Хто гори звів?

Хто гори звів?

Покоління губок, міріади бактерій і водоростей — справжні творці сучасної земної кори, включаючи накопичені запаси крейди, заліза і навіть золота.

На тлі безкрайнього монгольського степу гори виглядають особливо вражаюче. Стоячи біля підніжжя, мимоволі захоплюєшся колосальною силою земних надр, що звели ці хребти. Але вже на шляху до вершини в очі кидається тонкий візерунок, що вкриває скельні виступи. Це пористі скелети стародавніх губок-археоціат, справжніх будівельників гірського масиву.

Маленькі гіганти великого будівництва

Колись, понад півмільярда років тому, яскравим рифом вулканічного острова вони піднімались з дна теплого моря. Він загинув, вкритий шаром гарячого попелу — деяких археоціат навіть випалило, і в застиглому туфі збереглись порожнини. Однак багато остовів, ще за життя зрощених між собою і «вморожених» в породу звивистими прошарками морського цементу, залишаються на своїх звичних місцях і нині, коли моря тут давно немає. Кожен такий скелет менше мізинця. Скільки ж їх тут?

Знаючи об'єм невисокої гори (близько кілометра в діаметрі біля підніжжя і близько 300 м у висоту), можна підрахувати, що в її будівництві взяли участь близько 30 млрд губок. Це сильно занижена цифра: багато скелетів давно стерлись в порошок, інші повністю розчинились, не встигнувши вкритись захисними шарами осаду. І це лише одна гора, а на заході Монголії їх цілі хребти. Скільки ж часу пішло у невеликих губок на такий грандіозний «проект»?

А ось поруч інша скеля, менша, і не біла, вапнякова, а рудувато-сіра. Утворена вона тонкими шарами кременистих сланців, поруділих через окислення залізних домішок. Свого часу ці гори були морським дном, і якщо правильно розколювати вздовж шарів (бити сильно, але акуратно), то на поверхні розколу можна побачити міріади голочок і хрестиків по 3—5 мм. Це залишки морських губок, але, на відміну від суцільного вапняного скелета археоціат, їх основа утворена з окремих кремнієвих елементів (спікул). Тому, загинувши, вони розсипались, всіявши дно своїми «деталями».

Скелет кожної губки складався не менш ніж з тисячі «голок», на кожному квадратному метрі їх розсипано близько 100 тис. Нехитра арифметика дозволяє оцінити, скільки тварин знадобилось, щоб утворити 20-метровий шар на площі хоча б 200×200 м: 800 млрд. І це лише одна з височин навколо нас — і тільки пара грубих обчислень. Але вже з них видно, що чим дрібніші організми, тим більша їх міць: головні будівельники Землі — одноклітинні.

На суші, у воді і в повітрі

Відомо, що в кожному кубічному сантиметрі крейди міститься близько 10 млрд тонких вапняних лусочок планктонних водоростей кокколітофорид. Набагато пізніше від часів монгольських морів, в мезозойську і нинішню кайнозойську еру, вони спорудили крейдяні кручі Англії, російських Жигулів і інших масивів, вкрили дно всіх сучасних океанів. Масштаби їх будівельної діяльності вражають. Але і вони блякнуть у порівнянні з іншими перетвореннями, які здійснило на планеті її власне життя.

Солоний смак морів і океанів визначається присутністю хлору і натрію. Ні той ні інший елемент не потрібні морським істотам у великих кількостях, і вони накопичуються в водному розчині. Зате майже все інше — все, що виноситься річками і надходить з надр через гарячі донні джерела, — миттєво поглинається. Кремній беруть для своїх вигадливих мушель одноклітинні — діатомові водорості і радіолярії. Майже всі організми потребують фосфору, кальцію і, звичайно, вуглецю. Цікаво, що створення вапняного скелета (як у коралів або стародавніх археоціат) відбувається з виділенням вуглекислого газу, тому побічним результатом будівництва рифів став парниковий ефект.

Кокколітофориди поглинають з води не лише кальцій, але й розчинену сірку. Вона потрібна для синтезу органічних сполук, які підвищують плавучість водоростей і дозволяють їм триматись поблизу освітленої поверхні. Коли ці клітини відмирають, органіка розпадається, і леткі сполуки сірки випаровуються разом з водою, згодом беручи участь в утворенні хмар. В літрі морської води кокколітофорид може бути до 200 млн, і щорічно ці одноклітинні постачають в атмосферу до 15,5 млн т сірки — майже вдвічі більше, ніж наземні вулкани.

Сонце здатне дати Землі в 100 млн разів більше енергії, ніж власні надра планети. Завдяки фотосинтезу життя може розпоряджатись цими ресурсами, отримуючи силу, що перевершує можливості геологічних процесів. Звичайно, значна частка сонячного тепла просто розсіюється. Але все одно потік енергії, що виробляється живими організмами, в 30 разів перевищує геологічний. Життя контролює планету не менше 4 млрд років.

Сили світла, сили пітьми

Без живих організмів багато осадових порід не утворилось би зовсім. Мінералог Роберт Хейзен, який порівняв різноманітність мінералів на Місяці (150 видів), Марсі (500) і нашій планеті (більше 5000), зробив висновок, що поява тисяч земних мінералів прямо або побічно пов'язана з діяльністю її біосфери. Осадові породи накопичувались на дні водойм. Опускаючись на глибину, за мільйони і сотні мільйонів років залишки організмів утворили потужні відклади, які залишалось видавити на поверхню у вигляді гірських хребтів. Це відбувається за рахунок переміщення і зіткнення величезних тектонічних плит. Але й сама тектоніка не була б можливою без поділу гірських порід на свого роду «темну» і «світлу матерію».

До першої належать, наприклад, базальти, де переважають мінерали темних тонів — піроксени, олівіни, основні плагіоклази, а серед елементів — магній і залізо. Другі, такі як граніти, утворені мінералами світлих відтінків — кварцом, калієвими польовими шпатами, альбітовими плагіоклазами, багатими на залізо, алюмінієм і кремнієм. Темні породи щільніші за світлі (в середньому 2,9 г/см3 проти 2,5—2,7 г/см3) і утворюють океанічні плити. При зіткненні з менш щільними, «світлими» континентальними плитами океанські занурюються під них і переплавляються в надрах планети.

Найдавніші мінерали вказують, що першою з'явилась саме «темна матерія». Однак ці щільні породи не могли занурюватись самі у себе, щоб плити зрушили з місця. Для цього знадобилась «світла сторона» — мінерали, які в нерухомій корі Марса і Місяця якраз у дефіциті. Недарма Роберт Хейзен вважає, що саме живі організми Землі, перетворюючи одні породи на інші, зрештою призвели до накопичення «світлої матерії» плит. Звичайно, такого завдання ці істоти — здебільшого одноклітинні актиноміцети і інші бактерії — собі не ставили. Їх мета, як і завжди, полягала в пошуках їжі.

Чорна металургія океанів

Вивержене вулканами базальтове скло на 17% складається з заліза, і кожен його кубометр здатний прогодувати 25 квадрильйонів залізобактерій. Існуючи не менше 1,9 млрд років, вони вміло перетворюють базальт у «нанорешето», наповнене новими глинистими мінералами (в останні роки такий механізм отримує визнання під назвою біогенної фабрики глинистих мінералів). Коли така порода відправляється в надра на переплавку, з неї утворюються нові, «легкі» мінерали.

Ймовірно, залізні руди також є продуктом діяльності бактерій. Більше половини з них утворилось між 2,6 і 1,85 млрд років тому, і одна тільки Курська магнітна аномалія містить близько 55 млрд т заліза. Без життя вони навряд чи могли б накопичитись: для окислення і випадіння в осад розчиненого в океані заліза потрібний вільний кисень, поява якого в необхідних обсягах можлива лише за рахунок фотосинтезу.

Життя здатне вести «переробку» заліза і в темних, позбавлених кисню глибинах. Атоми цього металу, які виносяться підводними джерелами, захоплюються бактеріями, здатними окислювати двовалентне залізо з утворенням тривалентного, що осідає на дно зеленою іржею. Пару мільярдів років тому, коли на планеті кисню було ще дуже мало, таке відбувалось повсюдно, а сьогодні діяльність цих бактерій можна побачити в деяких бідних на кисень водоймах.

Дорогоцінні мікроби

Можливо, що і великі родовища золота не з'явились би без участі анаеробних бактерій, котрі не мають потреби у кисні. Основні поклади дорогоцінного металу (зокрема і в Вітватерсранді на півдні Африки, де розвідані запаси становлять близько 81 тис. т) сформувались 3,8—2,5 млрд років тому. Традиційно вважалось, що тутешні золоті руди утворились при перенесенні і перемиванні золотих частинок річками. Однак дослідження золота Вітватерсранда відкриває зовсім іншу картину: метал «добули» стародавні бактерії.

Дивні вуглецеві стовпчики, обрамлені частинками чистого золота, Дітер Хальбауер описав ще в 1978 році. Довгий час його відкриття не привертало великої уваги, поки мікроскопічний і ізотопний аналіз рудних зразків, моделювання рудоутворення колоніями сучасних мікробів та інші розрахунки не підтвердили правоту геолога. Мабуть, близько 2,6 млрд років тому, коли вулкани насичували атмосферу сірководнем, сірчаною кислотою і сірчистим газом з парами води, кислотні дощі розмивали породи, що містили розсіяне золото, і виносили розчини на мілководдя. Однак сам дорогоцінний метал надходив туди у вигляді найнебезпечніших для будь-яких живих істот сполук, подібних до ціанідів.

Відводячи загрозу, мікроби «знезаражували» воду, відновлюючи токсичні солі золота до органометалевих комплексів чи навіть до чистого металу. Блискучі частинки осідали на бактеріальні поселення, формуючи зліпки багатоклітинних ланцюжків, які сьогодні можна розглянути за допомогою скануючого електронного мікроскопа. Мікроби і зараз продовжують брати в облогу золото — цей процес спостерігається, наприклад, в гарячих джерелах Нової Зеландії, хоча і в дуже скромних масштабах.

І Вітватерсранд, і, ймовірно, інші родовища того ж віку стали наслідком життєдіяльності бактеріальних угруповань в безкисневій атмосфері. Курська магнітна аномалія і близькі до неї залізорудні родовища були складені на початку кисневої епохи. Однак більше родовища такого масштабу не з'являлись і навряд чи колись почнуть складатись знову: склад атмосфери, гірських порід і вод океану відтоді багато разів змінився.

Але за цей час змінились і незліченні покоління живих організмів, і кожне з них встигло взяти участь у глобальній еволюції Землі. Зникли зарості морських губок і деревовидних хвощів суші, навіть стада мамонтів пішли в минуле, залишивши слід в геології. Настав час інших істот і нових змін всіх оболонок нашої планети — водної, повітряної і кам'яної.

X

Вхід

Завантажую...