Джон Джоли

«Время рождения мира и другие научные эссе»

Страница 1 из 9 · 54 733 зн. · 63 мин. чтения

ВРЕМЯ РОЖДЕНИЯ МИРА И ДРУГИЕ НАУЧНЫЕ ЭССЕ

автор:

ДЖ. ДЖОЛИ, магистр искусств, доктор естественных наук, член Королевского общества, ПРОФЕССОР ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ В ДУБЛИНСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

E. P. DUTTON AND COMPANY 681 ПЯТАЯ АВЕНЮ, НЬЮ-ЙОРК

Produced by Hugh Rance, 2005

Обложка

Титульный лист

СОДЕРЖАНИЕ

I. ВРЕМЯ РОЖДЕНИЯ МИРА ————————————————— 1

II. ДЕНУДАЦИЯ ———————————————————————— 30

III. ИЗОБИЛИЕ ЖИЗНИ ——————————————————— 60

IV. ЯРКИЕ ЦВЕТА АЛЬПИЙСКИХ РАСТЕНИЙ ————— 102

V. ГЕНЕЗИС ГОР ——————————————————————— 116

VI. СТРУКТУРА АЛЬП ——————————————————— 146

VII. ИНЫЕ РАЗУМЫ, КРОМЕ НАШЕГО —————————— 162

VIII. ЛАТЕНТНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ———————————— 202

IX. ПЛЕОХРОИЧНЫЕ ГАЛО ————————————————— 214

X. ПРИМЕНЕНИЕ РАДИЯ В МЕДИЦИНЕ —————————— 244

XI. КАТАНИЕ НА КОНЬКАХ ————————————————— 260

XII. РАЗМЫШЛЕНИЯ О ДОМАТЕРИАЛЬНОЙ ВСЕЛЕННОЙ — 288

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ

ТАБЛИЦА I. ЛЮЦЕРНСКОЕ ОЗЕРО, ВИД НА ЗАПАД ОТ БРУННЕНА — Фронтиспис

ТАБЛИЦА II. «ПОДНЯТЫЕ ИЗ МОРЯ». СКАЛЫ ТИТЛИСА, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 4

ТАБЛИЦА III. АЛЬПИЙСКИЙ ПОТОК В ДЕЙСТВИИ — ВАЛЬ-Д’ЭРЕН, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 31

ТАБЛИЦА IV. ЗЕМЛЯНЫЕ СТОЛБЫ — ВАЛЬ-Д’ЭРЕН — напротив стр. 34

ТАБЛИЦА V. «СЦЕНЫ ОПУСТОШЕНИЯ». ВАЙСХОРН, ВИД С БЕЛЛА-ТОЛА, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 40

ТАБЛИЦА VI. АЛЛЮВИАЛЬНЫЙ КОНУС — НИКОЛАЙТАЛЬ, ШВЕЙЦАРИЯ. МОРЕНА НА ЛЕДНИКЕ АЛЕЧ, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 50

ТАБЛИЦА VII. В РАЙОНЕ КРОЧИ; ДОЛОМИТЫ. РОТВАНД, ВИД С МОНТЕ-ПИАНО — напротив стр. 60

ТАБЛИЦА VIII. ПИХТЫ, ШТУРМУЮЩИЕ ВЫСОТЫ МАДЕРАНЕРТАЛЯ, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 73

ТАБЛИЦА IX. ЖИЗНЬ У СНЕЖНОЙ ЛИНИИ; ПУШИЦА В СВОЕЙ СТИХИИ. У ПЕРЕВАЛА ЧИНГЕЛЬ, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 80

ТАБЛИЦА X. РАДОСТЬ ЖИЗНИ. АМПЕЦЦОТАЛЬ; ДОЛОМИТЫ — напротив стр. 93

ТАБЛИЦА XI. «СОСНЫ В ТОРЖЕСТВЕННОМ ПОКОЕ». ДЮССИШТОК; МАДЕРАНЕРТАЛЬ — напротив стр. 100

ТАБЛИЦА XII. АЛЬПИЙСКИЕ ЦВЕТЫ В ДОЛИНАХ — напротив стр. 105

ТАБЛИЦА XIII. АЛЬПИЙСКИЕ ЦВЕТЫ НА ВЫСОТАХ — напротив стр. 106

ТАБЛИЦА XIV. ГОРНОЕ ОДИНОЧЕСТВО; ВАЛЬ-ДЕ-ЗИНАЛЬ. СЛЕВА НАПРАВО: РОТХОРН; БЕССО; ОБЕРГАБЕЛЬХОРН; МАТТЕРХОРН; ПИК-ДЕ-ЗИНАЛЬ (СКВОЗЬ ОБЛАКА); ДАН-БЛАНШ — напротив стр. 116

ТАБЛИЦА XV. СЕКТОР ЗЕМЛИ: ПОДЪЕМ ИЗОГЕОТЕРМ В ОТЛОЖЕНИЯХ, ВЫДЕЛЯЮЩИХ РАДИОАКТИВНОЕ ТЕПЛО — напротив стр. 118

ТАБЛИЦА XVI. «ГОРЫ ПРИХОДЯТ И УХОДЯТ». ДАН-БЛАНШ, ВИД С САССЕНЕЙРА — напротив стр. 133

ТАБЛИЦА XVII. СХЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ ГИМАЛАЕВ — напротив стр. 140

ТАБЛИЦА XVIII. ОСТАТКИ ДЕНУДАЦИИ. МАТТЕРХОРН, ВИД С ВЕРШИНЫ ЗИНАЛЬ-РОТХОРНА — напротив стр. 148

ТАБЛИЦА XIX. СКЛАДЧАТЫЕ ПОРОДЫ МАТТЕРХОРНА, ВИД ИЗБЛИЗИ ХЁБАЛЬМА. ЭСКИЗ 1906 ГОДА — напротив стр. 156

ТАБЛИЦА XX. КАРТА МАРСА СКИАПАРЕЛЛИ 1882 ГОДА И ДОПОЛНЕНИЯ (КРАСНЫМ) 1892 ГОДА — напротив стр. 166

ТАБЛИЦА XXI. ГЛОБУС МАРСА, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ ТРАЕКТОРИЮ ПАДАЮЩЕГО СПУТНИКА — напротив стр. 188

ТАБЛИЦА XXII. КАНАЛЫ, НАНЕСЕННЫЕ НА КАРТУ ЛОУЭЛЛОМ, В СРАВНЕНИИ С КАНАЛАМИ, ОБРАЗОВАННЫМИ ПАДАЮЩИМИ СПУТНИКАМИ — напротив стр. 192

ТАБЛИЦА XXIII. ГАЛО В СЛЮДЕ; ГРАФСТВО КАРЛОУ. ГАЛО В БИОТИТЕ, СОДЕРЖАЩЕМСЯ В ГРАНИТЕ — напротив стр. 224

ТАБЛИЦА XXIV. РАДИЕВОЕ ГАЛО, СИЛЬНО УВЕЛИЧЕННОЕ. ТОРИЕВОЕ ГАЛО И РАДИЕВОЕ ГАЛО В СЛЮДЕ — напротив стр. 228

ТАБЛИЦА XXV. ГАЛО ВОКРУГ КАПИЛЛЯРА В СТЕКЛЯННОЙ ТРУБКЕ. ГАЛО ВОКРУГ ТРУБЧАТЫХ КАНАЛОВ В СЛЮДЕ — напротив стр. 230

ТАБЛИЦА XXVI. ЛЕДНИК АЛЕЧ, ШВЕЙЦАРИЯ — напротив стр. 282

ТАБЛИЦА XXVII. СРЕДНИЙ ЛЕДНИК АЛЕЧ, ПРИМЫКАЮЩИЙ К БОЛЬШОМУ ЛЕДНИКУ АЛЕЧ. ЛЕДНИКИ ЛАУТЕРБРУННЕНТАЛЯ — напротив стр. 285

ТАБЛИЦА XXVIII. Валун на леднике Алеч. Гранитный эрратический валун близ Раундвуда, графство Уиклоу; ныне разбит и удален — напротив стр. 286

А также пятнадцать иллюстраций в тексте.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В этом томе собраны двенадцать эссе, написанных в разное время за последние годы. Многие из них представляют собой исследования, подготовленные для научных журналов или прочитанные в качестве популярных лекций. Некоторые являются изложением взглядов, научное обоснование которых можно считать установленным. Другие — их большинство — можно описать как попытки решения проблем, к которым невозможно подойти путем прямого наблюдения.

Эссе «Время рождения мира» основано на лекции, прочитанной в Королевском дублинском обществе. Эта тема привлекла большое внимание в последние годы. Возраст Земли, безусловно, имеет первостепенное значение для нашего понимания долговечности планетных систем. В эссе рассматриваются доказательства, полученные в результате исследования чисто земных явлений, относительно периода, прошедшего с момента конденсации океана на поверхности Земли. Недавнее дополнение доктора Декера к этой теме появилось слишком поздно, чтобы его можно было включить. Он обнаружил, что движения (называемые изостатическими), которые геологи признают происходящими глубоко в земной коре, указывают на возраст того же порядка величины,

что и возраст, выведенный из статистики истории денудации.[1]

Тема «Денудации» естественным образом вытекает из первого эссе. Размышляя над методом определения возраста океана по накоплению в нем натрия, я еще в 1899 году, когда была опубликована моя первая статья, понял, что этот метод дает возможность установить общую сумму денудационных процессов, произошедших на поверхности Земли с начала геологического времени; полученное знание никоим образом не предполагает каких-либо допущений относительно продолжительности периода, охватывающего денудационные действия. С тех пор эта идея разрабатывалась в различных публикациях как мной, так и другими. «Денудация», включая общий обзор темы, является в основном популярным изложением этого метода и его результатов. Она завершается ссылкой на увлекательные проблемы, представленные внутренней природой осадконакопления: отраслью науки, в которую я пытался внести свой вклад несколько лет назад.

«Генезис гор» впервые затрагивает тему геологического вмешательства радиоактивности. Я полагаю, что не может быть сомнений во влиянии трансформирующихся элементов на развитие поверхностных особенностей Земли; и, если я прав, этот источник тепловой энергии в основном ответственен за то локальное накопление складчатости, которое мы называем горными цепями. Статья

[1] Bull. Geol. Soc. America, vol. xxvi, март 1915 г.

xii

о «Структуре Альп» является перепечаткой из книги «Радиоактивность и геология», которая для полноты картины включена сюда. Она направлена на разъяснение детали генезиса гор: детали, которая входит в современные теории развития Альп. Слабость теории «горста» очевидна, однако, во многих других ее применениях; если не, по правде говоря, во всех.

Вышеупомянутые эссе о физических влияниях, воздействующих на поверхностные особенности Земли, сопровождаются эссе под названием «Изобилие жизни». Оно возникло среди подавляющего представления о жизни, которое предстает перед нами в Швейцарских Альпах. Тема достаточно вдохновляющая. Неужели нельзя найти фундаментальную причину для настойчивости и агрессивности жизни? Жизнеспособность — это постоянно расширяющееся явление. Очевидно, что великие принципы, которые были сформулированы для объяснения происхождения видов, на самом деле не затрагивают проблему. В этом эссе — которое является ранним (1890 г.) — объяснение всего этого великого дела ищется — и, как я полагаю, найдено — в отношении организма к внешней по отношению к нему энергии; отношении, которое приводит к уклонению от замедляющих и диссипативных эффектов, преобладающих в безжизненных динамических системах всех видов.

«Иные разумы, кроме нашего?» пытается решить спорный вопрос о происхождении марсианских «каналов». Эссе представляет собой сокращенный вариант двух популярных лекций на эту тему. Ранее я уже написал изложение своих взглядов, которое довело исследование так далеко, как было

xiii

в моих силах. Эта статья появилась в «Трудах Королевского дублинского общества» за 1897 год. Предложенная теория является чисто физической, и, если она оправдана, мнение о том, что на Марсе существуют разумные существа, не находит поддержки в его видимых поверхностных особенностях; но, по сути, сталкивается с новыми трудностями.

«Плеохроичные гало» — это популярное изложение незаметного, но очень красивого явления в горных породах. Крошечные темные сферы — микроскопическая деталь — появляются повсюду в некоторых минералах горных пород. Что это такое? Открытия недавних радиоактивных исследований — главным образом благодаря Эрнесту Резерфорду — дают ответ. Измерения, примененные к этим маленьким объектам, делают объяснение несомненным. Они оказываются совершенно необычной записью радиоактивной энергии; записью, накопленной с отдаленных геологических времен и косвенно заверяющей нас в стабильности химических элементов в целом с начала мира. Эта уверенность, без доказательств, часто принимается как должное в наших взглядах на геологическую историю земного шара.

«Катание на коньках» — это дискурс с недавним дополнением, поддерживающим исходный тезис. Это иллюстрация обычного опыта — объяснение неважного действия, включающее принципы, которые считаются наиболее влиятельными как часть ресурсов Природы.

Обращение «Латентное изображение» касается предмета, к которому до времени моего эссе обращались различные авторы; но, насколько мне известно, объяснение

xiv

основанное на фактах фотоэлектричества, не предпринималось. Студенты, изучающие этот предмет, заметят, что высказанные взгляды схожи с теми, что впоследствии были выдвинуты Ленардом и Зеландом для объяснения фосфоресценции. Весь этот вопрос имеет большее практическое значение, чем кажется на первый взгляд, поскольку фотоэлектрическая природа эффектов, участвующих в радиационном лечении многих жестоких болезней, по-видимому, не вызывает сомнений.

Именно в связи с фотоэлектрической наукой я пришел к интересу к применению радиоактивности в медицине. Лекция «Применение радия в медицине» посвящена этой теме. Ближе к концу этого эссе можно найти ссылку на практический результат таких исследований, который, улучшив методы и облегчив применение радиоактивного лечения, в руках квалифицированных врачей уже привел к облегчению страданий.

Опуская многое, что вполне могло бы появиться в предисловии, следует добавить слово относительно иллюстраций пейзажей. Они представляют собой небольшую подборку из значительного числа фотографий, сделанных во время моих летних странствий по Альпам в компании Генри Х. Диксона. Исключением является Таблица X, которая принадлежит покойному доктору Эдварду Стэплтону. Из того, что было сказано выше, можно сделать вывод, что эти иллюстрации уместно включены в страницы, которые так многим обязаны альпийскому вдохновению. Они иллюстрируют

рассматриваемые темы, и, будем надеяться, в некоторых случаях они напомнят читателю сцены, которые в прошлом влияли на его мысли таким же образом; сцены, которые в своей бесконечной перспективе, кажется, сводят к их истинной незначительности менее важные вещи жизни.

Я выражаю свою благодарность мистеру Джону Мюррею за любезное согласие на переиздание эссе «Время рождения мира» со страниц «Science Progress»; компании Messrs. Constable & Co. за разрешение перепечатать «Плеохроичные гало» из «Bedrock», а также сделать некоторые выдержки из «Радиоактивности и геологии»; и Совету Королевского дублинского общества за разрешение переиздать некоторые статьи из «Трудов Общества».

Геологическая лаборатория Айви, Тринити-колледж, Дублин.

Июль 1915 г.

xvi

ВРЕМЯ РОЖДЕНИЯ МИРА [1]

ДАВНО Лукреций писал: «Ибо недостаток сил для решения вопроса тревожит ум сомнениями, было ли когда-либо время рождения мира и будет ли, соответственно, какой-либо конец». «И если» (говорит он в ответ) «не было времени рождения земли и неба и они существуют извечно, почему до Фиванской войны и разрушения Трои другие поэты не воспевали другие темы? Куда так часто исчезали столь многие деяния людей, почему они нигде не живут, воплощенные в прочных записях славы? Истина, мне кажется, в том, что сумма имеет недавнюю дату, и природа мира нова и лишь недавно начала свое существование».[2]

Так говорил Лукреций почти 2000 лет назад. С тех пор мы достигли другой точки зрения и обнаружили совсем иные ограничения. Для Лукреция мир начался с человека, и ответ, который он дал бы на свои вопросы, соответствовал его философии: он датировал бы время рождения мира с того момента, когда

[1] Лекция, прочитанная в Королевском дублинском обществе 6 февраля 1914 г. Science Progress, том ix., стр. 37

[2] De Rerum Natura, перевод Г. А. Дж. Манро (Кембридж, 1886).

поэты впервые запели на земле. Современная наука вместе с теорией о том, что Земля начала свое существование с появлением человека, полностью смела это прекрасное воображение. Мы, действительно, не можем найти начала мира. Мы прослеживаем события назад и подходим к барьерам, которые закрывают наш обзор — барьерам, которые, насколько нам известно, могут навсегда закрыть его. Они стоят, как врата из слоновой кости и рога; порталы, из которых исходят только сны; и наука пока не может сказать об этом или том сне, исходит ли он из врат рога или из врат слоновой кости.

Короче говоря, о происхождении Земли у нас нет достоверных знаний; и мы не можем назначить ему никакой даты. Возможно, ее формирование было событием настолько постепенным, что начало было растянуто на огромные периоды. Мы можем лишь проследить историю назад к определенным событиям, которые с большой долей уверенности можно рассматривать как начало нашей геологической эры.

Несмотря на наши ограничения, дата времени рождения нашей геологической эры является самой важной датой в науке. Ибо, принимая во внимание обширную историю Вселенной, возраст мира должен играть роль единицы времени, от которой зависят все наши концепции. Если мы датируем геологическую историю Земли тысячами лет, как это делали наши предшественники, мы должны соответствующим образом формировать наши представления о планетарном времени; и продолжительность нашей солнечной системы и небес становится сопоставимой с продолжительностью династий древних народов. Если миллионами лет, то солнце и звезды пропорционально почтенны. Если сотнями или тысячами миллионов

лет, человеческий разум должен согласиться на соответственно огромные эпохи для продолжительности материальных изменений. Геологический возраст играет ту же роль в наших взглядах на продолжительность Вселенной, что и орбитальный радиус Земли в наших взглядах на необъятность пространства. Лукреций ничего не знал о нашей единице времени: его единицей была жизнь человека. Так же он ничего не знал о нашей единице пространства, и он удивляется, что такое маленькое тело, как солнце, может излучать так много тепла и света на Землю.

Изучение горных пород показывает нам, что мир не всегда был таким, каким он является сейчас и долгое время был. Мы живем в эпоху денудации. Дожди и морозы разрушают холмы; и реки несут в море мелко измельченные частицы, в которые они были превращены; а также соли, которые были выщелочены из них. Осадки собираются у берегов континентов; растворенное вещество смешивается с общим океаном. Геолог измерил и нанес на карту эти отложения и проследил их в прошлом, слой за слоем. Он находит их всегда одинаковыми; песчаники, сланцы, известняки и т. д. Но одно не является одинаковым. Жизнь становится все менее разнообразной по характеру по мере того, как отложения прослеживаются вниз. Млекопитающие и птицы, рептилии, амфибии, рыбы вымирают последовательно в прошлом; и бесплодные отложения в конечном итоге сменяют их, оставляя первые зачатки жизни неразличимыми. Под этими бесплодными отложениями лежат породы, коллективно отличающиеся по характеру от тех, что выше: в основном вулканические или излившиеся из трещин в

ранней земной коре. Осадочные породы среди этих материалов редки.[1]

Нет сомнений в том, что в этом подстилающем слое изверженных и метаморфических пород мы достигли тех поверхностных материалов земли, которые существовали до начала долгой эпохи осадконакопления и до появления морей. Они образовали дно испаряющегося океана, на котором воды конденсировались здесь и там из горячей и тяжелой атмосферы. Таковы были вероятные условия, предшествовавшие времени рождения океана и нашей эры жизни и ее эволюции.

Именно с этой эпохи мы отсчитываем наш геологический возраст. Наша следующая цель — рассмотреть, как давно, измеренное в годах, было это время рождения.

То, что геологический возраст Земли очень велик, следует из того, что мы уже рассмотрели. Осадочные породы прошлого имеют общую толщину во много миль: однако слабый ил рек построил их все от основания до вершины. Они были подняты из морей и нагромождены в горы движениями настолько медленными, что за все время пребывания человека на Земле было бы заметно лишь небольшое изменение. Горы снова были стерты денудацией в океан, и снова из их переотложенных материалов были построены более молодые горы. Созерцание таких огромных событий

[1] Описание этих ранних пород см. особенно в монографии Ван Хайза и Лейта о докембрийской геологии Северной Америки (Бюллетень 360, Геологическая служба США).

подготавливает наш разум к тому, чтобы принять многие десятки миллионов лет или сотни миллионов лет, если таковые будут получены в результате наших расчетов.

ВОЗРАСТ, ВЫВЕДЕННЫЙ ИЗ ТОЛЩИНЫ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Самый ранний признанный метод получения оценки геологического возраста Земли основан на измерении коллективных отложений геологических периодов. Метод время от времени подвергался значительной переработке. Давайте кратко рассмотрим его на основе последних данных.

Метод заключается в измерении глубины всех последовательных осадочных отложений там, где они лучше всего развиты. Мы объезжаем весь исследованный мир, распознавая последовательные отложения по их окаменелостям и по их стратиграфическим отношениям, измеряя их толщину и выбирая в качестве части необходимых данных те пласты, которые, по нашему мнению, наиболее полно представляют каждую формацию. Сумма этих измерений подсказала бы нам возраст Земли, если бы их история была действительно полной и если бы мы знали среднюю скорость, с которой они откладывались. Однако мы вскоре обнаруживаем трудности в получении необходимых нам величин. Так, нелегко измерить реальную толщину отложения. Оно может быть сложено само на себя, и поэтому мы можем измерить его дважды. Мы можем преувеличить его толщину, измерив его не совсем прямо поперек напластования или непреднамеренно включив вулканические материалы. С другой стороны, там

могут быть отложения, которые недоступны для нас; или, опять же, полное отсутствие отложений; либо потому, что они не были отложены в исследуемых нами районах, либо, если были отложены, снова смыты в море. Эти источники ошибок частично нейтрализуют друг друга. Некоторые делают наш результирующий возраст слишком длинным, другие — слишком коротким. Но мы не знаем, не сохраняется ли еще баланс ошибок. Здесь, однако, приведена таблица отложений, которая суммирует большую часть наших знаний о толщине стратиграфических накоплений. Она принадлежит Солласу.[1]

Футы. Недавние и плейстоценовые — 4000. Плиоценовые — 13000. Миоценовые — 14000. Олигоценовые — 2000. Эоценовые — 20000. Итого: 63000. Верхнемеловые — 24000. Нижнемеловые — 20000. Юрские — 8000. Триасовые — 7000. Итого: 69000. Пермские — 2000. Каменноугольные — 29000. Девонские — 22000. Итого: 63000. Силурийские — 15000. Ордовикские — 17000. Кембрийские — 6000. Итого: 58000. Алгонкские — Кивино — 50000. Алгонкские — Анимики — 14000. Алгонкские — Гурон — 18000. Итого: 82000. Архейские — ?. Итого: 335000 футов.

[1] Обращение к Геологическому обществу Лондона, 1909 г.

В дальнейшем нам необходимо знать среднюю скорость, с которой откладывались эти породы. Это действительно самое слабое звено в цепи. Были получены самые разнообразные результаты, которые пространство не позволяет нам рассмотреть. Требуемую величину определить наиболее трудно, так как она различна для разных классов материала и варьируется от реки к реке в зависимости от условий сброса в море. Мы, вероятно, можем принять ее за величину от двух до шести дюймов в столетие.

Теперь общая глубина отложений, как мы видим, составляет около 335 000 футов (или 64 мили), и если мы примем скорость накопления за три дюйма в сто лет, мы получим время для накопления всего этого как 134 миллиона лет. Если скорость составляет четыре дюйма, время составляет 100 миллионов лет, что является цифрой, которую предпочитал Гейки, хотя его результат был основан на несколько иных данных. Соллас совсем недавно нашел 80 миллионов лет.[1]

ВОЗРАСТ, ВЫВЕДЕННЫЙ ИЗ МАССЫ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

В вышеуказанном методе мы получаем наш результат путем измерения линейных размеров отложений. Эти измерения, как мы видели, трудно получить. Мы можем, однако, действовать путем измерения массы отложений, и тогда метод становится более определенным. Новый метод осуществляется следующим образом:

[1] Гейки, «Учебник геологии» (Macmillan, 1903), том i., стр. 73 и сл. Соллас, там же. Джоли, «Радиоактивность и геология» (Constable, 1909) и Phil. Mag., сентябрь 1911 г.

Общую массу отложений, образовавшихся с начала денудации, можно установить с относительной точностью путем изучения химического состава вод океана. Соли в океане, несомненно, происходят из горных пород; увеличиваясь век за веком по мере того, как последние деградируют из своего первоначального характера под действием погоды и т. д. и превращаются в осадочную форму. Сравнивая средний химический состав этих двух классов материала — первичных или изверженных пород и осадочных — легко прийти к знанию того, сколько того или иного компонента было отдано океану каждой тонной первичной породы, которая была подвергнута денудации до осадочной формы. Это, однако, не поможет нам в нашей цели, если океан не удерживал соли, сброшенные в него. Он, как правило, этого не делал. В случае каждого вещества, кроме одного, океан постоянно отдает обратно больше или меньше солей, поставляемых ему реками. Единственным исключением является элемент натрий. Большая растворимость его солей защитила его от изъятия, и он продолжал накапливаться в течение геологического времени, практически в своей целостности. Это дает нам ключ к истории денудации Земли.[1]

Процесс теперь прост. Мы оцениваем путем химического исследования изверженных и осадочных пород количество натрия, которое было поставлено в океан на тонну осадка, произведенного денудацией. Мы также рассчитываем

[1] Trans. R.D.S., май 1899 г.

количество натрия, содержащегося в океане. Мы делим одно на другое (выраженное, конечно, в одних и тех же единицах массы), и частное дает нам количество тонн осадка. Самая последняя оценка отложений, сделанная таким образом, дает 56 x 10^16 тонн.[1]

Теперь мы уверены, что весь этот осадок был перенесен реками в море в течение геологического времени. Таким образом, следует, что если мы сможем оценить среднюю годовую скорость речного приноса осадков в океан за прошлое время, мы сможем рассчитать требуемый возраст. Поверхность суши в настоящее время в значительной степени покрыта самими осадочными породами. Осадок, полученный из этих пород, должен рассматриваться, по большей части, как чисто циклический; то есть циркулирующий от моря к суше и обратно. Он не идет на увеличение огромного массива детритных отложений. Мы не можем, следовательно, принимать нынешний речной принос осадков как представляющий тот, что был в течение долгого прошлого. Если бы суша была все еще покрыта первичными породами, мы могли бы это сделать. Было подсчитано, что около 25 процентов существующей площади континентов покрыто архейскими и изверженными породами, остальное — осадками.[2] На этой оценке мы можем найти ценные

[1] Кларк, «Предварительное исследование химической денудации» (Вашингтон, 1910). Моя собственная оценка в 1899 году (там же), сделанная как проверка еще одного метода нахождения возраста, показала, что отложения могут быть приняты как достаточные для формирования слоя глубиной 1,1 мили, если распределить их равномерно по континентам; и составили бы 64 x 10^18 тонн.

[2] Ван Тилло, Comptes Rendues (Париж), том cxiv., 1892 г.

верхние и нижние пределы геологического возраста. Если мы возьмем только 25 процентов от нынешнего речного приноса осадков, мы, очевидно, установим верхний предел возраста, ибо несомненно, что в прошлом в среднем должен был быть более быстрый принос. Если мы возьмем весь речной принос, по аналогичным рассуждениям мы получим то, что, несомненно, является нижним пределом возраста.

Речной принос детритных осадков не был очень широко исследован, хотя вовлеченные количества могут быть найдены с относительной легкостью и точностью. Следующая таблица содержит результаты, полученные для некоторых ведущих рек.[1]

Средний годовой расход в кубических футах в секунду. Общий годовой осадок в тысячах тонн. Отношение осадка к воде по весу. Потомак — 20 160, 5 557, 1 : 3 575. Миссисипи — 610 000, 406 250, 1 : 1 500. Рио-Гранде — 1 700, 3 830, 1 : 291. Уругвай — 150 000, 14 782, 1 : 10 000. Рона — 65 850, 36 000, 1 : 1 775. По — 62 200, 67 000, 1 : 900. Дунай — 315 200, 108 000, 1 : 2 880. Нил — 113 000, 54 000, 1 : 2 050. Иравади — 475 000, 291 430, 1 : 1 610. Среднее — 201 468, 109 650, 1 : 2 731.

Мы видим, что отношение веса воды к

[1] Рассел, «Развитие рек» (Джон Мюррей, 1888).

весу переносимого осадка в шести из девяти рек не сильно варьируется. Среднее значение составляет 2730 к 1. Но это не требуемое среднее значение. Необходимо учитывать расход воды каждой реки. Если мы припишем отношению, данному для каждой реки, вес, соответствующий количеству воды, которое она сбрасывает, пропорция веса воды к весу осадка для всего вовлеченного количества воды составит 2520 к 1.

Теперь, если эта пропорция верна для всех рек мира — которые коллективно сбрасывают около 27 x 10^12 тонн воды в год — речной детрит составляет 1,07 x 10^10 тонн. К этому необходимо добавить 11 процентов для ила, толкаемого вдоль русла реки.[1] На этих цифрах нижний предел возраста выходит как 47 миллионов лет, а верхний предел — как 188 миллионов. Мы здесь исходим из довольно недостаточных оценок, вовлеченные реки представляют лишь около 6 процентов от общего речного притока воды в океан. Но результат, вероятно, не очень далек от истины.

Мы можем прийти к вероятному возрасту, лежащему между верхним и нижним пределами. Если, во-первых, мы возьмем арифметическое среднее этих пределов, мы получим 117 миллионов лет. Теперь это почти наверняка чрезмерно, ибо мы здесь предполагаем, что скорость покрытия первичных пород осадками была равномерной. Однако это было бы не так, ибо скорость приноса первичного осадка должна была постоянно уменьшаться

[1] Согласно наблюдениям, сделанным на Миссисипи (Рассел, там же).

в течение геологического времени, и, следовательно, мы можем предположить, что скорость продвижения осадков на первичные породы также уменьшалась. Теперь мы, вероятно, можем принять в качестве справедливого допущения, что площадь, покрытая осадками, в любой момент увеличивалась со скоростью, пропорциональной скорости приноса осадка; то есть площади первичных пород, обнаженных в то время. На этом допущении возраст оказывается равным 87 миллионам лет.

ВОЗРАСТ ПО НАТРИЮ В ОКЕАНЕ

Далее я должен представить вам совершенно другой метод. Я уже касался химии океана и того примечательного факта, что содержащийся в нем натрий был сохранен практически в своей целостности с начала геологического времени.

То, что море — одно из самых красивых и великолепных зрелищ в Природе, признают все. Но, я думаю, для тех, кто знает его историю, его красота и великолепие возрастают в десять раз. Его соленость обязана не волшебной мельнице. Это растворенные породы Земли придают ему одновременно его рассол, его силу и его плавучесть. Реки, которые, как мы говорим, текут с «пресной» водой в море, тем не менее содержат те следы соли, которые, собранные за долгие века, вызывают соленость океана. Каждый галлон речной воды вносит свой вклад в конечный результат; и это продолжается с начала нашей эры. Могучий итог рек составляет 6500 кубических миль воды в год!

Нет сомнений в том, что первобытный океан был в состоянии пресноводного озера. Можно показать, что примитивное и более быстрое растворение первоначальной земной коры медленно остывающим океаном привело бы к относительно небольшой солености. Дело в том, что количество солей в океане огромно. Мы сейчас обеспокоены только натрием; но если бы мы могли извлечь всю каменную соль (хлорид натрия) из океана, у нас было бы достаточно, чтобы покрыть всю сушу Земли на глубину 400 футов. Именно это гигантское количество собирается войти в нашу оценку возраста Земли. Рассчитанная масса натрия, содержащегося в этой каменной соли, составляет 14 130 миллионов миллионов тонн.

Если теперь мы сможем определить скорость, с которой реки поставляют натрий в океан, мы сможем определить возраст.[1] В результате многих тысяч речных анализов общее количество натрия, ежегодно сбрасываемого в океан

[1] Trans. R.D.S., 1899 г. Статья Эдмунда Галлея, астронома, в «Философских трудах Королевского общества» за 1715 год содержит предложение по определению возраста мира с помощью следующей процедуры. Он предлагает проводить наблюдения за соленостью морей и океана с интервалами в одно или несколько столетий и по приращению солености определять их возраст. Измерения, по правде говоря, невыполнимы. Соленость приобрела бы (если бы все оставалось в растворе) одну миллионную часть за 100 лет; и, конечно, постоянное отторжение солей океаном сделало бы метод недействительным. Последнее возражение также делает недействительным расчет Т. Мелларда Рида (Proc. Liverpool Geol. Soc., 1876) нижнего предела возраста по сульфату кальция в океане. Обе статьи были мне совершенно неизвестны, когда я разрабатывал свой метод. Статья Галлея, я думаю, была обнаружена только в 1908 году.

всеми реками мира, оказывается, вероятно, недалеко от 175 миллионов тонн.[1] Разделив это на массу океанического натрия, мы получаем возраст как 80,7 миллионов лет. К этой цифре должны быть применены определенные поправки, которые приводят к ее повышению до чуть более 90 миллионов лет. Соллас, в результате тщательного обзора данных, получает возраст от 80 до 150 миллионов лет. Мой собственный результат[2] был между 80 и 90 миллионами лет; но впоследствии я обнаружил, что при определенных крайних допущениях можно прийти к максимальному возрасту в 105 миллионов лет.[3] Кларк рассматривает 80,7 миллионов лет как, безусловно, максимум в свете определенных расчетов Беккера.[4]

Порядок величины этих результатов не может быть поколеблен, если только не исходить из предположения, что существует нечто совершенно вводящее в заблуждение в существующей скорости растворяющей денудации. На основании результатов другого и

[1] Ф. У. Кларк, «Предварительное исследование химической денудации» (Smithsonian Miscellaneous Collections, 1910).

[2] Там же.

[3] «Циркуляция соли и геологическое время» (Geol. Mag., 1901, стр. 350).

[4] Беккер (там же), предполагая, что только обнаженные изверженные и архейские породы ответственны за поставку натрия в океан, приходит к 74 миллионам лет как геологическому возрасту. Этот вопрос обсуждался мной ранее (Trans. R.D.S., 1899, стр. 54 и сл.). Сделанное допущение, я полагаю, недопустимо. Оно не подтверждается речными анализами или химическим характером остаточных почв из осадочных пород. Может быть некоторая конвергенция в скорости растворяющей денудации, но — как я думаю, на основании доказательств — в наше время она неважна.

совершенно иного метода подхода к вопросу о возрасте Земли (о котором будет упомянуто далее), утверждалось, что он слишком низок. Даже утверждается, что он в девять-четырнадцать раз ниже. Мы должны тогда рассмотреть, может ли такая огромная ошибка войти в метод. Вовлеченные измерения не могут быть серьезно оспорены. Поправки на возможные ошибки, примененные к величинам, входящим в этот метод, рассматривались различными авторами. Мои собственные первоначальные поправки были в целом подтверждены. Я думаю, единственный момент, оставленный для обсуждения, — это принцип униформизма, вовлеченный в этот метод и в методы, обсуждавшиеся ранее.

Чтобы оценить силу доказательств единообразия в геологической истории Земли, конечно, необходимо обладать некоторым знакомством с геологической наукой. Некоторые из наиболее выдающихся геологов, среди которых можно упомянуть Лайеля и Гейки[1], поддерживали доктрину единообразия. Здесь должно быть достаточно остановиться на нескольких пунктах, имеющих особое отношение к обсуждаемому вопросу.

Простая протяженность поверхности суши не влияет, в определенных пределах, на вопрос о скорости денудации. Это вытекает из того факта, что притока дождя совершенно недостаточно для денудации всей существующей поверхности суши. Около 30 процентов ее, по сути, не дренируется в

[1] См. особенно обращение Гейки к Секции C., Brit. Assoc. Rep., 1899 г.

океан. Если континенты оказываются захваченными великой трансгрессией океана, эта «бездождевая» область уменьшается: и денудированная область продвигается внутрь без уменьшения. Если океан отступает от нынешних береговых линий, «бездождевая» область продвигается наружу, но, поскольку приток дождя заметно постоянен, никаких изменений в речном притоке солей ожидать не следует.

Длившееся веками погружение всей суши или любой очень большой доли того, что существует сейчас, отрицается непрерывной последовательностью огромных площадей осадков в каждую геологическую эпоху с самых ранних времен. Теперь области, принимающие осадки, всегда являются лишь малой долей тех обнаженных областей, откуда поставляются осадки.[1] Следовательно, в непрерывных записях осадков у нас есть гарантия непрерывного обнажения континентов над поверхностью океана. Доктрина постоянства континентов в своих основных чертах была принята самыми выдающимися авторитетами. Что касается фактического количества суши, которая была подвергнута денудационным эффектам в прошлые времена, не существует данных, показывающих, что она сильно отличалась от того, что обнажено сейчас. Было подсчитано, что средняя площадь североамериканского континента за геологическое время составляла около восьми десятых его существующей площади.[2] Реставрации других континентов, насколько они предпринимались, не

[1] На основании измерений Миссисипи около 1 к 18 (Маги, Am. Jour. of Sc., 1892, стр. 188).

[2] Шухерт, Bull. Geol. Soc. Am., том xx., 1910 г.

предполагали бы какого-либо более серьезного расхождения в ту или иную сторону.

То, что климат в океанах и на суше был повсюду таким же, как сейчас, непрерывная цепь кишащей жизни и чувствительные температурные пределы протоплазматического существования являются достаточным доказательством.[1] Влияние климата и возвышения суши может быть оценено по их истинной стоимости установленными фактами растворяющей денудации, как показывает следующая таблица.

Тонн, вынесенных в растворенном виде с квадратной мили в год. Средняя высота. Метры. Северная Америка - 79 700. Южная Америка - 50 650. Европа - 100 300. Азия - 84 950. Африка - 44 650.

В этой таблице в первом столбце приведено оценочное количество тонн вещества в растворенном виде, которое реки ежегодно выносят в океан с каждой квадратной мили площади. Эти результаты были собраны Кларком на основе очень большого числа анализов речных вод. Во втором столбце таблицы указаны средние высоты различных континентов над уровнем моря в метрах, согласно данным Аррениуса.[2]

Из всех результатов по денудации, приведенных в таблице, данные, относящиеся к Северной Америке и Европе, являются наиболее

[1] См. также: Poulton, Address to Sect. D., Brit. Assoc. Rep., 1896.

[2] Lehrbuch der Kosmischen Physik, том I, стр. 347.

достоверными. Пожалуй, их можно назвать в высшей степени надежными, поскольку они основаны на нескольких тысячах анализов, многие из которых систематически проводились в течение всех сезонов года. Они показывают, что Европа, имеющая среднюю высоту менее половины высоты Северной Америки, выносит в океан на 25 процентов больше солей. Это результат, который следовало ожидать, если разумно подойти к рассмотрению более важных факторов денудации в результате растворения и провести различие между условиями, благоприятствующими денудации в результате растворения, и денудацией в результате образования обломочного материала: условиями, во многих случаях антагонистичными.[1] Следовательно, если верно, как утверждалось, что мы сейчас живем в период исключительно высокого стояния континентов, мы должны сделать вывод, что средний приток солей в океан с речными водами мира меньше, чем в течение долгого прошлого, и что, следовательно, наша оценка возраста Земли, приведенная ранее, является завышенной.

Существует, однако, одно условие, которое будет способствовать неоправданному занижению нашей оценки геологического времени, и это условие, возможно, имеет место в настоящее время. Если суша в целом сейчас опускается относительно уровня океана, область денудации, как мы видели, стремится сместиться внутрь материка. Таким образом, она будет захватывать регионы, которые в течение длительных периодов не имели стока в океан. На таких территориях происходит накопление растворимых солей, которые недостаточно полноводные реки не смогли вынести в океан. Таким образом, содержание солей в некоторых

[1] См. эссе о денудации.

реках, впадающих в океан, будет зависеть не только от текущих процессов денудации, но и от накопленных результатов прошлых воздействий. Некоторые реки, по-видимому, обнаруживают этот чрезмерно увеличенный приток солей — те, что протекают через сравнительно засушливые районы. Однако сток таких притоков относительно невелик, и окончательное влияние на крупные реки, по-видимому, незначительно — результат, который можно было предвидеть, если принять во внимание чрезвычайно медленную скорость движений земной коры.

Трудность достижения какого-либо согласования между уже описанными методами и тем, который будет представлен сейчас, только усиливает интерес как к первым, так и к последнему.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ПО РАДИОАКТИВНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЯМ

В 1905 году Резерфорд предположил, что, поскольку гелий постоянно выделяется с равномерной скоростью радиоактивными веществами (в форме альфа-лучей), определение возраста минералов, содержащих радиоактивные элементы, может быть произведено путем измерения количества накопленного гелия и радиоактивных элементов, порождающих его. Исходными радиоактивными веществами, согласно современным знаниям, являются уран и торий. Оценка количества этих элементов позволяет рассчитать скорость образования гелия. Вскоре после этого Резерфорд нашел этим методом возраст в 240 миллионов лет для радиоактивного минерала предположительно отдаленной эпохи. Стратт, который довел

свои измерения до удивительной степени точности, нашел следующие возрасты для минеральных веществ, возникших в разные геологические эпохи:

Олигоцен — 8,4 миллиона лет. Эоцен — 31 миллион лет. Нижний карбон — 150 миллионов лет. Архей — 750 миллионов лет.

Были также получены периоды времени, значительно меньшие и весьма противоречащие этим данным. Однако более низкие результаты легко объясняются, если предположить, что гелий, который при преобладающих условиях является газом, во многих случаях медленно улетучивается из минерала.

Другим продуктом радиоактивного происхождения является свинец. Предположение о том, что это вещество может быть использовано для определения возраста Земли, также принадлежит Резерфорду. Мы, по крайней мере, уверены, что этот элемент не может улетучиться из минералов путем газовой диффузии. Результаты Болтвуда по количеству свинца, содержащегося в минералах разного возраста, взятые в сочетании с количеством присутствующего урана или исходного вещества, дали возраст до 1640 миллионов лет для архейских и 1200 миллионов лет для алгонкских отложений. Беккер, применяя тот же метод, получил результаты, доходящие до совершенно невероятных периодов: от 1671 до 11 470 миллионов лет. Беккер утверждал, что первичный свинец делает определения неопределенными. Более недавние результаты г-на А. Холмса подтверждают вывод о том, что «первичный» свинец может присутствовать и может полностью искажать результаты, полученные

из минералов с низкой радиоактивностью, в которых количество производного свинца было бы небольшим. Отвергая такие результаты, которые представлялись ему подобного рода, он приходит к 370 миллионам лет как возрасту девонского периода.

Теперь я должен описать совсем недавний метод оценки возраста Земли. В некоторых породообразующих минералах происходят изменения цвета, вызванные радиоактивными причинами. Мельчайшие и любопытные метки, возникающие таким образом, известны как гало; они окружают в форме колец мельчайшие частицы включенных веществ, содержащих радиоактивные элементы. Сейчас хорошо известно, как образуются эти гало. Частица в центре гало содержит уран или торий и, неизбежно, наряду с исходным веществом, различные элементы, производные от него. В процессе превращения, приводящего к образованию этих различных производных веществ, атомы гелия — альфа-лучи — выбрасываются с огромной скоростью в окружающий минерал, вызывая упомянутые изменения цвета. Эти изменения ограничены расстоянием, на которое проникают альфа-лучи; следовательно, гало представляет собой сферический объем, окружающий центральное вещество.[1]

Время, необходимое для формирования гало, можно было бы найти, если бы, с одной стороны, мы могли установить количество альфа-лучей, испускаемых из ядра гало, скажем, за один год, а с другой стороны, если бы мы экспериментально определили, сколько именно альфа-лучей требуется для производства такого же

[1] _Phil. Mag._, March, 1907 and February, 1910; also _Bedrock_,

January, 1913. See _Pleochroic Haloes_ in this volume.

количества изменения цвета, которое мы наблюдаем вокруг ядра.

Последнюю оценку сделать довольно легко и надежно. Но чтобы узнать количество лучей, покидающих центральную частицу в единицу времени, нам необходимо знать количество радиоактивного материала в ядре. Это нельзя определить напрямую. Мы можем только, исходя из известных результатов, полученных на более крупных образцах того же минерального вещества, из которого состоит ядро, предположить количество урана или, возможно, тория, которое может там присутствовать.

Этот метод был применен к урановым гало в слюде графства Карлоу.[1] Были получены результаты возраста гало от 20 до 400 миллионов лет. Эта слюда, вероятно, образовалась в граните Ленстера в позднем силуре или в девонское время.

Более высокие результаты, вероятно, содержат наименьшую ошибку, исходя из имеющихся данных; поскольку предположение, сделанное относительно количества урана в ядрах гало, было таковым, что делало более высокие результаты более надежными.

Этот метод, конечно, является радиоактивным и похож на метод по накоплению гелия, за исключением того, что он свободен от риска ошибки из-за улетучивания гелия, эффекты которого, так сказать, регистрируются в момент его образования, так что его последующее улетучивание не имеет значения.

[1] Joly and Rutherford, Phil. Mag., апрель 1913 г.

ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ

Теперь мы кратко рассмотрим результаты относительно геологического возраста Земли.

Методами, основанными на приблизительной равномерности процессов денудации в прошлом, был получен период порядка 100 миллионов лет как длительность нашей геологической эры; и этот результат согласуется независимо от того, принимаем ли мы для измерения осадочные породы или растворенный натрий. Мы можем привести причины, почему эти измерения могут давать слишком большой возраст, но мы не можем найти абсолютно никакой веской причины, почему они должны давать слишком малый.

Путем измерения радиоактивных продуктов были найдены возрасты, которые, хотя и сильно варьируются между собой, тем не менее претендуют на точность в своих верхних пределах и превышают возрасты, полученные из данных денудации, в девять-четырнадцать раз.

В этой затруднительной ситуации давайте рассмотрим претензии радиоактивного метода в любой из его форм. Чтобы быть заслуживающим доверия, должно быть верно: (1) что скорость превращения, наблюдаемая сейчас у исходного вещества, сохранялась на протяжении всего прошлого, и (2) что не существовало никаких других радиоактивных веществ, существующих сейчас или ранее, кроме урана, которые давали бы начало свинцу. Что касается методов, основанных на образовании гелия, то, что мы должны сказать, в значительной степени применимо и к ним. Если существует какой-то неизвестный источник этих элементов, мы, конечно, исходя из нашего предположения, переоцениваем возраст.

Что касается первого пункта: приписывая постоянную скорость изменения исходному веществу — что Беккер (указ. соч.) описывает как «простую, хотя и колоссальную экстраполяцию» — мы рассуждаем по аналогии с постоянной скоростью распада, наблюдаемой у производных радиоактивных тел. Однако, если уран и торий действительно являются первичными элементами, аналогия, на которую мы полагаемся, может быть обманчивой; по крайней мере, она очевидно неполна. Она неполна в детали, которая может быть очень важной: способ происхождения этих исходных тел — каким бы он ни был — отличается от способа происхождения вторичных элементов, с которыми мы их сравниваем. Схождение их скоростей превращения не является невозможным или даже невероятным, насколько нам известно.

Что касается второго пункта: предполагается, что только уран из элементов в радиоактивных минералах в конечном итоге превращается в свинец в результате радиоактивных изменений. Мы должны рассмотреть это предположение.

Недавние достижения в химии радиоактивных элементов принесли доказательства того, что все три известные нам линии радиоактивного распада — т. е. те, что начинаются с урана, тория и актиния — сходятся к свинцу.[1] Существуют трудности в том, чтобы поверить, что все полученные таким образом свинцовоподобные атомы («изотопы» свинца, как предлагает называть их Содди) действительно остаются стабильным свинцом в минералах. Во-первых,

[1] См. Soddy's Chemistry of the Radioactive Elements (Longmans, Green & Co.).

иногда, наряду с очень большими количествами тория, в торианитах и торитах почти полностью отсутствует свинец. А в некоторых урано-торитах можно заметить, что свинец следует за ураном в приблизительной пропорциональности, несмотря на присутствие больших количеств тория.[1] Это говорит в пользу предположения, что весь присутствующий свинец происходит из урана. Актиний присутствует в пренебрежимо малых количествах.

С другой стороны, существуют доказательства, вытекающие из атомного веса свинца, которые, по-видимому, предполагают наличие какого-то другого исходного элемента, кроме урана. Содди в упомянутой работе указывает на это. Атомный вес радия хорошо известен, и уран в своем распаде должен превратиться в этот элемент. Потерю массы между радием и свинцом, производным от урана, можно точно оценить по количеству испущенных альфа-лучей. Из этого мы получаем атомный вес свинца, производного от урана, как близкий к 206. Теперь лучшие определения атомного веса нормального свинца приписывают этому элементу атомный вес, близкий к

[1] В настоящее время кажется очень трудным предложить конечный продукт для тория, если только мы не предположим, что путем потери электронов торий E, или ториевый свинец, возвращается к веществу, химически идентичному самому торию. Такое изменение — независимо от того, рассматривается ли оно с точки зрения периодического закона или радиоактивной теории — повлекло бы за собой много интересных последствий. Конечно, вполне возможно, что характер условий, сопровождавших отложение урановых руд, многие из которых сравнительно недавние, ответственен за наблюдаемые трудности. Ториевые и урановые руды, опять же, особенно склонны к изменению.

207. Посредством несколько похожего расчета делается вывод, что свинец, производный от тория, обладал бы атомным весом 208. Таким образом, нормальный свинец мог бы быть смесью свинца, производного от урана и тория. Однако, как мы видели, мнение о том, что торий дает начало стабильному свинцу, сопряжено с некоторыми трудностями.

Если мы опираемся на надежные факты и цифры, мы должны, следовательно, предположить: (а) что какой-то другой элемент, кроме урана, и генетически связанный с ним (вероятно, как исходное вещество), дает начало или ранее давал начало свинцу с более тяжелым атомным весом, чем нормальный свинец. Можно заметить относительно этой теории, что существует некоторая поддержка мнения о том, что исходное вещество как для урана, так и для тория существовало или, возможно, существует. Доказательство этого найдено в пропорциональности, часто наблюдаемой между количествами тория и урана в первичных породах.[1] Или: (б) мы можем встретить трудности более простым способом, который можно сформулировать следующим образом: если мы предположим, что весь стабильный свинец происходит из урана, и в то же время признаем, что свинец не является идеально однородным по атомному весу, мы должны, по необходимости, приписать урану аналогичное отсутствие однородности; тяжелые атомы урана дают начало тяжелым

[1] Сравните результаты по содержанию тория в таких породах (появившиеся в статье автора Cong. Int. de Radiologie et d'Electricité, том I, 1910 г., стр. 373) и результаты по содержанию радия, собранные в Phil. Mag., октябрь 1912 г., стр. 697. Также A. L. Fletcher, Phil. Mag., июль 1910 г.; январь 1911 г. и июнь 1911 г. J. H. J. Poole, Phil. Mag., апрель 1915 г.

атомам свинца, а легкие атомы урана порождают легкие атомы свинца. Это предположение, по-видимому, заложено в цифрах, на которые мы опираемся. Тем не менее, полагаясь на эти цифры, мы обнаруживаем, что существующий уран не может дать начало свинцу с нормальным атомным весом. Мы можем только заключить, что более тяжелые атомы урана распадались быстрее, чем более легкие. В этой связи интересно отметить сложность урана, недавно установленную Гейгером, хотя в данном случае предполагается, что короткоживущий изотоп находится в отношении потомка к долгоживущему и в значительной степени преобладающему компоненту. Однако, по-видимому, пока нет никаких прямых доказательств этого.

Из этих соображений кажется, что если атомный вес свинца в уранинитах и т. д. не равен 206, то данные об атомных весах радия и свинца указывают на прежнюю сложность и более ускоренный распад урана.[1] В качестве альтернативного взгляда мы можем предположить, как и в нашей первой гипотезе, что ранее существовало какое-то элементарно иное, но генетически связанное вещество, распадающееся по разветвленным линиям распада со скоростью, достаточной для того, чтобы практически полностью удалить его в течение геологического времени. Какую бы гипотезу мы ни приняли,

[1] Более поздние исследования показали, что атомный вес свинца в урансодержащих рудах составляет около 206,6 (см. Richards and Lembert, Journ. of Am. Chem. Soc., июль 1914 г.). Этот результат подтверждает высказанное выше мнение.

мы сталкиваемся с вероятностями, которые делают недействительными измерения времени, основанные на отношении свинца и гелия в минералах. Короче говоря, у нас есть серьезные основания подвергнуть сомнению меру униформизма, постулируемую при определении возраста любым из известных радиоактивных методов.

То, что нам предстоит многому научиться относительно наших предположений, независимо от того, используем ли мы геологические или радиоактивные методы подхода к возрасту нашей эры, действительно вероятно. Каков бы ни был исход, несомненно, что примиряющие факты оставят нас с гораздо большим светом, чем мы обладаем в настоящее время, как в отношении истории Земли, так и истории радиоактивных элементов. С этим необходимым признанием мы завершаем наше изучение времени рождения мира.

Оно увело нас далеко от Лукреция. Мы не спрашиваем, погибли ли другие «Илиады»; или пели ли поэты до Гомера напрасно, став добычей всепожирающего времени. Мы движемся в большей истории, ориентирами которой являются не рождение и смерть королей и поэтов, а видов, родов, отрядов. И мы излагаем эти органические события не в соответствии с проходящими поколениями людей, а на протяжении десятков или сотен миллионов лет.

То, сколько потерял Лукреций и сколько приобрели мы, связано с вопросом о внутренней ценности знаний и великих идей. Давайте оценим знания так, как мы оценили бы гомеровские поэмы, как

нечто, что облагораживает жизнь и делает ее счастливее. Что ж, тогда мы, как я думаю, сегодня обладаем некоторыми из тех утраченных «Илиад» и «Одиссей», которые Лукреций искал напрасно.[1]

[1] Длительность солнечного тепла в прошлом неизбежно связана с геологическим возрастом. Не существует известных средств (помимо спекулятивной науки) для объяснения более чем около 30 миллионов лет существующей солнечной температуры в прошлом. В этом направлении возраст, безусловно, ограничен 100 миллионами лет. См. обзор вопроса д-ра Линдеманна в Nature, 5 апреля 1915 г.

ДЕНУДАЦИЯ

ТЕМА денудации является одновременно одной из самых интересных и одной из самых сложных, с которыми приходится иметь дело геологу. Хотя ее великие результаты очевидны даже самому случайному наблюдателю, факторы, которые привели к этим результатам, во многих случаях настолько неопределенны, а в некоторых случаях, по-видимому, настолько изменчивы по своему влиянию, что вдумчивые авторы даже утверждали, что прямо противоположные эффекты происходят от одной и той же причины. Действительно, почти невозможно иметь дело с этой темой, не вступая в спорные вопросы. На следующих страницах я постараюсь придерживаться широких проблем, которые в настоящее время либо признаются большинством авторитетов в этой области, либо, в силу своего строго количественного характера, не подлежат спору.

Очевидно, во-первых, что денудация — или разрушение земной поверхности — является главным образом результатом циркуляции воды из океана на сушу и обратно в океан. Действие, полностью обусловленное солнечным теплом, без которого оно полностью прекратилось бы, а дальнейшие изменения на суше подошли бы к концу.

К каким же действиям, тогда, следует возвести такую огромную силу

циркулирующей воды? В широком смысле мы можем классифицировать их как механические и химические. Первое включает разделение горных пород на более мелкие фрагменты всех размеров, вплоть до мельчайшей пыли. Второе включает фактическое растворение в воде компонентов горных пород, что можно рассматривать как завершающий акт дезинтеграции. Реки несут бремя как измельченных, так и растворенных материалов в море. Грязь и песок, переносимые их течениями или постепенно проталкиваемые вдоль их русел, представляют первое; невидимое растворенное вещество, которое можно продемонстрировать глазу только путем испарения воды или химического осаждения, представляет второе.

Результаты этих действий, интегрированные за геологическое время, огромны. Весь объем осадочных пород, таких как песчаники, сланцы, глинистые сланцы, конгломераты, известняки и т. д., а также содержание солей в океане обусловлены совместной деятельностью механической и химической денудации. Позже мы сделаем оценку величины фактически вовлеченных количеств.