ОТКУДА СТАРТУЕТ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ?

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕОСФЕР

УДК 550.93

DOI 10.29003/m2023.0514-7468.2020_43_2/172-184

ОТКУДА СТАРТУЕТ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ?*

Г.П. Аксёнов**

В науках о Земле существует стойкое противоречие между современными представлениями о возрасте планеты и концепцией В.И. Вернадского о геологической вечности жизни. Согласно Вернадскому, абсолютный возраст горной породы свидетельствует только о времени её последнего метаморфизма, но не о возрасте Земли. Неслучайно догеологического вещества времён некоего космического формирования планеты не найдено. Такого вещества не существует, потому что любой минеральный комплекс и горная порода начинают формироваться в зоне гиперге-неза. Вернадский утверждал, что геологическая история равна по длительности существованию биосферы и измеряется биологическим временем. Современная биогеохимия подтверждает его концепцию. История биосферы практически совпала с «каноническим» возрастом Земли. В космологическом смысле картина Вселенной не может быть построена без концепции геологической вечности биосферы.

Ключевые слова: В.И. Вернадский, возраст Земли, биосфера, геосферы, геологическая вечность жизни, геохронология, принцип Реди, принцип Геттона, хемо-литотрофы, метаморфизм.

Ссылка для цитирования: Аксёнов Г.П. Откуда стартует геологическое время? // Жизнь Земли. 2021. Т. 43, № 2. С. 172-184. DOI: 10.29003/m2023.0514-7468.2020_43_2/172-184.

Поступила 12.03.2021 / Принята к публикации 08.06.2021

REFERENCE POINT OF GEOLOGICAL TIME

G.P. Aksenov, PhD S.I. Vavilov Institute for the History of Science and Technology of the Russian Academy of Sciences, Moscow

In the earth sciences, there is a persistent contradiction between modern ideas about the age of the planet and the concept of V.I. Vernadsky about the geological eternity of life. According to Vernadsky, the absolute age of the rock indicates only the time of its last

* Статья публикуется в порядке дискуссии.

** Аксёнов Геннадий Петрович - к.г.н., с.н.с. Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, gen.aksenov@mail.ru.

172 Жизнь Земли 43(2) 2021 172-184

metamorphism, but not the age of the Earth. It is no coincidence that the pre-geological substance of a cosmic formation of the planet has not been found. Such substance does not exist because any mineral complex and rock begins to form in the hypergenesis zone. Vernadsky argued that geological history was equal in duration to the existence of the biosphere and its duration was measured by biological time. His concept is confirmed by current biogeochemistry. The history of the biosphere practically coincided with the "canonical" age of the Earth. In a cosmological sense, the picture of the universe cannot be built without the concept of the geological eternity of the biosphere.

Keywords: V.I. Vernadsky, age of the Earth, biosphere, geospheres, geological eternity of life, geochronology, Redi's principle, Hutton's principle, chemolithotrophs, metamorphism.

Введение. Понятие о возрасте Земли кажется очень простым. В современном естествознании его связывают с началом Вселенной, с образованием звёзд, планет и с последующим происхождением жизни. Такой порядок событий стал привычным для мышления европейцев, хотя в восточных традициях идеи начала мира не существует вообще. Но поскольку наука возникла в Европе, в неё незамечаемо вошла христианская версия последовательного творения Земли, неба и живых существ, изложенная в первой главе Библии. Мифологическое начало времён упоминается, хотя и с ироническим оттенком, в авторитетном университетском учебнике:

«Каков возраст Земли, и каким образом его можно определить? Вопрос длительности существования нашей планеты всегда занимал человечество, а древние, античные философы считали Землю вечной. В середине XVII столетия ирландский епископ Джеймс Ашер, изучив внимательно все библейские тексты и доступные в то время другие материалы, например о затмениях, установил, что Земля - это божественное творение, совершённое в 9 часов утра 26 октября 4004 г. до н. э. Такая точка зрения продержалась долго, вплоть до начала XIX в. Лорд Кельвин в середине XIX в. считал, что возраст Земли - около 100 миллионов лет, а Чарльз Дарвин полагал, что он составляет несколько сот миллионов лет. Только открытие радиоактивности позволило точно определить возраст горных пород, метеоритов и лунных пород» [18, с. 125].

Однако существенно, что сам порядок событий остался тем же, хотя и стал вполне рациональным. Теперь общепринято во всех учебниках, что Вселенная появилась в результате Большого Взрыва, потом образовались галактики, звёзды и т. д. Тем самым науки о Земле разделяют физическую идею первоначальной безжизненной картины мира. Как видим, геология пытается совместить её с представлением о возрасте планеты на основе длительности существования самых древних горных пород. Насколько возможно такое совмещение?

С развитием и улучшением радиоизотопных методов за возраст Земли принята цифра 4,54 млрд лет. Шедший одновременно анализ метеоритов установился на цифре 4,57 млрд лет, которая в соответствии с физической картиной мира теперь стала приниматься за возраст всей Солнечной системы. И тогда, в согласии с вышеизложенным порядком происхождения мироздания, должен непременно существовать период космического генезиса планеты, когда, как считается, она была раскалённой, горячей или, во всяком случае, сухой и безжизненной. Но между тем соответствующего таким представлениям первозданного вещества нигде ещё не было найдено. Специалисты по докембрию, например, Л.И. Салоп, свидетельствуют: «Самые древние породы, обнажённые на поверхности планеты, датированы изотопными методами в 3,7-4,0 млрд лет. В действительности эти породы имеют ещё более древний возраст,

поскольку указанные значения характеризуют не время их образования, а время их преобразования (метаморфоза), однако самые древние горные породы, возникшие в период становления Земли как планеты, пока достоверно неизвестны» [19, с. 5].

В союзе с физикой геология неявно отступила от своего фундаментального основания времён «героического периода» создания как научной дисциплины. Она должна была отказаться от объяснения закономерностей своего объекта исследования его происхождением, т. е. отделиться от астрономии. Краеугольный камень в этот фундамент заложил в конце XVIII в. натуралист Джеймс Геттон: «В геологии нет ни начала, ни признаков конца». Его принцип развивался в концепции актуализма Чарльза Лайеля.

Вначале исторически и эмпирически по руководящим разрезам и палеонтологическим образцам сложилась геохронологическая шкала. Но её события никак не относятся к абсолютному возрасту, идущему только в соответствии с внутриатомными часами, на ход которых никакие процессы - как астрономические, так и геологические - не влияют. Поэтому лучше пока понимается относительное время: раньше-позже, которое в истории геологии произошло из пространственного положения слоёв и пластов: ниже-выше. Вот почему наш выдающийся палеонтолог академик Б.С. Соколов (1914-2013) всегда подчёркивал важнейший факт, что общемировая биостратиграфическая шкала «в геологической практике не может быть заменена шкалой геологического времени, так как картируются геологические тела, а не время заполнения его этими телами» [20, с. 8].

В основе создавшегося противоречия между понятием о возрасте планеты и геологическом времени лежит неопределённость, неясность самого понятия о природе времени. Так же, кстати, как и в самой физике, откуда в геологию перешло понятие о начале мира, происхождения планеты, а затем и о возрасте горных пород. Радиометрия предложила подразделениям геохронологии счёт лет, так же как астрономический календарь служит в человеческой истории, содержательно не имея отношения к её событиям.

Синхронность геологического и биологического времени. Как же преодолеть логические противоречия, возникшие в результате внедрения временных длительностей в геологию? Какое содержание необходимо вкладывать в понятие «геологический возраст»?

Руководящие идеи мы находим в концепции биосферы В.И. Вернадского, где природа времени выяснена и прочно увязана с необратимостью земных событий [1]. Однако в сегодняшних науках о Земле его решение проблемы времени практически не обсуждается.

Так происходит, прежде всего, потому, что в геологии продолжает неявно циркулировать представление о биосфере Э. Зюсса (1875), как области распространения жизни, но не как оболочки геохимического действия жизни по Вернадскому. Казалось бы, объёмы этих понятий близки. Но в глубине они принципиально различны. В первой концепции, по виду легко увязавшейся с физической картиной мира, полагается, что живые организмы есть всего лишь незначительная поверхностная плёнка, появившаяся на планете благодаря счастливому стечению обстоятельств. Жизни могло и не быть, как мы не видим её на соседних планетах, таких же сферических и твёрдых, как Земля. Главное, что вытекает из первой концепции: планета первична, а жизнь на ней появилась однажды. Жизнь всего лишь изменила «лик Земли», говорит Зюсс. Но в качестве планетной силы, тем более ведущей, биосфера не рассматривается.

В предисловии к своей знаменитой книге «Биосфера» Вернадский чётко обозначил различие между двумя позициями. Если мы считаем жизнь появившейся однажды 174

на готовой заранее безжизненной планете, временные закономерности никак не могут быть сформулированы. Поэтому Вернадский сразу заявляет, что оставляет в стороне исторически сложившиеся три предвзятые (очевидные) идеи геологии: 1) геологические события есть «клубок случайностей»; 2) жизнь имела начало и 3) существовали космические этапы образования планеты, когда она якобы была огненно-жидкой, раскалённой или горячей, и затем остыла. Все эти гипотезы никакого закономерного содержания науки не создают, её события рядоположены, но не выводятся друг из друга.

Принципиальную основу для связи геологических и биосферных явлений Вернадский заложил ещё в 1921 г. в докладе «Начало и вечность жизни». Не следует доверять нашим умственным привычкам, прежде всего потому, говорил он, что не найдено ни одного факта происхождения жизни. Это чисто умственный конструкт из вненаучно-го, общекультурного контекста (о котором упомянуто выше). Вернадский считает незыблемым принцип Франческо Реди (1668) «Всё живое - от живого». Следовательно, утверждал он в указанном докладе: «Признавая биогенез, согласно научному наблюдению, за единственную форму зарождения живого, неизбежно приходится допустить, что начала жизни в том Космосе, какой мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого Космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен Космос, и передавалась всегда биогенезом. То, что верно для десятков и сотен миллионов лет, протекших от архейской эры и до наших дней, верно и для всего бесчисленного хода времени космических периодов истории Земли. Верно и для всей Вселенной» [7, с. 391].

Вернадский описывает биосферу на базе шести постулатов, или эмпирических обобщений бесспорных фактов. Для нашей темы геологического времени существенны три из них: 1) в геологическом прошлом нет азойных эпох; 2) всё живое вещество генетически едино, у него нет начала; 3) за всю геологическую историю не было резких изменений в воздействии жизни на окружающую её среду («Биосфера», § 17)1. Присутствие биосферы во все геологические эпохи придаёт понятию об абсолютном возрасте горных пород совсем иной смысл по сравнению с общепринятым как тогда, так и ныне. С разработкой радиоизотопных методов датировки в науке не только появилась хронологическая основа для изучения законов геологического прошлого, считал он, но создана прочная база для создания временных закономерностей во всех науках о Земле.

Нам следует с сугубым вниманием отнестись к указанным постулатам Вернадского хотя бы потому, что в нашей стране он и создал радиогеологию как науку. Как основатель геохимии, т. е. науки об атомном уровне строения земного вещества, он одним из первых понял поистине революционное значение естественной радиоактивности для геологии. В 1911 г. Вернадский открыл первую Радиохимическую лабораторию в Академии наук и одновременно развернул широкие поиски урановых и радиевых минералов на территории страны. В 1922 г. он возглавил Радиевый институт, в котором выращены первые кадры радиологов; в 1940 г. создал в Академии Комиссию по освоению атомной энергии и разработал её программу.

Вернадский доложил о создании радиогеологии на конференции Бунзеновского общества, посвящённой 100-летию открытия спектрального анализа, состоявшейся в мае 1932 г. в Мюнстере под председательством Э. Резерфорда. В декабре 1933 г. он прочёл курс лекций в Сорбонне с обзором руководящих положений новой науки. На русском языке его лекции впервые опубликованы совсем недавно [9].

1 Поскольку «Биосфера» и др. книги В.И. Вернадского издавались множество раз, удобнее ссылаться на пронумерованные параграфы, а не на страницы.

В одной из работ этого периода в разделе с характерным названием «О древнейших участках суши и древнейшем времени в биосфере» он писал: «Мы знаем, что неизменность твёрдого вещества биосферы ограничена во времени. Во всякой точке земной коры, в биосфере, при углублении в неё мы неизбежно сталкиваемся с породами, изменёнными процессами, шедшими после их образования. Это проявления так называемого метаморфизма. Они касаются как пород осадочных, так и пород массивных» [6, с. 443].

Вернадский пользовался тогда общепринятой цифрой предельного возраста горных пород в 2 млрд лет. Считалось, что это время относится к дожизненному эону -архею. Но он полагает иначе: «Если окажется верным представление об особых физико-географических условиях древнейшего архея, синхронически установленного новым методом определения геологического времени (сейчас это только одна из возможных рабочих гипотез), - мы определим возраст биосферы - времени установления современных условий среды жизни» [6, с. 444].

Как мы увидим ниже, теперь возраст архейской биосферы перестал быть гипотезой.

Вернадский подвёл итог своих исследований вопроса о геологическом времени в докладе на 17-й сессии Международного геологического конгресса, происходившей в Москве в 1937 г. Фактически он ввёл здесь методологический запрет на определение возраста Земли, а запреты мощно развивают любую науку, поскольку чётко очерчивают естественную область явления во времени и пространстве.

Вот что он говорил: «Геология, как это ясно видел Геттон, не может дать нам понятия о бренности Земли. Она может дать - с помощью радиогеологии - точный количественный учёт древности геологических явлений верхней части планеты, причём в этой области мы наблюдаем для геологического строения планеты в аспекте времени мозаику. Земная кора состоит из участков более древних и более молодых частей, различных и не синхроничных для всякой точки одного и того же географического уровня. Она выявляет в пределе не возраст Земли, а древнейший хронологический уровень метаморфизма, т. е. древнейший, не оживившийся процесс радиоактивного распада» [5, с. 470-471].

По его предложению в рамках Конгресса была создана Комиссия по определению геологического возраста.

Что именно измеряет радиометрическое время? В своей главной и завершающей научный путь книге Вернадский впервые представил принципиальную схему Земли с точки зрения биогеохимии. На ней пространственным сосредоточием всех событий и процессов служит поверхностная оболочка планеты мощностью в 30 км, где происходит однонаправленное и непрерывное геохимическое преобразование вещества. Здесь расположен полюс сложности и упорядоченности вещества и энергии. Это биосфера - действующий центр и планеты, и нашего участка мироздания. В соответствии с законом необходимого разнообразия, как это трактуется теперь в кибернетике, не существовавшей во времена Вернадского, биосфера есть управляющая система, а не просто область существования организмов по Зюссу. В соответствии с постулатами книги «Биосфера» живое вещество всегда определяло и определяет химический состав стратисферы книзу от зоны гипергенеза и тропо- и стратосферы кверху. Укладываются же слои планетных оболочек и геосфер по их собственным закономерностям, описываемым в геологии, геохимии, физике атмосферы и т. п.

Если привести эту схему в движение, как то и происходит в природе, становится ясно, что в метаморфическом слое вещество получает свой окончательный «заряд». 176

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ И ГЕОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

1. Электромагнитное поле Земли физический вакуум 1000 до 500 км частью перекрывается электромагнитным полем Солнца

2. Ионосфера 500 до 100 км

$ +50

£ О се

U +40

+30

+20

+10

-10

-20

-30

-40

-50

-60

100до15км газ частью ионизированный

4. Тропосфера 15 до 0 км газ, водяные пары

5а. 1Ьохоры с наземной жизнью 0-1,3 км

Всемирный океан тропосферой

56. Область подземной жизни с

подземной трапа ч свлйГ _ _

сферой 0-1,3 км

6. Стратисфера ----1 Тихий океан

Наибольшая глубина 8,5 км

7а. Верхняя 1 Метаморфическая 76. Нижняя J геосфера _ _

1 Наибольшая | глубина 10,2 км

Отсутствуют Н под Тихим океаном

8. Гранитная оболочка

9. Тяжёлая подгранитная оболочка Максимум планетной температуры. С углублением температура понижается. Общая мощность до 1500 км

10. Пластическая глубинно-планетная алюмо-ферри-силикатовая оболочка

11. Гипотетическое тяжёлое металлическое ядро

Рис. 1. Схема геологических оболочек и геосфер по Вернадскому [10, § 95]. Fig. 1. Vernadsky's scheme of geological shells and geospheres [10, § 95].

Здесь включается естественная радиоактивность, описанная выше Вернадским, атомные часы отсчитывают длительность замены одних элементов другими. Наши радиоизотопные методы измеряют срок существования этих древнейших горных пород. Он кажется гигантским по нашим меркам, но он ничтожен на фоне смены одних элементов другими, писал Вернадский в итоговой книге: «Мы знаем теперь, что в том космическом проявлении вещества, которое мы называем радиоактивностью, мы неизменно видим замещение атомов одних химических элементов атомами других, совершенно с ними не сходных. Этот процесс совершается в сотни и более миллиардов лет и, очевидно, указывает, что два-три миллиарда лет, в которые укладываются, по-видимому, все метаморфические и гранитные процессы, не являются временем существования планеты, а вре-

менем последнего метаморфического процесса в данной точке, после которого заметно для наших методов не сдвинулись атомы кристаллических решёток» [10, § 67].

Часы будут идти сотни миллиардов лет. Тут мы, конечно, сразу вспоминаем о теории Большого Взрыва, который произошёл 13,5 млрд лет назад. Но вот эта цифра ни на каких эмпирических данных, во всяком случае, радиометрических, не базируется.

Однако как метаморфические породы непрерывно образуются из бывших осадочных пород, так и бывшие глубинные породы столь же непрерывно выходят на поверхность в результате горообразования, вулканизма и тектонических движений. Здесь они попадают в 30-километровую зону гипергенеза, или попросту в биосферу, которую с временной точки зрения можно назвать актуальной поверхностью, т. е. современностью [2]. Здесь любой возраст обнуляется, любое вещество омолаживается. С известной долей обобщения можно сказать, что геологический нуль лет любой породы стартует на актуальной, активной поверхности биосферы, а не в гипотетических временах «образования Земли». Мы явно наблюдаем геологический круговорот и геохимические циклы без начала и конца.

Геолог В.М. Дуничев (1936-2011), считавший концепцию Вернадского базой геологии, именно так интерпретировал возраст любого минерального комплекса. В разнообразных процессах зоны гипергенеза с участием живого вещества породы растираются, насыщаются солнечной энергией и в тонкодисперсном виде сносятся на дно океана. В процессе седиментации из них отжимаются жидкости и газы, и с ними уходит излишняя энергия. Остальная, большая по весу часть становится последовательно мелкокристаллическими гнейсами, потом гранитогнейсами и, наконец, крупнокристаллическим гранитом. А уже гранитную оболочку Вернадский называл областью былых биосфер [15].

В более современной своей работе автор попытался подсчитать количественно ход образования древнейших горных пород: «Происходящий в литосфере круговорот энергии и вещества свидетельствует, что гранит образуется при преобразовании глины через аргиллит, кристаллический сланец, гнейс и гранито-гнейс. Глина же образуется при разрушении на поверхности каменной оболочки гранита (и других пород). Если на поверхности литосферы при разрушении, например, кварцита возникает кварцевый песок, то с погружением он сцементируется до кварцевого песчаника, который ниже начнёт перекристаллизовываться до кварцитовидного песчаника, а с увеличением размера кристаллов станет кварцитом.

Гранит и кварцит информируют как бы о горных породах, прошедших половину круговорота вещества в литосфере. Стало быть, 4 млрд лет древнейших гранитов и кварцитов говорят о максимально известном на сегодня времени половины круговорота энергии и вещества в литосфере. Один целый круговорот охватывает, в этом случае, 4 млрд лет х 2 = 8 млрд лет.

Сколько прошло круговоротов вещества в литосфере, неизвестно. Очевидно, что много, а минимум два, потому что древнейший гранит возраста 4 млрд лет образовался из глины, которая в свою очередь являлась результатом разрушения ещё более древнего гранита. В таком случае, время существования земного шара составит 8 млрд лет х 2 = 16 млрд лет, или больше возраста Вселенной от Большого взрыва» [14].

Сколько прошло таких циклов по 16 млрд лет, мы не знаем и наши радиоактивные методы пока здесь бессильны. Нам только важно уяснить, что метаморфический слой есть во временном смысле последний этап преобразования вещества от нуля лет, расположенного в биосфере. Эту геологическую оболочку можно представить образно 178

как древесный луб. Здесь, в очень тонком слое под корой, происходят самые важные события метаболизма и роста дерева. Сюда сходятся энергия фотосинтеза от листьев кроны и минеральные вещества, всасываемые корнями. Посредством биохимических реакций наращиваются годовые кольца, из которых ствол и состоит. Нечто похожее происходит в биосфере, она образует замкнутую литосферу, в основном гранитную и базальтовую.

Что тогда нам следует понимать под длительностью, чем она продуцируется? Какое время проходит в любой данной горной породе? Что именно измеряется ядерными процессами, выраженными в годах?

Радиометрическое исчисление возраста горных пород есть только часы, счёт времени, которое идёт в биосфере. Понятия дления и возраста применимы только к живым организмам. Вот что писал Вернадский в 1930 г.: «Это биологическое время отвечает полутора-двум миллиардам лет, на протяжении которых нам известно существование биологических процессов, начиная с археозоя. <...> Насколько предельна жизнь в её проявлении в Космосе, мы не знаем, так как наши знания о жизни в Космосе ничтожны. Возможно, что миллиарды лет отвечают планетному времени и составляют лишь малую часть биологического времени. <.> С точки зрения времени, по-видимому, основным явлением должно быть признано проявление принципа Реди, т. е. смена поколений» [3, с. 274-275].

Таким образом, Вернадский соединил принцип биогенеза Франческо Реди с принципом безначалия геологических явлений Джеймса Геттона. Начиная с этой статьи, он говорит о вечности жизни более строго, чем раньше: это геологическая вечность жизни. Методами радиоизотопной хронологии измеряются возрасты, которые всегда синхронны биологическому длению, сравниваются с ним. Геологическое время есть референт времени существования живого вещества в биосфере, которая геологически всегда молода.

В целом в науке наших дней общепринято положение, что жизнь зародилась или появилась на планете около 3,5 млрд лет назад. Но вот недавно появились совсем другие, сенсационные для геологии факты. Широко обсуждается обнаружение в Австралии минералов циркона возрастом 4,4 млрд лет. Профессор геологии в Висконсинском университете Джон Вэлли пишет: «С тех пор как в 1999 г. мы определили изотопное отношение кислорода в пяти цирконах, поступало всё больше данных, которые убеждали нас в правильности сделанных нами выводов. Исследователи из Перта, Канберры, Бежина, Лос-Анджелеса, Эдинбурга, Стокгольма и Нанси изучают сегодня десятки тысяч цирконов из Джек Хиллз с помощью ионных микрозондов в поисках малого числа тех, что старше 4 млрд лет. Как сообщалось, в нескольких местах были обнаружены сотни цирконов в возрасте 4-4,4 млрд лет» [11, с. 13].

Почему учёный мир был так взбудоражен открытием древнего минерала? Сенсация - даже не в самом факте, а в резком его противоречии с господствующим мнением о первоначальной раскалённой или горячей Земле. В предисловии к своей статье автор делает вывод: Земля остыла уже тогда, поскольку цирконы образуются только во влажных и прохладных условиях. С ним согласен редакционный комментатор публикации: утверждение о первой половине миллиарда лет Земли, когда она была расплавленной, может оказаться ошибочным. То есть авторы пока лишь осторожно предполагают, что время горячей планеты придётся отодвигать все ближе и ближе к началу её существования, хотя, собственно говоря, для «остывания» осталось всего лишь около 300 млн лет.

Другая привычная умственная конструкция существует и на биологической стороне: жизнь представляется эволюционирующей от первичных, примитивных существ к всё более сложным. Следовательно, предполагается, если смотреть назад в историю, в каком-то прошлом она сходит на нет, исчезает. Во всяком случае, ниже фанерозоя лежат эоны одноклеточной невидимой и как бы простой жизни. Однако мнение о её примитивности ошибочно. Согласно Вернадскому, бактерии являют собой самую мощную геологическую силу. В своей «Биосфере» он рассчитал, что благодаря высокой скорости размножения одна бактерия потенциально может нарастить массу всей земной коры даже не в годы, а в немногие сутки. Недаром географ Н.Ф. Глазовский (1946-2005), подсчитав приблизительно продуктивность живого вещества окраинных морей, предположил, что запасённой в биопродукции энергии вполне достаточно в качестве причины тектонических и вулканических движений [13].

Следует учесть систематизацию Вернадским биогеохимических функций живого вещества, коих он насчитывал девять. Функции взаимодополнительны, т. е. продукция одних организмов служит условием жизни для других, чем в целом поддерживается гомеостаз системы. В одной из принципиальных статей он указывает: «Среди миллиона видов нет ни одного, который мог бы исполнять один все геохимические функции жизни, существующие в биосфере изначала. Следовательно, изначала морфологический состав живой природы в биосфере должен был быть сложным. Функции жизни в биосфере - биогеохимические функции - неизменны в течение геологического времени. Они непрерывно существуют одновременно» [4, с. 288].

Наши знания о биосфере растут. Важный вывод, который следует из исследования Вернадского: именно бактерии в отличие от других организмов и единственные среди других классов и царств живого могут поддерживать все функции биосферы. Следовательно, она может состоять из одних бактерий. Им не нужны другие организмы для создания устойчивой системы. Существование постоянных геохимических функций живого вещества показывает наивность гипотез происхождения жизни. Речь всегда должна идти только о целостной системе биосферы, а не о появлении какого-то одного организма.

В таком духе исследовал экологию микробов академик Г.А. Заварзин (1933-2011). Они предельно специализированы. Каждый вид предназначен только для одной геохимической реакции, из которой он извлекает энергию для жизнедеятельности и размножения. Когда реакция логически возможна, а нужной для неё бактерии не найдено, значит, она или не открыта, или её нет на Земле, утверждает микробиолог. Бактерии существуют только множественно и системно [17].

Академик Заварзин как раз и описал главные черты биосферы археозоя, которую назвал термином прокариотий. С ходом геологического времени в базовую прокари-отную живую часть биосферы встраивались всё новые классы и виды организмов, но выполняли они всё те же биогеохимические функции. Г.А. Заварзин так описывает прибавление живых организмов в биосферу: «Венд составляет эпоху многоклеточных водорослей и паразоа с преимущественно фаготрофным питанием; население на суше в этот период неясно. Ниже идёт эпоха микробной жизни протерозоя, в котором биолог может выделить два этапа: один с доминированием эвкариотных протист, как в современном океане, и другой вплоть до начала геологической летописи с исключительно прокариотными организмами. Переход между этими этапами располагается около 1 млрд лет назад и относится к началу неопротерозоя, хотя первые находки эвкариот относятся к более раннему периоду. Условно эти этапы можно назвать "протистий" 180

для эпохи распространения протист и "прокариотий" для первоначального бактериального этапа с микрофоссилиями возрастом 3,5 млрд лет» [16, с. 16].

И если мы сопоставим эту картину с открытием цирконов возрастом 4,4 млрд лет как свидетелей прохладной и влажной Земли, нам станет ясно, что в течение трёх четвертей измеренного радиометрическими методами срока на Земле полностью царили прокариоты, т. е. бактерии-хемолитотрофы. Академик Г.А. Заварзин указывает: «Существенно, что прокариотная система самодостаточна и для поддержания собственного существования в течение неопределённо долгого времени (фактически - в течение всей геологической истории Земли), и для осуществления биогеохимической сукцессии, составляющей историю биосферы и суть её эволюции» [16, с. 24].

Таким образом, с открытием роли микробной жизни в общей «экономии природы» планеты такая ранее понятная, подтверждённая тысячами ископаемых палеонтологических образцов теория эволюции по Дарвину оказалась ограниченной. Заварзин утверждает недарвиновский тип эволюции, когда эволюционирует целиком вся система верхней оболочки планеты, а биосфера состоит из морфологически неизменных организмов.

События последних лет в науке показывают решительное расширение пространственных пределов биосферы, намеченных Вернадским. Ещё в 70-е гг. XIX в. при строительстве Сен-Готтардского туннеля в Швейцарии геолог Ф. Штапф обнаружил бактериальную флору. Он сначала думал, упоминает этот факт Вернадский, что бактерии проникли в туннель из тропосферы, но позже был вынужден признать их глубинное происхождение [7, с. 456]. В этой специально посвящённой границам биосферы статье (1937) Вернадский вскрывает грандиозное явление, которое, вероятно, будет иметь неисчислимые последствия для всей науки: наличие подземной жизни и под материками, и под океанами. В литературе того времени считалось, что жизнь в целом существует только там, где есть кислород и солнечный свет. Другим ограничением для жизни на глубинах полагали температуру +100°С, выше которой белок будто бы существовать не может. Оба эти традиционных взгляда устарели, говорит Вернадский: «Научные открытия последних лет заставляют резко и коренным образом менять наши представления. Открываются негаданные - вероятно, геологически вечные - биогеохимические процессы, не связанные с тропосферой, развитые в стратисфере, в области осадочных пород, которые могут быть правильно охарактеризованы как явления подземного выветривания или биогенного метаморфизма и которые, мне думается, играют огромную роль в химии земной коры, главным образом в создании природных газов и биогенных пород, каустобиолитов прежде всего. Они вместе с тем дают новые формы сгущения жизни в биосфере, заставляют включать в её состав, вероятно, всю стратисферу» [7, с. 454].

Современные исследования самым прямым образом подтверждают его вывод и идут гораздо далее, вернее, глубже в указанном направлении. Загадочными оказались результаты глубокого бурения. На Кольской сверхглубокой скважине была достигнута рекордная глубина в 12,3 км. Вопреки ожиданиям, плотность поднятых на поверхность образцов пород с глубиной начала снижаться. Геохимики обнаружили в породе различные газы, более всего - водород и гелий. Но самое интересное, что биологи нашли в керне неизвестных им бактерий. На глубине 8 км температура поднялась до 120°С, керны стали пористыми, а количество бактерий резко возросло. Поднятые на поверхность, они мгновенно замирали. Следовательно, их образ жизни не предполагал ни света, ни атмосферных газов, которые для них оказались токсичны.

Аналогичная картина наблюдалась и на других сверхглубоких скважинах в разных местах: и на континентах, и под дном морей и океанов. Разница заключалась лишь в глубине обнаружения бактерий. Но повсюду порода, в основном гранит, становилась пористой, в ней обнаруживалось огромное количество трещин и пор, в которых циркулировали вода и продукты жизнедеятельности бактерий.

Обобщая эти факты, ботаник А.В. Галанин (1947-2014) писал: «Пределы выносливости литосферных бактерий изумляют, но, похоже, что нижнюю границу их обитания всё-таки устанавливает температура недр. Они могут размножаться при 110°С и выдерживать, хоть и короткое время, температуру в 140°С. Под океанским дном температура растёт не так быстро, и нижняя граница жизни там может пролегать на глубине 7 км. <. > Количество видов и особей живых организмов, населяющих горные породы, в тысячи и десятки тысяч раз превысило количество бактерий в водах, непосредственно омывающих тихоокеанское дно. Такая обильная жизнь не может быть случайной. Удивительным оказался и тот факт, что гидротермальные источники, бьющие сквозь трещины в океаническом дне, не могут похвастаться ни таким обилием микроскопической жизни, ни таким её разнообразием. Жизнь в базальтовых породах морского дна вполне может быть сопоставима с жизнью микроорганизмов, обитающих в почве» [12].

Интуитивная «дарвиновская» точка зрения подсказывает, что бактерии проникли на такие глубины и приспособились к суровым условиям давления и температуры. Но обширные и глубокие исследования Г.А. Заварзина показывают, что бактерии не эволюционируют и не приспосабливаются к новым условиям. Для каждой биогеохимической реакции в таких условиях нужен отдельный организм, и он всегда находится. И значит, хемолитотрофные микроорганизмы составляют глубинную во всех смыслах биосферу. Она - их природная среда.

Вероятно, предполагает А.В. Галанин, такова и была первичная биосфера Земли, которая существовала в недрах благодаря радиоактивному теплу и жидкой воде, и лишь потом, благодаря созданным хемолитотрофами условиям, другие организмы расширили биосферу на более высокие горизонты. Затем в неё вселились фотосинтетики, и последними - после создания озонового слоя - наземные организмы. И тронулась в путь палеонтологическая эволюция. Выше мы видели, что Г.А. Заварзин по минеральным отложениям прослеживает временные и пространственные границы наложения каждого последующего этапа биосферной жизни на предыдущие.

Заключение. Подводя итоги изложенного, можно привести ещё одно утверждение академика Б.С. Соколова: «Все крупнейшие достижения современной стратиграфии связаны с её всё возрастающей биологизацией, охватывающей уже в общей картине мира неразрывную связь в эволюционном процессе биосферы Земли и всей её стратисферной оболочки, проникнутой былой жизнью» [21, с. 22]

Таким образом, современные события во всех науках о Земле быстро подтверждают существенные черты концепции Вернадского о геологическом смысле и геологической вечности биосферы. Однообразно в течение миллиардов лет идущая биогеохимическая деятельность живого вещества биосферы позволяет говорить о планетном значении этой геологической оболочки. Планетном - значит планетостроительном. Его утверждение о синхронности геологической истории и биосферной эволюции заставляет нас изучать и уточнять понятие о биологическом времени, которым измеряется существование планетных структур.

В 1972 г. в Стокгольме состоялась первая в истории научная конференция по охране окружающей среды. И когда учёные стали искать принципиальные основы для 182

создания экологических знаний, оказалась, что они изложены в «Биосфере» Вернадского. Так книга, созданная 60 лет назад, вошла в ткань современной науки, она издаётся ныне на всех языках.

Но Вернадский продолжал развивать идеи, заложенные в «Биосфере», и с помощью радиогеологии создал концепцию геологической вечности жизни. Ей посвящены его заключительные труды - «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» и теоретический трактат «О состояниях пространства в геологических явлениях биосферы Земли». Из-за несчастных исторических условий они совсем недавно напечатаны у нас и неизвестны на Западе. Пока ещё нашей отечественной науке принадлежит научная инициатива в их освоении.

Благодаря достижениям Вернадского науки о Земле имеют возможность выйти в лидирующий пул дисциплин для изучения мироздания в целом. Они дают надежду на создание теорий, описывающих Землю не только как уникальную, но и как типичную планету. Не может быть сомнения, что наукам биосферного цикла предстоят самые захватывающие исследовательские перспективы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аксёнов Г.П. Парадигма Вернадского. М.: ГЕОХИ РАН, 2018. 147 с.

2. Аксёнов Г.П. Причина времени: жизнь - дление - необратимость. 3-е изд. М.: Наука, 2014. 400 с.

3. Вернадский В.И. Изучение явлений жизни и новая физика // Тр. Биогеохимической лаборатории. Т. XVI. М.: Наука, 1980. С. 246-277.

4. Вернадский В.И. Об условиях появления жизни на Земле // Тр. Биогеохимической лаборатории. Т. XVI. М.: Наука, 1980. С. 278-295.

5. Вернадский В.И. О значении радиогеологии для современной геологии // Собр. соч. в 24 тт. Т. 9. М.: Наука, 2013. С. 452-474.

6. Вернадский В.И. О некоторых очередных проблемах радиогеологии // Собр. соч. Т. 9. С. 437-452.

7. Вернадский В.И. О пределах биосферы // Собр. соч. Т. 8. С. 444-461.

8. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни // Собр. соч. Т. 8. С. 373-396.

9. Вернадский В.И. Проблемы радиогеологии // Собр. соч. Т. 9. С. 394-437.

10. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения // Собр. соч. Т. 9. С. 7-340.

11. Вэлли Дж. История юной Земли // В мире науки. 2006. № 1.

12. Галанин А.В. Литобиосфера Земли // Сайт «Вселенная живая» (http://ukhtoma.ru/ litobiosphere.htm).

13. Глазовский Н.Ф. Возможная роль органического вещества в тектонических и вулканических процессах // Избр. соч. в 2-х тт. Т. 1. Геохимические потоки в биосфере. М.: КМК, 2006. С. 520-525.

14. Дуничев В.М. Вымыслы и реалии в естествознании (https://oko-planet.su/fail/failbook/ page,6,132376-vm-dunichev-vymysly-i-realii-v-estestvoznanii.html).

15. Дуничев В.М. Учение В.И. Вернадского о геологической вечности биосферы - основа естественнонаучной модели геологии // Тр. Ленинградского об-ва естествоиспытателей. Т. 81, вып. 2. Л.: 1990. С. 155-168.

16. Заварзин Г.А. Становление биогеохимических циклов // Палеонтологический журнал. 2003. № 6. С. 16-24.

17. Заварзин Г.А. Фенотипическая систематика бактерий. М.: Наука, 1974. 323 с.

18. Короновский Н.В. Общая геология. М.: КДУ, 2006. 528 с.

19. Салоп Л.И. Геологическое развитие Земли в докембрии. Л.: Недра, 1982. 343 с.

20. Соколов Б.С. Биохроностратиграфия и эволюция биосферы. К 200-летию стратиграфической палеонтологии // Мат-лы ЬУ сессии Палеонтологического общества (6-10 апреля

SetMUii-

2021, том 43, № 2

2009). СПб: 2009. С. 8 (https://www.monash.edu/__data/assets/pdf_file/0016/230263/Sokolov-2009_ Biochronostratigraphy.pdf).

21. Соколов Б.С. О модели биостратиграфической границы // Историческая геология. Итоги и перспективы / Под ред. Е.Е. Милановского. М.: Изд-во МГУ, 1987. 272 с.

REFERENCES

1. Aksenov G.P. Vernadsky's paradigm. 147 p. (Moscow: GEOHI RAN, 2018) (in Russian).

2. Aksenov G.P. The reason for time: life - prolongation - irreversibility. 3rd ed. 400 p. (Moscow: Nauka, 2014) (in Russian).

3. Vernadskiy V.I. Study of the phenomena of life and new physics. Transactions of the Biogeochemical laboratory. XVI, 246-277 (Moscow: Nauka, 1980) (in Russian).

4. Vernadskiy V.I. On the conditions for the emergence of life on Earth. Transactions of the Biogeochemical laboratory. XVI, 278-295 (Moscow: Nauka, 1980) (in Russian).

5. Vernadskiy V.I. On the importance of radiogeology for modern geology. Coll. works in 24 vol. 9, 452-474 (Moscow: Nauka, 2013) (in Russian).

6. Vernadskiy V.I. On some of the next problems of radiogeology. Coll. works in 24 vol. 9, 437-452 (Moscow: Nauka, 2013) (in Russian).

7. Vernadskiy V.I. On the limits of the biosphere. Coll. works in 24 vol. 9, 444-461 (Moscow: Nauka, 2013) (in Russian).

8. Vernadskiy V.I. The beginning and eternity of life. Coll. works in 24 vol. 9, 373-396 (Moscow: Nauka, 2013) (in Russian).

9. Vernadsky V.I. Problems of radiogeology. Coll. works in 24 vol. 9, 394-437 (Moscow, Nauka,2013) (in Russian).

10. Vernadsky V.I. Chemical structure of the Earth's biosphere and its environment. Coll. works in 24 vol. 9, 7-340 (Moscow: Nauka, 2013) (in Russian).

11. Valley John. History of the Young Earth. Vmire nauki [In the World of Science]. 1 (2006) (in Russian).

12. Galanin A.V. Lithobiosphere of the Earth. Vselennaya zhivaya [The Universe is alive] (http:// ukhtoma.ru/litobiosphere.htm) (in Russian).

13. Glazovskiy N.F. Possible role of organic matter in tectonic and volcanic processes. Selected works in two vol. Geochemical flows in the biosphere. 1, 520-525 (2006) (in Russian).

14. Dunichev V.M. Fictions and realities in natural science (https://oko-planet.su/fail/failbook/ page,6,132376-vm-dunichev-vymysly-i-realii-v-estestvoznanii.html) (in Russian).

15. Dunichev V.M. The teachings of V.I. Vernadsky about the geological eternity ofthe biosphere -the basis of the natural-scientific model of geology. Pro. of the Leningrad Soc. of Naturalists. 81 (2), 155-168 (Leningrad, 1990) (in Russian).

16. Zavarzin G.A. Formation of biogeochemical cycles. Paleontologicheskiy zhurnal [Paleontological Journal]. 6, 16-24 (2003) (in Russian).

17. Zavarzin G.A. Phenotypic taxonomy of bacteria. 323 p. (Moscow: Nauka, 1974) (in Russian).

18. Koronovsky N.V. General geology. 528 p. (Moscow: KDU, 2006) (in Russian).

19. Salop L.I. Geological development of the Earth in the Precambrian. 343 p. (Leningrad: Nedra, 1982) (in Russian).

20. Sokolov B.S. Biochronostratigraphy and the evolution of the biosphere. To the 200th anniversary of stratigraphic paleontology. Materials of the LV session of the Paleontological Society. April 6-10, 2009 (St. Petersburg, 2009) (https://www.monash.edu/_data/assets/pdf_file/0016/230263/ Sokolov-2009_Biochronostratigraphy.pdf) (in Russian).

21. Sokolov B.S. On the model of bio stratigraphic boundary. Historical Geology. Results and prospects. Ed. by E.E. Milanovsky. 272 p. (Moscow: Publishing house of Moscow State University, 1987) (in Russian).