Мореплаватели десятилетиями искали южный континент, а когда, наконец, нашли, то далеко не сразу поняли, что поиски закончены. Моряки привыкли видеть сушу, а как определить, что это материк, если не видно ничего, кроме нагромождений льда? Сегодня Антарктида — единственный континент, целиком покрытый льдом, но были времена, когда там росли леса и бродили динозавры. Что увидели бы люди, если бы заглянули на Южный континент не двести лет назад, а гораздо раньше? Рассказываем о зеленой Антарктиде в нашем материале.
Если бы Фаддей Беллинсгаузен и Михаил Лазарев достигли Антарктиды, скажем, сорок миллионов лет назад, они увидели бы на берегу густые хвойные леса из деревьев, родственных современным араукариям.
Под их кронами водились бы млекопитающие, в основном сумчатые, но встречались бы и крупные копытные, а также животные, напоминающие гигантских сурков.
В зеленой Антарктиде, как и в современной, жили бы пингвины, причем довольно крупные, но за компанию с ними — и страусоподобные птицы.
И растения, и животные уже были бы приспособлены к условиям полярной ночи: растения сбрасывали бы листья, а животные впадали бы в спячку.
Первые листочки
Такой мы представляем себе древнюю Антарктиду сегодня, но знания о ней сложились далеко не сразу. Сперва необходимо было обследовать новый континент, а главное — собрать образцы горных пород и минералов, чтобы судить об их природе и происхождении. Процесс этот затянулся на многие десятилетия.
Первую представительную коллекцию таких образцов в Европу доставила британская Антарктическая экспедиция под руководством капитана Джеймса К. Росса (1839–1843). Ей удалось добыть породы с вулканического острова, позже названного в честь капитана — островом Росса, а также с выступающих скал, расположенных на континенте (позже эту территорию назовут Землей Виктории).
Бóльшая часть собранных пород имела магматическую природу. Росс даже предположил, что южного континента не существует, а льды скрывают лишь несколько вулканических островов. Дальнейшие исследования, впрочем, подтвердили существование материка.
Чего, однако, никто не ждал, так это обнаруженных в Антарктиде осадочных пород, сформированных на суше или в море, и тем более окаменелостей.
Первые палеонтологические находки сделал шведский мореплаватель Карл Антон Ларсен в 1892 году. Его экспедиция преследовала исключительно коммерческие цели — определить перспективы китобойного промысла в южных полярных широтах.
4 декабря на острове Сеймур (к востоку от северного окончания Антарктического полуострова) экспедиционный отряд с удивлением обнаружил остатки древней древесины. К счастью, Ларсен был человеком образованным и любознательным, поэтому образцы были собраны и вскоре попали в руки ученых.
Как было установлено позже, древесина имела плейстоценовый возраст и, скорее всего, представляла собой остатки южного бука.
Сегодня подобные буки произрастают в Южной Америке (Чили, Аргентина), на востоке и юго-востоке Австралии, в Новой Зеландии, Новой Гвинее и Новой Каледонии. Значит, в сравнительно недалеком прошлом климат был существенно теплее и как минимум заполярная часть Южного континента была покрыта лесами.
Находка ископаемой древесины, по понятным причинам, вызвала большой научный интерес, однако как таковой сенсацией не стала. Дело в том, что ранее, в 1870-е годы, были описаны древние тропические растения, найденные за северным Полярным кругом, так что у ученых уже было представление о существенных климатических изменениях в истории нашей планеты.
В 1901-1904 годах состоялась крупная шведская полярная экспедиция, возглавляемая Отто Норденшельдом. Капитаном корабля «Антарктика» был все тот же Ларсен как один из самых опытных полярников. Одним из приоритетных заданий экспедиции стал поиск ископаемой флоры.
Путешествие пошло не совсем по плану — корабль Ларсена затонул, часть команды зазимовала на острове Паулет, а закончилось все спасательной операцией, организованной аргентинскими властями. Но, несмотря на все неприятности, научные результаты экспедиции сложно было переоценить.
На севере Антарктического полуострова шведским ученым удалось собрать массу остатков ископаемых растений субтропиков и умеренного пояса, относящихся к юрскому, меловому и неогеновому периодам.
Часть Гондваны
Важные находки были сделаны в 1911 году при весьма драматических обстоятельствах. В разгар «гонки» за покорение Южного полюса две экспедиции — британская под руководством Роберта Фолкона Скотта и норвежская во главе с Руалем Амундсеном — направились в глубь континента.
Оба отряда вышли к полюсу осенью того же года. Оба достигли цели, но норвежцы оказались на месте месяцем раньше. Однако Скотт и четверо его товарищей, на обратном пути оставшиеся без продовольствия и керосина, назад уже не вернулись. Их замерзшие тела были найдены всего в 18 километрах от крупного склада с припасами под названием «Одна тонна».
В мешках рядом с погибшими было обнаружено 15 килограмм геологических образцов, часть из которых несли отпечатки ископаемых листьев пермского периода, принадлежавших растению из рода Glossopteris.
По данным палеонтологии и геологии, это растение росло исключительно в тропиках. И, в отличие от находок, собранных шведской экспедицией, его листья были найдены не у границы Полярного круга, а почти на самом полюсе.
Это указывало на колоссальные климатические преобразования — отряд Скотта замерз, неся в экспедиционных сумках свидетельства существования тропической Антарктиды.
Позже, в 1960-х годах, эта находка стала одним из главных аргументов в пользу теории тектоники литосферных плит. Учитывая, что следы аналогичных растений находили в Австралии, Новой Зеландии, Индии, Африке и Южной Америке, оставалось предположить существование некогда единого южного суперконтинента — Гондваны.
С 1940-х годов в Антарктиде проходят планомерные палеонтологические исследования. Сегодня подобные изыскания ведутся в рамках двух крупных проектов: United States Antarctic Programm (USAP) и British Antarctic Survey (BAS).
В нашей стране есть целый институт, занимающийся исследованием полярных областей: Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ). Однако в настоящее время собственных палеонтологических исследований он не организует.
В рамках английской и американской программ ведутся работы по уточнению геологической структуры и истории развития Антарктиды. Работа сопряжена с множеством трудностей, к числу которых, помимо сурового климата и оторванности от цивилизованного мира, относится труднодоступность предмета исследования — собственно горных пород.
Из-за практически сплошного ледяного щита существует всего несколько мест, где можно подобраться к коренным породам: отдельные выходы горных пород на побережье, некоторые вулканические острова около Антарктического полуострова и крупная Трансантарктическая горная цепь, пересекающая весь континент с севера на юг.
Применяются также современные методики, помогающие полярным исследователям. Так, дополнительные сведения о составе и характере залегания земных слоев, расположенных под толщей льда, удается получить путем бурения.
Исследованию геологической структуры помогают современные методики магнитной, гравитационной и подледниковой топографии. Определенную пользу приносят и исследования южных частей Африки, Южной Америки и Австралии — территорий, некогда входивших вместе с Антарктикой в состав единой Гондваны и имеющих с ней общую историю.
В результате сегодня благодаря этим комплексным исследованиям удалось достаточно детально восстановить историю Антарктиды.
От экватора к полюсу
Самые древние породы Восточной Антарктиды имеют очень солидный возраст — 3 миллиарда лет и старше, что ставит Антарктическую континентальную платформу в один ряд с древнейшими континентальными массивами: Гиперборейским (на северо-западе Северной Америки), Северо-Американским, Южно-Американским, Африкано-Аравийским, Австралийским, Восточно-Европейским, Сибирским, Сино-Корейским и Индостанским.
Сформировалась Антарктическая плита не единомоментно. Отдельные блоки древнейшей коры, глубинные магматические пласты, перемежающиеся вулканическими породами и глубоководными метаморфизованными осадочными толщами, составляют причудливый коллаж.
Описать, как именно протекали эти древние геологические процессы, современная наука пока не может. Поэтому обратимся к более поздним эпохам.
Примерно 540-520 миллионов лет назад в животном мире планеты происходили колоссальные преобразования, известные под названием «кембрийский взрыв». Именно тогда оформились почти все типы современных животных.
Судя по горным породам Трансантарктического горного хребта, как минимум на части территории Антарктиды в это время располагался теплый мелководный морской бассейн, где размеренно накапливались известняки.
Разнообразные брахиоподы — древние фильтраторы в двустворчатых раковинах, ханцеллории (Chancelloria) — кембрийские организмы с очень необычной морфологией и многочисленные трилобиты(Triplagnostus praecurrens, Ehmania shackletonia и другие) позволяют судить, что «кембрийский взрыв» задел и территорию Антaрктиды.
В этом нет ничего удивительного — ведь по данным геофизиков Антарктида в это время должна была располагаться близко к экватору в составе единого суперконтинента Протогондвана.
С кембрийского периода, на протяжении примерно 200 миллионов лет, континент Антарктическая плита планомерно перемещался из низких широт к южному полюсу. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) он занял почти что современное положение.
В дальнейшем существенных перемен в положении континента уже не происходило. Изменения касались лишь связей Антарктиды с другими континентами.
К концу каменноугольного периода Антарктида была частью единого суперконтинента Пангея, объединявшего все материки. В ходе пермского периода (285–230 миллионов лет назад) Пангея закончила свое формирование, а в следующем периоде, триасовом (230–195 миллионов лет назад), начала раскалываться.
В юрском периоде (195–137 миллионов лет назад) раскол завершился, и сформировались два суперконтинента — северный Лавразия, будущие Северная Америка и Евразия, и южный — Гондвана, состоявшая из Южной Америки, Африки, Индии, Австралии и Антарктиды.
В меловом периоде (137–67 миллионов лет назад) начался распад суперконтинентов. От Гондваны постепенно отсоединялись Австралия Индия и Африка.
До палеогенового периода (начался 67 миллионов лет назад) сохранилась лишь связь Антарктиды с Южной Америкой, но и она оборвалась во второй половине периода (около 35 миллионов лет назад). Карта Земли окончательно приняла современный облик.
На конец каменноугольного — начало пермского периодов приходится одно из крупнейших оледенений в истории Земли — Гондванское, охватившее не только Антарктиду, но и Индию, часть Южной Америки и Африки.
На древние оледенения указывают тиллиты — грубая обломочная порода (конгломерат) со специфической структурой и текстурой, формирующаяся в теле ледника. Тиллиты Гондванского оледенения сохранились на всех южных материках, что указывает на его масштабность.
Около 280 миллионов лет назад льды с поверхности Земли исчезли. На протяжении более чем 200 миллионов лет на планете, покрытой плотным покровом парниковых газов, установился теплый климат.
Ледниковый щит вернулся лишь 35 миллионов лет назад, и наступило современное оледенение. Но с пермского по палеогеновый периоды полюса были свободны ото льда. Это была термоэра — эра высоких температур на территории Антарктиды.
Продолжение читайте во второй части материала!
Ярослав Попов