Наука Плоского мира. Книга 3. Часы Дарвина - [12]

И циркон не исключение.

Цирконий является 40-м элементом периодической таблицы, а циркон – это его силикат. Он встречается во многих горных породах, но, как правило, в таких мелких количествах, что его просто игнорируют. Он чрезвычайно тверд – хоть и уступает алмазу, но превосходит по твердости даже самую прочную сталь. Ювелиры иногда используют его как алмазозаменитель.

Циркон присутствует в составе большинства пород, но для нас важнее всего то, что он содержится в граните – магматической породе, которая поднимается из расплавленных слоев из-под земной коры, проложив себе путь сквозь осадочные породы, отложившиеся под воздействием ветра и воды. Циркон образуется в граните, затвердевающем на глубине 20 километров. Его кристаллы и вправду очень малы – их диаметр в среднем составляет всего 1/10000 дюйма (2 микрона).

За последние несколько десятилетий мы узнали, что наша, казалось бы, стабильная планета на самом деле весьма изменчива. Материки перемещаются по поверхности на гигантских «тектонических плитах» толщиной в 100 километров, плавающих в жидкой мантии. И иногда сталкиваются друг с другом. В среднем они передвигаются примерно на 2 сантиметра в год, а по геологическим меркам это большая скорость. Северо-запад Шотландии был частью Северной Америки, пока Северо-Американская плита не столкнулась с Евразийской; при их разделении часть Америки осталась, сформировав Мойнский надвиг. При столкновении плиты наезжают друг на друга, что зачастую приводит к образованию гор. Самые высокие на сегодня горы на Земле, Гималаи, образовались, когда Индия столкнулась с материковой Азией. Они продолжают расти и в наше время на 1,3 сантиметра в год – правда, выветриваются еще быстрее, – так как Индия по-прежнему дрейфует на север.

Как бы то ни было, гранит, залегающий в глубине Земли, может подняться наверх при столкновении континентальных плит, чтобы появиться на поверхности в виде горной гряды. Благодаря своей твердости он сохраняется, когда выветриваются более мягкие осадочные породы, которые его окружают. Но в конечном итоге выветривается даже гранит, и тогда горы разрушаются. Кристаллы циркона еще тверже и не поддаются воздействию атмосферных условий, а отделяются от гранита и, попадая на берег благодаря рекам и ручьям, откладываются на песчаных пляжах, чтобы включиться в следующий слой осадочных пород.

Циркон же отличается не только высокой твердостью, но и химической устойчивостью – как правило, он не вступает в химические реакции. Когда образуется осадочное отложение, кристалл циркона погружается в формирующуюся породу и становится сравнительно невосприимчивым к повышению температуры и давления. Даже когда порода сильно нагревается и меняет свою химическую структуру, кристалл циркония сохраняется. В качестве своей единственной уступки экстремальной окружающей среде он создает на своей поверхности новый слой – что-то вроде кожицы. Эта «кайма», как ее называют, имеет примерно тот же возраст, что и окружающая ее порода, внутреннее же ядро гораздо старше.

Затем процесс может повториться. Ядро циркона с новой каймой может выдавить на поверхность вместе с окружающей его породой, и в итоге образуется новая горная гряда. Когда эти горы выветрятся, циркон может вернуться в глубь Земли, покрывшись новой каймой. А затем третьей, четвертой… если возраст дерева можно определить по кольцам, то по кайме циркона можно проследить за процессами горообразования и эрозии. Отличаются они тем, что кольцо в разрезе ствола дерева соответствует одному году, а кайма кристалла циркона – геологическому циклу, который обычно длится сотни миллионов лет. Но если по ширине годичного кольца можно узнать климат соответствующего ему года, то и цирконовая кайма сообщает нам об условиях геологического цикла.

Благодаря одному такому удачному совпадению – которое Пейли расценил бы как деяние десницы Божьей, а мы сейчас воспринимаем как неизбежное следствие истинного богатства вселенной (да, мы в курсе, что и он мог бы прийти к такому выводу), – атом циркония имеет такой же электрический заряд и примерно такой же размер, что и атом урана. Поэтому урановые примеси легко могут попасть в кристалл циркона. Для науки это хорошо – ведь уран радиоактивен. Со временем он распадается, превращаясь в свинец. Измерив соотношение урана и свинца, мы можем оценить, сколько времени прошло после образования той или иной части кристалла циркона. Таким образом, мы имеем мощный измерительный инструмент – геологический секундомер. А также простое предсказание, подтверждающее гипотезу о том, что кристаллы циркона образуются в несколько этапов – то есть что ядро является его старейшей частью, а следующие друг за другом каймы, соответственно, моложе в порядке отдаленности от ядра.

Скажем, типичный кристалл имеет четыре слоя. Возраст ядра составляет 3,7 миллиарда лет, второго слоя – 3,6 миллиарда, третьего – 2,6 миллиарда, а четвертого – 2,3 миллиарда. Таким образом, в обычном «камне» мы обнаруживаем свидетельства геологических циклов продолжительностью от 100 миллионов до миллиарда лет. Их хронология согласуется с порядком, в котором, предположительно, происходили отложения кристалла. Если общий сценарий, намеченный геологами, ошибочен, то для его опровержения хватит одной-единственной песчинки. Конечно, это еще не доказывает существование огромных геологических циклов: такие выводы делаются на основе других доказательств. Наука – она как кроссворд.