Яков Кац - Геологи изучают планеты

Судить об этапах эволюции других планет земной группы и спутников планет-гигантов еще более трудно, так как выделение возрастных рубежей только по степени насыщенности поверхностей метеоритными кратерами не очень надежно. Вместе с тем даже сопоставление развития Земли, Луны, Меркурия и Марса позволяет установить некоторые общие закономерности, что представляет особый интерес для целей сравнительной планетологии.

Первым этапом эволюции для небесных тел было становление первичной коры континентального типа. На рубеже около 4 млрд. лет проявилась "тяжелая бомбардировка", причины которой, включая вероятную синхронность этого события, еще нуждаются в своем объяснении. Если предположить, что метеориты астероидных размеров происходили из остаточного роя протопланетного вещества, то трудно объяснить синхронность событий для разных небесных тел с совершенно различными массами. Более того, непонятно, почему наиболее крупные метеориты осуществили бомбардировку поверхности на заключительной стадии аккреции. И почему, наконец, этап "тяжелой бомбардировки" так сильно отстал от формирования небесных тел, более чем на 0,5 млрд. лет. Заманчиво предположить, что "тяжелая бомбардировка" связана с галактическими процессами более общего порядка, приведшими к резкому изменению орбит значительной части астероидов в Солнечной системе, или даже с прохождением Солнечной системы через район Галактики, насыщенный астероидами. Но все это не более чем гипотезы, тогда как решение этой важной планетологической проблемы — дело будущего.

Последующая эволюция небесных тел находилась в явной зависимости от их масс и запасов заключенной в них внутренней энергии. Поэтому на Земле продолжаются интенсивные тектонические движения, сопровождаемые сейсмичностью, вулканическими процессами, значительными поднятиями и опусканиями участков коры, медленными перемещениями литосферных плит. На Марсе эти процессы закончились сравнительно недавно, тогда как активная тектоническая деятельность на Луне и Меркурии завершилась на рубеже порядка 3 млрд. лет. При этом проявлении тектонической активности на других небесных телах, по сравнению с Землей, гораздо менее значительны. Правда, и в этой закономерности оказались свои исключения. Несмотря на небольшие размеры, спутник Юпитера — Ио (который лишь немного больше Луны) обладает активной вулканической деятельностью. Однако этот факт получил свое объяснение, так как на Ио имеет место приливный разогрев недр.

Во всяком случае, историческая планетология, которая только начинает развиваться, будет способствовать выделению этапов преобразования поверхностей и недр небесных тел, выявлять общие закономерности в их эволюции, помогая тем самым расшифровать и объяснить последовательность событий в геологической истории Земли, особенно на ранних стадиях развития.

Достижения в исследовании далеких планет с помощью космической техники за последние десятилетия привели к выдающимся открытиям. И эти открытия интересны тем, что они позволяют применить их к изучению самой Земли. Хотя в познании Земли в последние десятилетия также достигнут большой прогресс, здесь еще осталось немало нерешенных проблем. И как это ни кажется парадоксальным, именно исследования далеких планет оказывают существенное влияние на развитие геологической науки. Постараемся рассказать о том, как некоторые сугубо геологические проблемы предстают в сравнительно-планетологическом аспекте.

Одна из таких проблем — становление первичной коры Земли. В земных условиях решать ее трудно, так как сложные геологические процессы на протяжении миллиардов лет исказили первозданный лик Земли, неузнаваемо изменили первичные горные породы. Во всяком случае, мы пока не знаем пород с возрастом, превосходящим 4 млрд. лет. А на Луне такие породы встречаются достаточно часто. Несомненно, они должны присутствовать на Марсе и Меркурии. Интерес к древнейшим породам земной коры имеет и практическое значение. Поиски рудных месторождений становятся все более глубинными. Успешно осуществляется бурение Кольской сверхглубокой скважины. Может быть, в недалеком будущем в глубинах так называемого "базальтового" геофизического слоя земной коры обнаружатся такие породы, которые окажутся реликтами первичной коры. И не исключено, что они будут схожи с основными магматическими породами, слагающими лунные континенты. С другой стороны, совершенствование методов определения возраста горных пород показало, что известные древнейшие комплексы пород основного состава имеют еще больший возраст. Возможно, и это не является пределом. Во всяком случае, уже проводились работы, показавшие возможность принципиального сравнения древнейших комплексов земных пород основного состава и близких по составу пород лунных континентов.

На ранних этапах формирования континентальной коры Луны, Марса и Меркурия установлена большая роль метеоритной бомбардировки, завершившаяся так называемой "тяжелой бомбардировкой" телами астероидных размеров на рубеже 4 млрд. лет. По всем данным, аналогичные события в это же время должны были происходить и на Земле. К сожалению, аналоги круговых лунных морей в первозданном виде на Земле не сохранились. До последнего времени представления о подобной "лунной" или "марсианской" стадии в развитии Земли оставались сугубо гипотетическими. Положение несколько изменилось с внедрением в практику геологических работ материалов космических съемок, по которым и на Земле были выявлены гигантские кольцевые структуры, хотя и не очень отчетливые. Поперечники отдельных таких структур составляют многие сотни и даже тысячи километров. В виде округлых структур представлены из космоса крупный Анабарский массив и Прикаспийская впадина. Часто подобные структуры прослеживаются вне зависимости от тектонических элементов, охватывая, например, смежные части платформенных и складчатых областей. Высказывается предположение, что подобные структуры являются реликтовыми образованиями, непосредственно связанными с "тяжелой бомбардировкой". Последующая история Земли была более сложной по сравнению с другими планетами. Однако глубинный рисунок структуры, созданный в результате "тяжелой бомбардировки", мог в какой-то степени влиять на последующие геологические события. В этом мог проявляться принцип унаследованности в геологических преобразованиях. Глубинная неоднородность коры и верхов мантии предопределяла различия в проявлении процессов тепломассопереноса из недр Земли к ее поверхности. Не случайно, что некоторые крупные кольцевые структуры, выявленные на космическом изображении в ландшафте и растительности, не находят отражения в геологическом строении. По-видимому, они связаны с несколько повышенным тепловым потоком ввиду глубинной неоднородности коры. Это, в свою очередь, имеет важное практическое значение. Мы знаем, что часто рудные месторождения концентрируются в виде рудных районов или узлов изометричной формы. Они никак не укладываются в те зоны, которые соответствуют тектоническим. Более определенно в ряде областей они увязываются с крупными кольцевыми структурами, дешифрируемыми на космических снимках. Такие работы выполнены для Алдано-Становой области, Средней Азии, Балтийского щита и др. Напрашивается вывод о том, что древнейший кольцевой рисунок в структуре земной коры и верхней мантии мог контролировать последующий подъем в приповерхностные части магматических расплавов и рудоносных растворов. В этом направлении еще многое предстоит сделать, но уже первые исследования представляются вполне обнадеживающими.