Позднее индийский ученый Мег-Над-Сада показал, что протоэлементы Локайера — не что иное, как ионизированные газы. При температуре в 12 000° ионизируются магний и кальций, а при температуре в 25 000° ионизируются даже водород и гелий.
Теперь почти единогласно признано, что вселенная построена преимущественно из тех же 92 элементов, которые входят в состав Земли. По словам А. Е. Ферсмана (Геохимия. т. I, 230), часть мирового процесса — от спиральных туманностей до белых звезд — рисуется в свете явлений создания более тяжелых атомов. Группировка водорода в гелий и сочетание гелиогрупп вместе являются источником огромных нагреваний, конденсации материи и накопления более тяжелых атомов. Синтез гелиевых групп из водорода идет с огромным выделением тепла. Получаемые из этого синтеза сочетания оказываются необычайно прочными элементами. Это — атомы, построенные из гелиогрупп и обладающие атомными весами, «ратными 4. Они обладают наибольшей распространенностью и устойчивостью атомов. Таковы гелий, углерод, кислород, магний, кремний, сера, кальций, железо и некоторые другие. Позднейшее развитие идет уже по линии образования сложных соединений. Так, кремний, вступая в разнообразные соединения с другими элементами, дает силикаты, составляющие основу всего мира минералов.
Последующая потеря энергии путем излучения и сжатия массы молодой планеты переводит ее в стадию красной звезды, более холодной. Еще позднее на поверхности Земли Стали, благодаря дальнейшему излучению и охлаждению, образовываться шлаки как первый зачаток твердой земной коры. Они неоднократно снова плавились и опять охлаждались и твердели, пока, благодаря центробежной силе, не скопились в экваториальном поясе настолько прочно, что стали постоянным явлением. От экватора образование земной коры стало постепенно распространяться по направлению к полюсам, и когда кора достигла значительной толщины, то она охватила и оба полюса. Некоторые думают, что планета Юпитер до сих пор еще не закончила эту фазу развития сплошной твердой коры.
И. Вальтер полагает, что «образование твердой земной коры было, несомненно, самым важным событием в истории нашей планеты: оно отделяет звездное первобытное время от начинающейся с той эпохи собственно геологической истории»[6],
Одновременно с процессами сжатия и охлаждения шло выделение газообразных веществ, благодаря их легкости все время отбрасываемых центробежными силами к поверхности. Вместе с этим Земля стала дифференцироваться на ряд заключенных одна в другую оболочек. Первою сформировалась газообразная оболочка, или атмосфера, и, когда температура ее понизилась до 4000°, в ней стали за счет элементарных газов возникать все более и более сложные химические соединения. Глубже под атмосферой сконцентрировались огненножидкие массы, получившие название магмы, или пиросферы, а ближе к центру все еще находились под большим давлением массы первобытных газов, как измененный остаток ранних периодов образования земного шара.
С образованием коры и закончилась для Земли звездная фаза. Кремнекислые соединения алюминия, кальция, калия, магния, натрия и железа окружили расплавленное внутреннее ядро, выкристаллизовались и образовали первичные горные породы, подобные современным лавам, которые являются несомненно огнезданными скалами. До образования коры, или литосферы, происходившие на Земле явления состояли главным образом в лучеиспускании тепла в холодное мировое пространство, но как только между атмосферой и пиросферой появилась, разделяя их, вновь образовавшаяся земная кора, картина резко изменилась. Внутренность Земли, окруженная уже охлажденной корой, может терять тепло только благодаря теплопроводности последней, т. е. замедленно. Если принять толщину современной нам литосферы в 75 км, то отдача тепла становится крайне ослабленной. И. Вальтер видит в каждом дымящемся вулкане, в каждом охлаждающемся потоке лавы, в каждом горячем источнике частичное проявление векового охлаждения Земли[7]. Но все же отдача тепла земным шаром мировому пространству теперь ничтожна по сравнению с тем, что происходило до образования сплошной литосферы.
Одновременно с этим несравненно большее значение получают солнечная теплота и положение земной оси, вызывающие движения газовых масс в первобытной атмосфере. Постепенно начали слагаться климатические тепловые поясы, пассатные течения и климатические полюсы, которые с той поры и направляют ход развития поверхности Земли.
Земная кора разделила также и жидкие массы Земли на вадозные, т. е. все воды, циркулирующие как на поверхности, так и в наружных слоях земной коры, и эруптозные, прорывающиеся из магмы, куда относятся раскаленно-жидкие лавы, вулканические пары и ювенильные водные источники, воды которых, образовавшись на значительной глубине, впервые подходят к земной поверхности.
Вода образовалась на Земле, в ее атмосфере, сначала в виде водяных паров, приблизительно в то время, когда земная кора остыла до температуры, близкой к 364°. Сгущаясь, пары эти начали давать воду, в которой легко растворялись пары хлористого водорода, аммиак и углекислота, уже входившие в состав атмосферы. При дальнейшем охлаждении земной поверхности потоки этой воды ринулись в виде ливней на земную кору и образовали первичный океан, вымывая себе ложе среди горных пород.
Если бы всю воду современных океанов распределить по всей поверхности Земли равномерно, то она образовала бы ровный слой в 2000 м толщиной. Отсюда естественно предположение о таком изначальном периоде, когда суши не было вовсе, а море одевало всю Землю. Трудно, однако, допустить, что в литосфере того времени не было никаких деформаций, что она имела гладкую ровную поверхность. Скорее и тогда в ней происходили явления горообразования, и высокие места, острова суши выступали из волн первичного океана.
В первичном океане под влиянием лунного притяжения сейчас же установились приливы и отливы, разрушавшие его берега. Под влиянием неравномерного нагрева солнцем установились морские течения. Вымывание растворимых солей из литосферы обогащало воды океана хлоридами и сульфидами, в противоположность водам суши, речным и озерным, в которых преобладают карбонаты[8].
Так возникла четвертая, хотя и не сплошная, по от того не менее важная, сфера Земли, именно гидросфера. Вода с ее способностью растворять различные газы, соли кислот, кислоты и щелочи стала одним из важнейших химических деятелей на земной поверхности. Благодаря воде сильно возросли разнообразие и сложность химических соединений, увеличилось разнообразие минералов и создались условия для образования разнообразнейших горных пород. Наконец, благодаря воде создалась с течением времени возможность появления жизни. А жизнь, раз появившись, создала еще одну сферу, охватившую почти всю поверхность Земли, именно биосферу, важнейшую часть которой и составляет растительный покров Земли, ее фитосфера.
Таким образом, Земля в ее современном виде состоит из нескольких шарообразных оболочек, заключенных одна в другую. Не надо, однако, думать, что они резко разграничены. Воздух проникает во все трещины литосферы, растворяется в водах гидросферы, проникает в живые организмы. Частицы минеральных веществ в виде пыли вместе с зародышами микроорганизмов взмучиваются в атмосфере и переносятся воздушными течениями, поднимаясь нередко на высоту нескольких километров. Вода проникает глубоко в толщу литосферы, а граница между литосферой и пиросферой уже совершенно, неопределенна. Тем не менее не бесполезно отметить в истории Земли появление этих сфер и точнее определить их.
1. Атмосфера, или воздушный океан Земли, верхние слои которого сильно отличаются от нижних, ближайших к нам.
2. Гидросфера, водная оболочка Земли. Сюда относятся не только воды морей, озер, рек и болот, но и снега и льды северных стран и высоких гор.
3. Биосфера, совокупность живых существ и вырабатываемых ими химических соединений.
4. Литосфера, каменная оболочка Земли. Совокупность всех горных пород, как входящих в состав гор и подстилающих равнины, так и тех, которые подстилают дно океанов.
5. Пиросфера, огненножидкие массы внутри Земли на глубине около 75 км от поверхности.
Внутреннее ядро Земли до сих пор остается для нас загадкою. Прямых сведений о нем нет, имеются только различные соображения, выработанные на основании удельного веса Земли и других косвенных указаний.
Общая мощность атмосферы превышает 200 км, мощность гидросферы определяется, с одной стороны, глубиной океанов, с другой, высотой верхних облаков; вместе это составит до 25 км; мощность литосферы, как уже было указано, составляет предположительно около 75 км.
Биосфера, в состав которой входит растительный мир, нигде но представляет особенно мощного слоя. Если принять, что некоторые тропические леса имеют среднюю вышину до 100 м, а слой почвы под ними дает жизнь различным почвенным организмам, особенно бактериям, еще на 50 м вглубь от поверхности, то наибольшая мощность достигает всего 150 м. В море слой воды, населенный живыми существами, превышает 2000 м, но на больших глубинах население это сильно разрежено. Впрочем, в атмосфере бактерии попадаются еще на высоте, превышающей 5 км, а в последнее время пурпурные бактерии были извлечены с нефтяными водами из буровых скважин глубиной более 1200 м. Возможно поэтому, что и на суше слой биосферы дает толщу, близкую к тому, что мы только что указали для мирового океана.
