Ледниковая эпоха — это сегодня хорошо знакомый всем термин, практически общеизвестное понятие нашей культуры. Но еще два столетия назад лед не считали важным геологическим агентом эрозии и транспортировки материала. Затем за признание ученым обществом по очереди боролись приверженцы трех догм: потопа, дрифта (разноса льдинами) и материкового оледенения. Всемирный катаклизм медленно заменялся непрерывным процессом, действие которого еще наблюдается в настоящее время, — униформизм против катастрофизма под новыми знаменами. Прогресс наступил, только когда удалось свергнуть догму.
Концепция потопа (дилювиальня гипотеза) в том смысле, что огромные наводнения опустошали сушу и оставляли после себя морские раковины, восходит по меньшей мере к Анаксимандру (VI в. до н.э.) и, немного позднее, Ксенофану, но расцвета эта концепция достигла в христианском мире, поскольку различные аномалии объясняли библейским Потопом. Однако дилювиальная гипотеза в строгом смысле — это более позднее изобретение.
В начале прошлого века натуралисты всей Европы были озадачены странными поверхностными отложениями, для которых, казалось, необходимо было какое-то особое объяснение. Инородные глыбы пород весом в десятки тонн и достигающие нескольких метров в диаметре, не похожие ни на какие породы, залегающие поблизости, встречались на склонах и даже на вершинах холмов. При этом иногда одна глыба располагалась на другой или они лежали в руслах рек, как будто их переместили сильнейшие наводнения. В низменностях были широко развиты отложения «тилла» (валунной глины) —водонепроницаемого неслоистого грунта, который содержит также похожий набор экзотических пород самых разных размеров: от гравия величиной с горошину до крупных валунов. Там присутствовали и ритмично-слоистые, иногда волнистые слои глин, алевритов и песков, содержащих подобный же набор экзотических галек и даже валунов. В зоне речных террас на них залегают обычные аллювиальные отложения, явно образовавшиеся в результате паводков современных рек, и некоторые из этих осадков содержат ископаемые растения или ископаемых животных современного типа. Что же это за необычные доаллювиальные («дилювиальные») образования и какой процесс отложил их там?
В Англии, где буквальная вера в тексты Бытия была самой прочной и лидерами в геологии были их преподобия Кидд, Баклэнд, Конибер и Седжвик, ответ был очевиден. Это было явное доказательство Всемирного потопа, затопившего Англию и погрузившего ее до глубин примерно 1500 м, а Альпы — почти до 3000 м. Сильнейшие течения сметали все на своем пути и оставили крупные и мелкие обломки, выбросив их на берег, где они, наконец, отложились в сотнях миль от своего источника. Этот Потоп соответствует последнему наводнению Кювье. Христианские богословы утверждали, что хотя в рассказе Моисея не упоминается о более ранних потопах, это не исключает их. Многие, кто признавал доказательность полевых данных о всеобщем наводнении, тем не менее возражали против их корреляции с моисеевым потопом.
Уильям Баклэнд (1784—1856), закончив курс богословия, стал читать в Оксфорде лекции по минералогии (в 1813 г.) и геологии (в 1818 г.). Как божья искра и мастерство Вернера во Фрайберге, так и обаяние Баклэнда и его искусство чтения лекций привлекали множество талантливых людей. Баклэнд исследовал осадочные отложения в европейских пещерах, содержащие кости львов, слонов, носорогов, гиппопотамов и гиен (но не человека), сохранившиеся только в пещерах, потому что неистовство Потопа смыло их с поверхности Земли. Изучив перекрывающие отложения, он сделал вывод, что Потоп не мог произойти раньше чем 5000 лет назад (число, которое хорошо согласуется с подсчетом архиепископа Джеймса Ашера, сделанным в 1650 г., что Земля была сотворена в году 4004 до н.э., а Потоп произошел в 2349г. до н.э.). Коллега Баклэнда по Кембриджскому университету профессор геологии Адам Седж- вик (1785—1873) подчеркивал, что это было совершенно независимым доказательством правдивости Священного писания.
Но многие сомневались в том, что воды потопа, даже весьма сильного, способны были перенести столь гигантские валуны и так далеко от их источника. Фон Бух показал, что экзотические глыбы, рассеянные по равнинам Германии и Польши, были принесены из Скандинавии. Валуны норвежского ларвикита — красивой и весьма специфической породы, пользовавшейся популярностью как материал для облицовки зданий, — были обнаружены даже вдоль побережья Йоркшира. Уже в 1780г. Иван Лепехин (1740—1802), русский врач, установил, что инородные глыбы на равнины северо-западной России переместил лед. В 1815г. Джон Плейфер писал, что ледник, который перенес на своей поверхности огромные валуны, — это единственный известный нам агент, способный перемещать их на такое расстояние. Кроме того, на юге Франции были обнаружены ископаемые остатки фауны арктического типа, например северных оленей н полярных птиц, что означало холодный климат в широтах на половине расстояния до экватора. Следовательно, логично было предположить, что огромные эрратические глыбы (от лат. еггаtus — заблудившийся) были разнесены по всей территории Англии и на такие большие пространства в Западной Европе таявшими айсбергами. Так дилювиальная теория уступила место теории ледникового дрифта.
Определенные проблемы, вызывавшие недоумение, еще оставались. Огромные валуны гранитов и кристаллических сланцев на юго-восточных склонах гор Юра были совершенно чужды известнякам и глинистым сланцам этого региона, но они напоминали породы, выходящие на поверхность в расположенных напротив Альпах, в противоположном борту долины Роны и на Швейцарской равнине. Жан Андре де Люк предположил, что они были переброшены примерно на 100 км через долину давлением воздуха, когда в результате опускания суши подверглись сжатию глубокие пещеры! Знаменитый альпинист и натуралист Орас Бенедикт де Соссюр (1740—1799) заметил, что разные типы валунов были связаны с их материнскими породами в расположенных напротив Альпах направлениями долин и что для переноса валунов требовались катастрофические наводнения; при этом подразумевалось, что стремительное течение занесло некоторые валуны на 1000 м вверх к местам их залегания! Геттон предполагал, что перемещение валунов произошло до того, как Рона выработала свою долину, когда Альпы были намного выше и их покрывал лед (высокие пики Альп, такие, как Монблан, явно представляли собой образовавшиеся под действием эрозии останцы гораздо более обширных массивов), и все инородные валуны, обнаруженные в горах Юра, соскальзывали вниз по склонам Альп, переносимые ледниками, туда, где они находятся теперь.
Б.Ф.Кун в 1787г. описал перенесенные ледником Гриндельвальд в Швейцарии обломки пород к месту их отложения как морену и ее конец; затем он проследил древние морены и понял, что прежде ледник распространялся вниз по долине намного дальше. Проведенное Куном изучение альпийских ледников было расширено де Соссюром, а позднее — другим отважным альпинистом Ф.Ж.Юги.
В сельском фольклоре содержатся правдоподобные, хотя часто и обманчивые объяснения всех природных явлений, но альпийские крестьяне, жившие триста лет назад, далеко опережали своих эрудированных современников, зная от своих отцов, что сами ледники нагромождали гряды валунов у своих концов. Поэтому было вполне естественным открытие швейцарского охотника за сернами Жан-Пьера Перродена. В 1815г. он обнаружил, что современные альпийские ледники представляют собой лишь сократившиеся в размерах остатки прежних более обширных ледяных массивов. Постепенно спускаясь ниже современных морен этих ледников, он проследил ряд более древних морен на более низких уровнях далеко вниз по долине. Он убедил в этом поначалу скептически настроенного инженера Игнация Венеца, который затем продолжал исследование в течение следующих десяти лет, пока не смог объявить в 1829 г., что ледниковый покров, образовавшийся в Альпах, покрывал Швейцарскую равнину в виде слоя толщиной более 1000 м. Расширяясь вверх на горы Юра и распространяясь на другие части Европы, он и сгружал породы Альп на больших расстояниях как в длину, так и в ширину при таянии льда. Так началась цепная реакция от швейцарского фольклора к Перродену, сломившему сопротивление Венеца, который в свою очередь убедил Шарпантье, тот — Агассица и Баклэнда, и наконец удалось победить установившееся общее мнение.
Удивительное предположение Венеца встретило слабую поддержку и вызвало множество насмешек. Жан Шарпантье (1786—1855), директор соляных шахт возле Бе в долине Роны к юго-востоку от Женевского озера, тоже вначале принял его скептически (и даже сопровождал Венеца в экскурсиях, чтобы помочь своему другу освободиться от сумасшедших идей). Но затем он полностью признал доводы Венеца. Составляя карты ледниковой штриховки и бороздок на сложенном коренными породами ложе ледника, прослеживая гряды морен и пути перемещения отдельных типов эрратических валунов до материнских пород, он изучил в деталях линии течения льда. Шарпантье, в свою очередь, тоже в общем встречал одни насмешки, и один из его старых друзей, блестящий молодой швейцарский натуралист Жан Луи Родольф Агассиц (1807—1873), сопровождавший Шарпантье в поле, чтобы указать ошибочность его наблюдений, лишь сам убедился в том, что Шарпантье, а до него Венец были правы.
В течение следующих 30 лет Агассиц вел кампанию в защиту оледенения в Европе, Англии и Северной Америке с усердием миссионера. Он отстаивал идею единого огромного ледового покрова, простиравшегося от Арктики до Франции и через Канаду прямо на территорию США, хотя впоследствии стало ясно, что лед наступал из нескольких центров. Как обычно и происходит с новой научной концепцией, сопротивление и диффамация сначала были почти всеобщими. Фон Гумбольдт из добрых побуждений и уважения к превосходной опубликованной работе Агассица об ископаемой рыбе советовал ему отказаться от этих диких умозаключений и вернуться к анатомии. Карл Шнмпер. бывший школьный товарищ Агассица, принял концепцию оледенения и придумал ей название Eiszeit (ледниковая эпоха).
Продвижение ледниковой теории с 1830-х до 1860-х годов было таким же, как теории дрейфа континентов сто лет спустя. Заклэнд, главный приверженец дилювиальной теории, а затем теории ледникового дрифта, сначала был осторожен, но в конце концов данные полевых наблюдений убедили его, и он стал преданным сторонником Агассица. Фон Бух, уже достигший почтенного возраста, оставался непримиримым противником этой теории до самой смерти (в 1853 г.). Мурчисон твердо придерживался дрифтовой теории и лишь в последние годы жизни допускал ограниченную роль материкового льда. Лайеля долго не удавалось убедить, и он, как и Дарвин, придерживался дрифтовой теории почти до конца жизни. Дж. Б. Гриноу (1778—1855), который основал Лондонское геологическое общество и был первым его президентом, оставался убежденным противником этой теории и высказывался о ней с едким сарказмом. Однако хотя Гриноу играл огромную роль в общественном, политическом и административном аспектах науки и обладал преувеличенным самомнением, в научном мышлении он был посредственностью и среди прочего помешал публикации Лондонским геологическим обществом новаторской геологической карты Уильяма Смита, опубликовав собственную тривиальную карту. Уильям Хьюэлл, профессор минералогии в Кембридже, утверждал, что для возникновения ледниковой эпохи, вероятно, необходимо было резкое уменьшение теплового потока из недр Земли и в дальнейшем его возвращение к нормальному уровню, что с точки зрения физики невозможно. (На самом деле внутреннее тепло оказывает на климат незначительное влияние, и тепловой поток в покрытых льдами полярных регионах мало отличается от теплового потока в тропиках.)
После десятилетий язвительных споров Агассиц не изменил своих убеждений. К середине 1870-х годов произошел переворот во всем научном мире, остались лишь немногие упрямые консерваторы, которые в конце концов все-таки приняли эту теорию*. Материковое оледенение, о котором всего столетие назад никто и не думал, было принято как еще один уверенный шаг на пути к познанию нашей планеты (рис. 7). Как ни странно, Агассиц в то же самое время стал убежденным противником дарвиновской эволюции.
Рис. 7. Отступание последнего оледенения в Северо-Западной Европе. Внешняя пунктирная линия показывает максимальное распространение ледового по-крова более 20 000 лет назад, а внутренние пунктирные линии отмечают край льда в более поздние эпохи (по Боултону, Смиту, Джонсу и Ньюсаму).
Признание достоверности плейстоценового оледенения поставило вопрос, впервые ли Земля испытала такое изменение климата. В 1852г. Уильям Томас Блендфорд (1832—1905) из Геологической службы Индии в сотрудничестве с двумя другими геологами, его братом Генри и У. Теоболдом, отнес за счет ледникового переноса валунный слой Талчир возрастом 300 млн. лет, лежащий в основании пермских слоев Индии; позже они установили, что этот слой залегает на коренных породах со следами ледниковой штриховки. Блендфорда пригласили в Австралию, где он также подтвердил пермско-карбоновое оледенение, и вслед за этим подобные открытия были сделаны в Южной Африке и Южной Америке. Тем временем в 1855г. сэр Эндрю Рамсей (1814—1871), директор Британской геологической службы, сообщил о признаках древнего оледенения в Англии. Впоследствии во многих странах были обнаружены свидетельства обширного оледенения, происшедшего до начала палеозойской эры.
Рамсей, по-видимому, первым показал, что плейстоценовая ледниковая эпоха состояла по меньшей мере из двух оледенений, разделявшихся продолжительным межледниковым периодом, когда было не менее тепло, чем сейчас. В результате детальных полевых работ в Европе и Северной Америке в конце XIX и в первой половине XX в. удалось выявить и детально изучить последовательность по крайней мере из четырех эпох оледенения за последний миллион лет: гюнцское оледенение; межледниковье, продолжавшееся около 150 000 лет; миндельское оледенение; «долгое» межледниковье продолжительностью примерно 300 000 лет; рисское оледенение; последнее межледниковье, длившееся около 75 000 лет, и затем наконец вюрмское оледенение, отступившее примерно 10 000 лет назад. В Америке была установлена подобная же последовательность оледенений с другими названиями — соответственно канзасское, небраскское, иллинойсское и висконсинское. Итак, мы с удовлетворением могли бы считать, что у нас есть еще 50 000 лет или около того, пока на нас надвинется следующее оледенение, т.е. достаточно времени, чтобы придумать, как спастись
Увы, в середине 1950-х годов нож гильотины упал — все это оказалось неверным. Выяснилось, что данные об оледенениях на суше безнадежно неполные, так как наступающие ледниковые покровы могли стереть данные о более ранних оледенениях и их не всегда возможно выявить по отложениям, сохранившимся на периферии ледниковой области. Но проф. Чезаре Эмилиани из Университета г.Майами обнаружил, что полная информация об оледенениях сохранилась в морских осадках. Не только существовавшие прежде температуры были надежно зафиксированы изменениями содержащихся в осадках изотопов кислорода (16O и 18О), но в осадочных фациях запечатлелось и состояние самих ледников. Сначала Эмилиани попытался подогнать свои интерпретации к схеме оледенений, которая, по всеобщему мнению, была твердо установлена, но скоро он обнаружил, что оледенения (и межледниковья) были короче и гораздо более многочисленны — их было не 4, а 20! Ужаснее всего, что наше современное теплое межледниковье почти окончилось. Пока мир обеспокоен перспективой «ядерной зимы», мы можем внезапно обнаружить, что уровень моря понизился на 100 или более метров, так как на Европу, Азию и Северную Америку надвигается следующая ледниковая эпоха. Как сказал эссеист Альфа Большой Медведицы: «Молния грядет с небес! Мы стараемся спрятать лицо и получаем удар в поясницу!».
