происхождении человечества^[67]. Он не наблюдал разницы между процессами, происходящими в настоящее время и имевшими место в прошлом, признавая, что Земля – это стабильная система, и таким образом развивая геттоновскую теорию униформизма и постепенного изменения Земли на протяжении больших периодов времени. Лайель переформулировал доказательства и придал им дополнительный вес, подтверждая идеи Геттона большим количеством примеров и результатов наблюдений в полевых условиях и рассматривая связанные с действием воды (осадочные) и вулканические процессы в качестве скульпторов поверхности Земли. Водные факторы играли роль в обнажении, разрушении и выравнивании поверхности, тогда как в результате вулканических процессов происходило поднятие, возникали неровности, и они же служили новым источником материалов, на которые действовала вода. Основное место в тезисах Лайеля отводилось действию воды. В качестве примера приводились результаты исследований в полевых условиях в системах дельт, особенно дельты Миссисипи. Суша на этих участках создавалась и разрушалась на протяжении геологической истории под действием волн и приливов. Эти данные были тщательно собраны во время одной из четырех поездок, совершенных Лайелем и его женой Мэри по Соединенным Штатам в период между 1841 и 1853 гг.^[68]. Для дальнейшей поддержки идей униформизма Лайель добавил подробности, касающиеся циклов, обсуждавшихся Геттоном, такие как роль землетрясений в создании долин. Он также признавал, что в недрах Земли идут процессы, в результате которых производится тепло, лава и газ.

Чарлз Лайель опубликовал первый том «Основных начал геологии» в 1830 г., второй – в 1832 г., а третий – в 1833-м. После выхода первого тома последовала резкая критика взглядов Лайеля на униформизм со стороны религиозных кругов, а также от Уильяма Дэниела Конибира (1787–1857), известного геолога и палеонтолога, и Адама Седжвика (1785–1873), президента Геологического общества^[69]. Катастрофисты, как называли представителей этого течения, утверждали, что Земля претерпевала резкие изменения в результате катаклизмов в прошлом, а не находилась в состоянии устойчивости, на чем настаивали Геттон и Лайель. Катастрофисты считали, что вулканическая деятельность уменьшается в настоящем, и ссылались на естественную теологию – представление о том, что геология является подтверждением библейского описания истории мира, – чтобы описывать нециклический, однонаправленный путь Земли^[70].

Том 3 «Основных начал» (первое издание) примечателен обсуждением вернеровской классификации горных пород и собственными представлениями Лайеля об их происхождении. Исходя из собственных исследований гранитных масс, внедренных в осадочные горные породы, и ассоциированных с ними жил и даек^[71] магматических пород горной долины Глен-Тилт в Шотландии, Корнуолла, Столовой горы в Южной Африке и других мест, Лайель утверждал, что вернеровские «первозданные» породы могли сформироваться в любое время. Признавая геттоновский плутонизм, Лайель предложил термин «плутонические» (горные породы, образовавшиеся из магмы) для гранитов, утверждая, что они произведены магмой, и их возраст не следует определять исходя из их положения по отношению к другим горным породам. Чарлз Лайель также предложил отказаться от введенной Вернером категории промежуточных горных пород, поскольку она слишком неопределенна и не подтверждается полевыми исследованиями. В томе 3 Лайелем также представлена своя трактовка циклов горных пород – процессов превращения горных пород одного типа в другой. Ученый обратил внимание, что гранитные массивы породы, по-видимому, вызывают превращение окружающих их осадочных пород в кристаллическую форму из-за выделяемого ими тепла; Лайель назвал такие трансформированные горные породы метаморфическими, изменяющимися под действием температуры и давления. Лайель дальше развивает свою теорию метаморфизма горных пород в книге «Элементы геологии» (Elements of Geology), вышедшей в 1838 г. Эти доказательства стали кульминацией его работы и понимания геологии. Лайель пришел к выводу, что вулканические горные породы и граниты имеют одинаковое происхождение, поскольку и те и другие сформированы магмой. Лайель также отмечал изменения в других горных породах, вызванные метаморфизмом. Основа для понимания поверхностных и глубинных процессов, циклов эрозии и формирования горных пород, а также изменений, происходящих с Землей с течением времени, была заложена в третьем томе «Основных начал геологии» Лайеля^[72].

Опубликованные сочинения Лайеля не только привели к революции в изучении геологии в XIX в., но и потрясли основы других естественных наук, особенно биологии. При жизни Лайеля «Основные начала геологии» выдержали одиннадцать переизданий, а двенадцатое вышло в свет после смерти ученого. Поздние издания включали последние достижения науки и возражения Лайеля в ответ на критику. Лайель оказал огромное влияние на Чарлза Дарвина, особенно в том, что касалось геологического времени. Дарвин даже брал третий том «Основных начал» с собой в путешествие на корабле «Бигль»^[73].

Тем не менее в вопросе об изменениях живых организмов взгляды Лайеля во многом были схожи с представлениями Геттона. Лайель полагал в соответствии с теорией униформизма, что биологические виды оставались практически неизменными, а не олицетворяли движение по пути усложнения живых организмов на протяжении геологической истории (единственным исключением было творение человека: подразумевалось, что люди были созданы при непосредственном участии божественных сил). Эта идея расходилась с данными палеонтологической летописи – Геттон и Лайель не смогли полностью обосновать отсутствие ископаемых остатков в древнейших осадочных породах, – и противоречила развивающейся дарвиновской теории эволюции путем естественного отбора.

Существует несколько возможных причин, почему Лайель не принимал теорию эволюции. Он упорно придерживался изложенных в «Основных началах геологии» представлений, то есть отрицал последовательное изменение живых организмов, из-за религиозных сомнений, чему отчасти способствовало научное течение катастрофизма. Возможно, Лайелю претила мысль о том, что человек произошел от животных^[74]. В своей более поздней работе, «Геологические доказательства древности человека с некоторыми замечаниями о теориях происхождения видов» (1863), Лайель кратко изложил доказательства Дарвина в пользу естественного отбора, не принимая их. Как бы то ни было, Лайель с неохотой частично принял дарвиновскую теорию эволюции в десятом издании «Основных начал геологии» (1866–1868), ознакомившись с преобладающим количеством доказательств действия естественного отбора. Однако в этом издании Лайель утверждает, что работа Дарвина «не объясняет творение», и стойко придерживается своей точки зрения об уникальности человека по сравнению с миром животных.

В любом случае в середине 1830-х гг. критики переключились с отвержения работ Геттона на обсуждение сочинений Лайеля^[75]. В конце концов ученые, считавшие, что Землю сформировали катастрофические события, переработали свои теории в ответ на приводимые Лайелем доказательства в пользу униформизма. Популярность вернеровской школы мысли постепенно снижалась по мере того, как геология становилась единой наукой – преимущественно на основе работ Геттона и Плейфера, сочинений Лайеля, а также его обширных исследований в полевых условиях.

Мэри Эннинг

Во времена, когда мужчины доминировали во всех областях науки, включая и палеонтологию, Мэри Эннинг (1799–1847), как и Этелдред Бенетт за поколение до нее, стала знаменитой женщиной-палеонтологом, которая, несмотря на существовавшие социальные ограничения, в том числе и в области образования, внесла значительный вклад в развитие геологии. Мэри родилась в Дорсете в небольшом городе Лайм-Реджис на побережье, где располагались участки с самыми большими скоплениями ископаемых на юге Англии. В семье Эннинг было десять детей, из которых до взрослого возраста дожили только двое, включая Мэри.

Семья Мэри была небогатой: ее отец был столяром-краснодеревщиком, который собирал «диковины» (ископаемые) в скалах и продавал их, чтобы получать дополнительный доход для содержания семьи. Он умер в 1810 г., и семья осталась почти без средств. После этого Эннинги жили за счет продажи ископаемых, найденных в скалах. В 1817 г. с семьей Эннинг познакомился подполковник Томас Берч, богатый коллекционер окаменелостей. Взволнованный бедственным положением Эннингов, Берч продал собственную коллекцию ископаемых, чтобы помочь им финансово.

Собирание окаменелостей в скалах Лайм-Реджис было связано с риском для жизни, отчасти из-за того, что скалы имели отвесные склоны, горные породы были хрупкими, а из-за действия волн берег был зыбким, и часто происходили оползни и обвалы. Например, в 1833 г. Мэри Эннинг получила серьезные травмы, а ее пес Трэй погиб, когда глыбы мела обрушились с утеса на берег.

В этих местах поверх почти вертикальных утесов, сложенных из морских глин юрского периода и относящихся к формации голубого лейаса, образовывая холмы, несогласно залегают (слои разделены пробелом в геологическом времени) меловые формации глауконитовых песков (морской ил и глина, окрашенные в зеленый цвет минералом глауконитом), которые содержат кремнистый сланец (горные породы, образованные из богатых кремнием раковин) и мел^[76]. В пластах голубого лейаса представлена летопись подъема и снижения уровня моря в мезозое и содержится самое большое в мире количество самых разнообразных видов аммонитов, вымерших моллюсков со спиральной раковиной. В лейасовых глинах находятся ископаемые морские животные, такие как аммониты, белемниты, а также уникальные ихтиозавры, Ichtyosaurus, и плезиозавры, Plesiosaurus. Размер представителей аммонитов, Ammonoidea (подкласс головоногих моллюсков), варьируется от 1 см до 2 м (6 футов). Ископаемые останки аммонитов преобладают в геологической летописи, и изменения родов аммонитов помогли привести в порядок часть шкалы геологического времени. Размер ростров белемнитов (другие ныне вымершие головоногие моллюски, отряд Belemnitida, похожи на кальмара с прямой раковиной) варьировал от 1 до 46 см, но общая длина этих существ могла достигать 3 м.

Плавающие ящеры больших размеров были представлены ихтиозаврами (длиной от 3 м) и плезиозаврами (от 1,5 до 15 м). Ихтиозавры, систематическое положение которых неясно (они не относятся ни к рыбам, ни к динозаврам, ни к млекопитающим), представляли собой животных рыбообразной формы с большими глазами (чтобы видеть хищников); они плавали в воде, совершая волнообразные движения. Плезиозавры обладали округлым телом, длинной шеей и ластовидными конечностями.

Вместе со своим братом Джозефом Мэри Эннинг в 1811–1812 гг. нашла полный скелет ихтиозавра. Сначала брат Мэри зимой, когда берег был больше всего разрушен эрозией, заметил голову, а следующей зимой Мэри обнаружила остальные части тела ихтиозавра. Ископаемые остатки этого вида животных находили в Лайм-Реджисе и раньше, но это был лучший на тот момент экземпляр, и его продали «ученому джентльмену». В 1823 г. высоко в скалах Эннинг нашла полный сочлененный скелет плезиозавра (рис. 1.6) и наняла местных рабочих, чтобы они помогли его извлечь^[77]. Научное сообщество сразу же признало, что это одна из важнейших находок среди тех, что когда-либо были извлечены из-под земли, а обнаруженное животное не имеет ныне живущих аналогов. У животного была относительно маленькая голова и очень длинная шея. Английский палеонтолог Генри де ла Беш в феврале 1824 г. на заседании Геологического общества представил информацию о скелете животного, которого он классифицировал как принадлежащего к эналиозаврам (от греческого слова, обозначающего морского ящера – представителя вымершей группы ископаемых ящеров, включающей плезиозавра и ихтиозавра). Уильям Конибир отправил Жоржу Кювье письмо с описанием плезиозавра, но поскольку Кювье никогда не видел шеи такой длины, то объявил находку выдумкой. Однако он быстро отказался от этой точки зрения, получив от Бакленда и Конибира детальный рисунок, выполненный Мэри Бакленд на основании зарисовок Мэри Эннинг. С тех пор Кювье признавал Мэри Эннинг уважаемым «собирателем окаменелостей» (палеонтологом) и отдавал должное ее работе^[78].

Все больше ученых приезжали в Лайм-Реджис, стремясь получить консультацию у Мэри Эннинг как у специалиста, обладающего большими знаниями в развивающейся области науки – палеонтологии. Среди посетителей были Генри де ла Беш, Уильям Бакленд, Уильям Конибир, Чарлз Лайель и Уильям Смит^[79]. Хотя Мэри Эннинг и не получила формального образования, она читала статьи, написанные известными учеными того времени, и переписывала их слово в слово, копируя иллюстрации, чтобы тщательно их изучить^[80]. Мэри также препарировала разных рыб и скатов, чтобы разобраться в их анатомии. Она часто переписывалась с Уильямом Баклендом и другими геологами. Эннинг не только находила и извлекала окаменелости, но и готовила их для экспозиции, а для соединения костей ископаемых животных в правильном анатомическом порядке требовались обширные знания и навыки. Третьей знаменитой находкой Эннинг стал птерозавр, Pterosaurus (вымерший летающий ящер, живший в юрском и меловом периодах; он обладал удлиненным четвертым пальцем передней конечности, который поддерживал крыло), обнаруженный в 1828 г. Это был первый летающий ящер, найденный в Британии. В следующем году Мэри Эннинг обнаружила ископаемые останки рыбы Squaloraja (вымерший вид), которая оказалась связующим звеном между акулами и скатами. В 1830 г. Мэри Эннинг определила местонахождение в скалах скелета еще более крупного плезиозавра и провела раскопки. Генри де ла Беш выполнил литографии ее находок.

Рис. 1.6. Plesiosaurus macrocephalus, найденный Мэри Эннинг. Название виду дал Уильям Бакленд в 1836 г., а описание позже выполнил Ричард Оуэн (Owen, 1840, plate 43; литография Джорджа Шарфа)

В дальнейшем Мэри поняла, что круглые камни, которые называли безоарами, на самом деле представляют собой окаменелые фекалии, и это позволило получить первые данные о пищевых привычках древних рыб, включая акул, а потом применять такой же подход ко многим другим видам.

Эннинг не публиковала никаких докладов, но журнал Magazine of Natural History в 1839 г. напечатал одно из ее писем, касающееся шипов в передней части спинных плавников конкретного вида акулы: «Заметка о предполагаемом плавниковом шипе рода Hybodus» (Note on the Supposed Frontal Spine in the Genus Hybodus)^[81]]. Как правило, музеи указывали дарителей ископаемых, а не тех, кто их нашел, поэтому работу Мэри Эннинг трудно отследить. Луи Агассис назвал в честь Эннинг несколько видов ископаемых рыб, которых, вероятно, она и открыла. В конце концов в 1838 г. Британская ассоциация содействия развитию науки признала заслуги Мэри Эннинг, что обеспечило ей небольшой ежегодный доход. И все же в то время членами ассоциации могли стать только мужчины.

Мэри Эннинг умерла от рака груди в сорок семь лет, в 1847 г. Генри де ла Беш написал ей панегирик в квартальном журнале Геологического общества и в своем президентском обращении к обществу 14 февраля 1848 г. – редкий случай, когда отдали должное человеку, которого в иных случаях не допускали в свой круг:

Я не могу закончить это уведомление о наших утратах, не упомянув о той, кто, пусть и не принадлежала к состоятельным классам общества и должна была зарабатывать свой хлеб ежедневным трудом, при этом в немалой степени посвятила свой талант и беспрестанные исследования нашим знаниям о больших эналиозаврах [sic] и других формах органической жизни, погребенных в окрестностях Лайм-Реджиса… Среди нас есть те, кто хорошо знает, насколько ценно было ее мастерство (происходящее от знания различных работ по предмету по мере их появления) в обнаружении остатков множества прекрасных скелетов ихтиозавров и плезиозавров, которые без ее внимания и тщательности никогда бы не были представлены специалистам по сравнительной анатомии в неповрежденном виде, желательном для их исследований^[82].

За короткую жизнь Мэри Эннинг отношение к ископаемым изменилось: из «диковин» они превратились в объект полноценного научного исследования. Занимаясь поиском и сохранением образцов, Мэри Эннинг внесла значительный вклад в палеонтологию и развитие знаний о живых организмах, существовавших в прошлом.

Луи Агассис

Жан Луи Родольф Агассис (1807–1873) в 1837 г. стал первым геологом, официально предположившим существование ледниковых периодов и ледниковых эпох, знаменующихся распространением обширных ледниковых щитов. Сын священника, Агассис вырос в горах Юра в Швейцарии. Как и другие первые геологи, в том числе Геттон, Агассис изучал разные науки: в 1829 г., окончив университет Эрлангена в Германии, он получил докторскую степень по философии, а год спустя в Мюнхене получил степень по медицине.

В следующем году Агассис отправился в Париж изучать сравнительную анатомию под руководством Кювье, и хотя через несколько месяцев, в 1832 г., знаменитый палеонтолог умер, он оказал значительное влияние на Агассиса. Луи Агассис соглашался с основными принципами классификации, изложенными Кювье, и защищал его точку зрения. В течение следующих четырнадцати лет Агассис преподавал в колледже Невшателя, Швейцария, изучая палеонтологию, и особенно классификацию рыб. В 1836 г. под руководством швейцарско-немецкого геолога Жана де Шарпантье (1786–1855) Агассис начал исследование ледников в Савойских Альпах рядом с Женевским озером. Агассис и Шарпантье поняли, что крупные валуны с гор, найденные далеко в долинах, – эрратические валуны – были принесены туда ледниками. Агассис стал создателем первой ледниковой теории^[83].

В 1837 г. Агассис представил в Невшателе статью, в которой предполагал существование «ледникового периода», охватившего Европейский континент. В 1840 г. ученый опубликовал диалог с иллюстратором и писателем Жозефом Беттаньером «Этюды о ледниках» (Études sur les Glaciers); в этой книге Агассис берет за основу работу Шарпантье, не приписывая ему авторство первой ледниковой теории. Агассис развенчал представление о том, что появление эрратических валунов связано с Всемирным потопом, и позднее, по мере накопления данных, ученый заявил, что в прошлом был не один, а несколько ледниковых периодов, когда лед покрывал части земного шара. Ледниковая теория, разработанная Агассисом, оказала влияние на Лайеля, который не только принял новую теорию, но отнесся с недоверием к более ранней гипотезе, согласно которой айсберги, а не движение ледников ответственны за появление эрратических валунов.

В 1845 г. Агассис столкнулся с финансовыми и личными трудностями, когда разорилась основанная им фирма – издательство научной литературы, и жена оставила его^[84]. Потом они развелись. В 1846 г., не имея больше оснований оставаться в Европе, Агассис отправился в лекционный тур по США, финансируемый королем Пруссии. Оставшуюся часть жизни Луи Агассис провел в Америке, читая лекции по геологии и зоологии в Гарвардском университете (см. главу 2).