Автор: Джунгли на полюсах, розовые моря, свободные от насилия подводные сады и миллиард лет прокрастинации.
1. Катархей: магма, громадная Луна и горячая атмосфера
- Когда: примерно 4,5 миллиарда лет назад.
Примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда Земля только сформировалась из протопланетного облака молекул, окружавшего молодое Солнце, она была очень горячей. А ещё её покрывала расплавленная лава. Одновременно с этим образовалась и ранняя атмосфера Земли — она состояла в основном из углекислого газа, водорода и водяного пара. Температура её была 230 °C, а плотность — 27 нынешних земных атмосфер. Как вы понимаете, это было не самое дружелюбное место.
Прибавьте к этому ещё и то, что примерно в то же время в новорождённое небесное тело врезалась планета размером с Марс, которую астрономы назвали Тейей. Кусок Земли при этом оторвался и сформировал Луну. Поначалу горячий спутник находился очень близко к нашей планете — на расстоянии около 22 тысяч километров. Для сравнения: сейчас до него 384,4 тысячи километров.
Из-за этого Луна в небе казалась гигантским огненным шаром. Но жизни на Земле тогда не было, поэтому оценить зрелище было некому.
Примерно за 5 миллионов лет океан магмы, покрывавший всю планету, остыл, и сформировалась земная кора. В то же время образовались первые океаны с жидкой водой — из водорода и кислорода, выделившихся из мантии.
И да, несмотря на температуру в 200 °C, вода оставалась жидкой из-за высокого атмосферного давления. А день на Земле тогда длился всего 6 часов — так быстро она крутилась сразу после столкновения с Тейей.
2. Ранний архей: оранжевый воздух и фиолетовые моря
- Когда: ранний архей, 3,8–2,5 миллиарда лет назад.
Многие знают выражение, что Земля — это «бледно-голубая точка», принадлежащее астрофизику Карлу Сагану. Но давным-давно, где-то 3,8 миллиарда лет назад — в эон, названный археем, наша планета была совсем не такой.
В те далёкие времена Землю уместнее было бы называть Водой, потому что на поверхности ещё не было суши. Древние континенты пока не выступили из-под океанических вод — наружу торчали разве что горячие вулканические острова. Извергаемые ими газы помогали создавать молекулы всё большей сложности, и, скорее всего, именно вулканам мы обязаны зарождением жизни. Точнее, бактериям и прочим одноклеточным, обитавшим на мелководье и покрывавшим камни так называемыми микробными матами, иначе говоря — наростами.
Кислород в атмосфере тогда составлял менее 0,001% от нынешнего уровня, и воздух в основном состоял из углекислого газа, азота и метана. Это значит, что Земля в те далёкие времена из космоса смотрелась бы не бело-голубой, как сейчас, а оранжевой. Примерно как спутник Сатурна Титан. Собственно говоря, именно поэтому учёные предполагают, что на нём тоже может зародиться простейшая жизнь.
Но это ещё не всё. Молекулярные биологи считают, что в этот же период — где-то между 3,5 и 2,4 миллиарда лет назад — в океанах Земли бешено размножались самые ранние фотосинтетические формы жизни. И имели они в своей основе не сложный современный хлорофилл, который придаёт зелёную окраску, а более простой и эффективный ретиналь, имеющий пурпурный цвет. И населённые этой жизнью моря и океаны имели фиолетовый оттенок.
3. Скучный миллиард: чёрные, красные и розовые океаны
- Когда: 1,8 миллиарда лет (начало статерия) — 720 миллионов лет (конец тония) назад.
Фиолетовый — не единственный странный цвет, в который окрашивались океаны нашей планеты за всю её долгую историю. 1,8 миллиарда лет назад на ней начался период, который учёные называют «Скучный миллиард», «самое скучное время в истории Земли» или «Средние века Земли». Названия эти говорящие: на протяжении 1,08 миллиарда лет на планете просто не происходило ничего особенно интересного с точки зрения науки.
Климат был чрезвычайно стабильный — ни похолоданий, ни потеплений. Эволюция живых организмов шла ни шатко ни валко: в океанах главенствовали цианобактерии, производящие кислород, да красные водоросли. На поверхности жизни не было вовсе — разве что какие-нибудь бактерии да протолишайники.
Даже продолжительность суток во время Скучного миллиарда оставалась неизменной и составляла примерно 19 часов.
Тем не менее некоторые интересные для стороннего наблюдателя вещи тогда всё-таки происходили. Например, в самом начале Скучного миллиарда из-за обильного отложения железа в водах океаны приобрели красный цвет. Позже расплодившиеся в них анаэробные цианобактерии, использовавшие сероводород вместо кислорода, заставили жидкость стать тёмно-бирюзовой, а в некоторых местах — с молочно-бирюзовым оттенком. Это разноцветное безобразие назвали океаном Кэнфилда — в честь геохимика, описавшего его.
Следует сделать ремарку: скучным миллиард был только для учёных, его исследовавших. Для эукариотов — простейших клеток, населявших тогда Землю, он был как раз таки не скучным, потому что в течение него они изобрели… половое размножение. И поэтому под конец этого периода они начали бешено эволюционировать — да так, что взяли и дифференцировались на царства растений, животных и грибов.
Как видите, даже самое унылое время можно провести с пользой.
4. Криогений: ледники на экваторе
- Когда: 720–635 миллионов лет назад.
Даже не интересующиеся палеонтологией люди слышали про ледниковый период, когда по заснеженным тундрам бродили мамонты и шерстистые носороги. Это был период плейстоцена, начавшийся 2,6 миллиона лет назад и закончившийся 11,7 тысячи лет назад.
Но в истории планеты были и куда более серьёзные заморозки, которые не пережил бы никакой мамонт — если бы он тогда, конечно, существовал. Примерно 720 миллионов лет назад Земля вступила в криогенный период, названный так потому, что тогда на её поверхности было холодно. Зверски холодно. В атмосфере планеты понизилось содержание углекислоты, парниковый эффект пошёл на убыль, и глобальная температура была столь низкой, что на экваторе климат стал как в современной Антарктике.
Учёные даже придумали название для нашей планеты того периода — Земля-снежок.
Ситуацию усугубляло высокое альбедо льда — то есть способность отражать солнечное излучение. Чем больше на планете появлялось ледников, тем больше солнечного света отправлялось обратно в космос. И со временем Земля охладилась так, что превратилась в один сплошной снежный ком. Впрочем, на жизни обитателей планеты того времени это никак не сказалось, потому что суша тогда ещё была необитаемой, а все живые организмы ютились на дне океанов.
Криогений закончился из-за роста вулканической активности. Вулканы выбрасывали очень много CO2 в атмосферу — в 13 раз больше, чем люди. Парниковый эффект вернулся, и планета оттаяла.
5. Эдиакарский период: райский сад, в котором не было насилия
- Когда: около 635–538,8 миллиона лет назад.
В современной биосфере планеты существуют хищники и травоядные животные, а также паразиты и падальщики. Одни едят других, а их, в свою очередь, потребляют третьи. И кажется, что так было всегда.
Но более 500 миллионов лет назад на Земле не было хищничества — эволюция просто ещё не создала такой концепции. И самые разные животные жили в мире друг с другом, не нападая и не поедая себе подобных. Впрочем, у учёных есть определённые сомнения, были ли вообще обитатели Земли тех времён животными. Возможно, тогда существовали лишь грибы, лишайники, водоросли или вовсе колонии микроорганизмов.
На поверхности планеты жизни ещё не было, а вот на дне океанов она била ключом. Странные существа паслись на обширных полях, заселённых фотосинтезирующими цианобактериями, — эти угодья палеонтологи прозвали Садами Эдиакары. В воде плавали медузы, а на дне жили морские грибы и актинии.
Но самые странные создания тех времён и вовсе были не похожи ни на одно из современных. Например, дикинсонии — плоские мягкотелые существа овальной формы, достигавшие 1,4 метра в длину и напоминавшие одеяло, ползали по дну и подчищали бактериальные маты. Так называют колонии цианобактерий, на вид — плёнки зеленоватой плесени. Или чарния — организм неясной природы, напоминавший лист с зигзагообразно расположенными сегментами. Её длина достигала 66 сантиметров, чарния фильтровала питательные вещества из воды.
Несмотря на то, что чарния росла на дне, учёные практически уверены, что это не водоросль, а именно животное. Просто очень странное.
Ещё интересный представитель фауны — инария. Это существа, произраставшие на дне моря и напоминавшие луковицу чеснока длиной до 12 сантиметров.
Живности в эдиакарских садах было полно, но хищников среди них не наблюдалось. У жителей Земли тех времён не было ни когтей с клыками — тогда ещё никто просто не додумался разрывать кого-то другого на части, ни панцирей и шипов: если хищников нет, зачем иметь механизмы защиты?
Но в начале раннего кембрия распад суперконтинентов, повышение уровня моря и изменение состава атмосферы спровоцировали кризис питательных веществ. Появились хищные животные — в частности, морские членистоногие — и сожрали беззащитных мягкотелых предшественников из Садов Эдиакары.
6. Силурийский и девонский периоды: царство восьмиметровых грибов
- Когда: 443,8–358,9 миллиона лет назад.
Современные грибы — довольно скромные ребята. Конечно, они могут иметь просто громадные мицелии, разрастающиеся на корнях деревьев, но вот наземные плодовые тела у них довольно маленькие.
Однако где-то 400 миллионов лет назад планета принадлежала прототакситам — древним гигантским грибам, которые были самыми большими наземными живыми организмами своего времени. Они не были похожи на современных собратьев, так как имели только ножки, без шляпок.
Грибы-прототакситы достигали 1 метра в толщину и 8,8 метра в высоту. Они росли не только вверх, но и в ширину, отчего приобретали кольца, как у современных деревьев.
К слову, о деревьях: их тогда ещё не было. Самое раннее растение куксония, например, достигала в высоту жалких 6 сантиметров. А более развитая барагванатия со своими 20 сантиметрами возвышалась над лесами из мха, покрывавшего всю землю. Сущая мелочь рядом с восьмиметровым мухомором, правда? Однако со временем растения приобрели преимущество над грибами, потому что умели фотосинтезировать, и вытеснили прототакситы.
7. Граница пермского и триасового периодов: самый смертоносный и вонючий период в истории
- Когда: 251,9 миллиона лет назад.
В конце пермского периода произошло самое страшное вымирание в истории Земли. На тот свет отправились аж 81% морских и 70% наземных позвоночных видов, а также бесчисленное количество насекомых. В число пострадавших вошли трилобиты — морские членистоногие, родственники нынешних мечехвостов и мокриц, многие прарептилии, звероящеры, амфибии, гигантские стрекозы метровой длины и множество других удивительных животных.
И последние деньки всех этих почивших зауропсидов и терапсидов были совсем, совсем не весёлыми.
Дело в том, что в конце пермского периода начали резво размножаться одноклеточные под названием Methanosarcina. Учёные полагают, что это произошло из-за удачной мутации, позволившей этим ребятам переваривать ацетат. Плюс в Сибири выросла вулканическая активность, а она, в свою очередь, создала благоприятные условия для этих микробов.
Methanosarcina в процессе своей жизнедеятельности производили чудовищное количество метана и сероводорода. Вода в океане стала кислой и непригодной для жизни большинства организмов, накопление углекислоты и метана привело к мощнейшему парниковому эффекту, а количество кислорода резко упало. Но самым отвратительным был выделяемый бактериями сероводород. Это то самое вещество, которое придаёт запах тухлым яйцам.
С точки зрения палеонтологии пермское вымирание длилось относительно недолго — всего 50 000 лет или меньше. Потом вулканическая активность упала, численность бактерий Methanosarcina сократилась, и газы подвыветрились. Но всё же 50 000 лет планета Земля пахла так себе.
8. Меловой период: зелёные леса в Арктике и Антарктике
- Когда: 145–66 миллионов лет назад.
В наши дни что за Северным, что за Южным полярным кругом жизнь довольно тяжёлая и безрадостная. Ужасно холодно, кроме каких-нибудь лишайников растительности нет. На севере белые медведи, на юге — пингвины, вот и всё биоразнообразие.
Но в эпоху динозавров полюса нашей планеты были настоящими курортами. В те времена в атмосфере было в 2,5 раза больше углекислого газа. Он превращал планету в эдакий гигантский парник, и средняя температура на Земле была выше на добрый десяток градусов. Полярные шапки отсутствовали, а уровень моря был выше где-то на 170 метров.
Антарктика была покрыта густыми лесами, примерно соответствующими современному южному умеренному дождевому лесу какой-нибудь Австралии. В болотах на ныне замёрзшем континенте плескались лягушки, практически неотличимые от современных. Средняя годовая температура на континенте составляла 15–21 °C, а на самом южном полюсе не опускалась ниже 13 °C. В Арктике тоже процветали лиственные леса, и практически у самого полюса жили динозавры и крокодилы.
