Среди разнообразных географических зон нашей планеты особое место занимают пустыни, на которые приходится 11% поверхности материков (без учета Антарктиды). Пустыни – это области континентальной поверхности, где из-за слишком сухого и жаркого климата может существовать только очень скудный растительный и животный мир; обычно это области с низкой плотностью населения, а иногда вообще ненаселенные. Характерная особенность всех пустынь– постоянно дующий ветер, достигающий скорости 150 км/час, песчаные и пыльные бури. Так, пыль из пустынь Австралии достигает Новой Зеландии (2400км), а из Сахары (Северная Африка) – Европы (более 3000км).
Большинство специалистов считают, что формирование пустынь произошло примерно 80 млн. лет назад, оно определялось прежде всего неравномерностями в распределении на Земле тепла и влаги. Но эта формулировка не позволяет четко объяснить, почему именно в данном месте и именно 80 млн. лет назад образовалась пустыня. Как представляется автору данной статьи, первоначальная причина образования пустынь все-таки существует, по крайней мере для тех пустынь, которые расположены непосредственно на побережьях морей и океанов. Феноменально, но факт: большинство пустынь расположены на побережьях морей и океанов, около практически неисчерпаемых запасов воды (правда соленой). Такое положение позволяет надеяться, что рано или поздно прибрежные пустыни будут вовлечены в хозяйственный оборот.
Чтобы понять первичную причину образования пустынь, совершим небольшой экскурс в геологическую историю Земли. Если взять результаты буровых работ на всех континентах, то можно сделать вывод, что осадочный чехол, лежащий на гранитно-базальтовом основании (щите) Земли практически везде, по крайней мере до глубины 1000м, сложен из чередующихся слоев известняка, песка и глины мощностью каждого слоя от долей до нескольких десятков метров.
Порода, называемая песком, состоит на 90% из частиц кварца SiO2размером от 0,1 до 2 мм. Более сложный состав имеет порода, называемая глиной. Это смесь мельчайших (не более 0,01мм) частиц кварца (30 – 70%), корунда Al2O3 (10 – 40%) и воды (5 – 10%). Наличие в глине воды придает этой породе определенную пластичность. Порода, называемая известняком, состоит из спрессованных частиц кальцита CaCO3.
Каким же образом образовались в осадочном чехле нашей планеты слои глины, песка и известняка? Ответ на этот вопрос дает теория катастрофизма: это результат периодических бомбардировок Земли кометами. Кометы являются малыми космическими телами (размером от 0,5 до 100 км), состоящими из смеси замерзших до твердого агрегатного состояния газов и паров, перемешанных с т.н. космической пылью – частицами разного химического состава: силикаты, окислы и соли металлов, хлориды и т.п. Состав льдов комет (H2O, CH4, NH3, CO2 и др.) показывает, что температура этих объектов не выше минус 200оС. Размер пылинок – 2мм и менее. В настоящее время установлено, что кометы поступают в нашу Солнечную систему из т.н. струйных потоков Галактики Млечный Путь, когда эти потоки пересекает Солнце, движущееся вместе со своими планетами по круговой орбите вокруг центра этого огромного звездного скопления.
Согласно теории катастрофизма, Солнечная система в процессе движения Солнца вокруг центра Галактики периодически, примерно через каждые (30±5) млн. лет подвергается бомбардировке галактическими кометами. Длительность каждого цикла интенсивной бомбардировки составляет не менее 500 тыс. лет, при этом в каждом цикле на Землю обрушивались в среднем не менее одной кометы ежедневно. Водяной лед и космическая пыль из этих комет непосредственно попадали на поверхность нашей планеты. Водяной лед таял, и полученная при этом вода с растворенными в ней хлоридами шла на образование гидросферы, а космическая пыль – на образование осадочного чехла Земли.
После накопления на Земле достаточного количества воды часть космической пыли из комет, которая не растворялась в воде (например, окислы кремния и алюминия), будучи тяжелее воды, опускалась на дно океана. При этом в соответствии с законом гидродинамики происходила своеобразная сепарация частичек космической пыли: более крупные частицы опускались на дно быстрее более мелких. Таким образом на дне океана последовательно откладывались более или менее однородные по составу слои известняка, песка и глины. Вследствие того, что глина состоит из самых маленьких частичек космической пыли, ее слои должны были лежать не только вперемежку с другими слоями песка и известняка, но самое главное – на самом верху слоистой структуры. Эти верхние слои глины образовались из космической пыли комет, завершавших последний на сегодняшний момент бомбардировочный цикл.
Необходимо отметить, что образование океана не было спокойным и плавным процессом. Уровень океана в истории Земли несколько раз претерпевал достаточно серьезные изменения. Колебания уровня океана могут быть обусловлены двумя причинами. Во-первых, нельзя исключить периодических подъемов и опусканий дна океана из-за тектонических (глубинных) процессов внутри Земли. Во-вторых, в отдельные циклы Землю могли бомбардировать преимущественно крупные кометы с диаметром ядра более 1 км. Эти крупные кометы, попадая в океан, выплескивали в виде брызг и пара в космическое пространство не только свое содержимое, но и значительную часть из уже имеющихся на Земле запасов воды. В этом случае уровень океана уменьшался. Но Земля могла быть атакована и более интенсивными потоками комет небольшого (не более 1 км) размера, которые в силу ограниченности своей кинетической энергии не выплескивали воду из океана. В этом случае уровень океана увеличивался.
Ученые по-разному оценивают колебания уровня океана. Так, К.Ю. Еськов провел расчеты, согласно которым между Кембрием и Девоном (от 500 до 400 млн. лет назад) и в Мелу (80 млн. лет назад) уровень мирового океана был выше современного уровня на 380 м. С другой стороны, Г.У. Линдберг зафиксировал т.н. прибойные террасы, выбитые океанским прибоем в горах на высоте около 1000 м. Взяв среднее значение этих величин, можно принять, что уровень океана превышал его современное положение на 700 м, т.е. практически более половины современной площади материков были в это время покрыты водной оболочкой, участвующей вместе с кометами в формировании многослойного осадочного чехла нашей планеты.
И вот мы снова возвращаемся к первоначальной причине образования пустынь. Мысленно перенесемся на 80 млн. лет назад, когда происходил последний в истории Земли процесс регрессии (понижения уровня) мирового океана. Можно оценить, что при этой регрессии Земля потеряла до 15% имевшегося тогда у нее запаса воды (в настоящее время эти запасы составляют 1,5 млрд. км3, т.е. 1 кубокилометр воды приходится примерно на 5 человек). Нетрудно представить, как при отступлении океана с будущих береговых слабонаклонных равнин штормовые волны просто смывали маломощную глиняную оболочку с прибрежных пространств непосредственно над урезом воды, шаг за шагом обнажая песчаную подушку. Океан мог смыть и песчаную подушку, и тогда после его понижения побережье могло иметь известковое покрытие. И когда океан окончательно отступил со слабонаклонных прибрежных равнин, их поверхность в ряде регионов оказалась без наружной глиняной защиты. Верхний слой этих равнин вместо глины был образован либо песком, либо известняком.
После последнего понижения уровня океана вновь приобретенные материками прибрежные участки суши, лишенные глиняного покрова, не смогли полноценно включиться в глобальный процесс освоения новых земель флорой и фауной. Причем на проблемных территориях этот процесс шел по нарастающей в сторону ухудшения ситуации. Песок, не прикрытый водоупорным слоем глины, не задерживал на своей поверхности дождевые осадки, без которых не могла укорениться растительность. А без растительности песок разогревался в летние сезоны вплоть до 80оС, и восходящие от него потоки жаркого воздуха препятствовали пролитию дождей из облаков, идущих с моря на материк. Известняковая поверхность также не способствовала укоренению флоры.
В ряде мест большое значение в создании пустынного статуса прибрежных песчаных равнин сыграло соседство этих равнин с теми участками океана, где господствуют холодные течения. Такое соседство способствовало созданию над песчаной равниной т.н. температурной инверсии, когда вместо обычного понижения температуры воздуха с высотой имеет место обратный процесс: туманы в нижнем слое и горячий сухой воздух в верхних слоях, что отрицательно сказывается на выпадении дождей в этом регионе. Характерные примеры таких территорий – пустыня Намиб в Африке и пустыня Атакама в Южной Америке.
Пустыни Африки (59% от общей площади континента) и Австралии (82%) расположены на высотах от 200 до 600 м над уровнем моря, так что они вполне подходят в качестве объектов, с которых 80 млн. лет назад при отступлении океана штормовыми волнами был смыт водоупорный глиняный слой. Это положение относится и к пустыням Южной Америки и Азии. Во всех других регионах верхнюю часть сохраненного глиняного слоя природа смогла за миллионы лет переработать в почву, служащую теперь основой существования человечества.
При отсутствии водной массы над регионами, лишенными 80 млн. лет назад глиняного покрова, кометы в последующие циклы бомбардировок уже не смогли восстановить этот покров, т.к. процесс послойного осаждения космической пыли работает только в водной среде. А при ударном контакте кометы с сухой поверхностью Земли происходило только образование астроблем (неглубоких воронок). Так что теперь процесс перевода пустынь в хозяйственный оборот из ведения комет и океана полностью лег на плечи человечества.
В заключение еще раз отметим, что первоначальной причиной зарождения примерно 80 млн. лет назад большинства пустынь является прибойная активность океана по отношению к берегам континентов, когда при последнем понижении уровня океана (примерно на 700 м) к современному значению штормовые волны смыли достаточно маломощную глиняную оболочку с прибрежных участков суши, сделав эти участки практически непригодными для произрастания на них флоры.