Катастрофизм и униформизм в геологии: теория внезапных изменений Земли.

Введение

идея о том, что планеты, подобные Земле, в прошлом подвергались воздействию кратковременных, мощных галактических событий.
Геологическая теория резких, серьезных изменений.

В геологии катастрофизм – это теория о том, что Земля в значительной степени сформирована внезапными, кратковременными, насильственными событиями, возможно, имевшими планетарный масштаб. Это противопоставляется униформизму (иногда называемому градуализмом), согласно которому медленные, постепенные изменения, такие как эрозия, привели к формированию всех геологических особенностей Земли. Сторонники униформизма считали, что настоящее – ключ к прошлому, и что все геологические процессы (такие как эрозия) в прошлом были схожи с наблюдаемыми сегодня. С XIX века, после споров между катастрофистами и униформистами, сформировался более всеобъемлющий и интегрированный взгляд на геологические события, в котором научное сообщество признает, что в геологическом прошлом происходили катастрофические события, но рассматривает их как экстремальные проявления естественных процессов, которые могут возникать. Сторонники катастрофизма предполагали, что каждая геологическая эпоха завершалась насильственными и внезапными природными катастрофами, такими как масштабные наводнения и быстрое образование крупных горных хребтов. Растения и животные, обитавшие в районах, пострадавших от этих событий, вымирали и резко заменялись новыми формами, чьи окаменелости определяли геологические слои. Некоторые катастрофисты пытались связать хотя бы одно из этих изменений с библейским повествованием о Всемирном потопе. Французский ученый Жорж Кювье (1769–1832) популяризировал концепцию катастрофизма в начале XIX века; он предположил, что новые формы жизни переселялись из других регионов после локальных наводнений, и избегал религиозных или метафизических спекуляций в своих научных работах.

Кувье и естественные богословы

Ведущим научным сторонником катастрофизма в начале девятнадцатого века был французский анатом и палеонтолог Жорж Кювье. Его мотивацией было объяснить закономерности вымирания и смену фаун, которые он и другие наблюдали в летописи окаменелостей. Хотя он предполагал, что катастрофа, вызвавшая недавние вымирания в Евразии, могла быть результатом затопления низменностей морем, он не упоминал о Ноевом потопе. Он также никогда не рассматривал божественное творение как механизм восстановления популяций после вымирания. Фактически, Кювье, находясь под влиянием идей Просвещения и интеллектуального климата Французской революции, избегал религиозных или метафизических спекуляций в своих научных трудах. Кювье также полагал, что стратиграфическая летопись указывает на то, что произошло несколько подобных революций, которые он рассматривал как повторяющиеся природные события, чередующиеся с длительными периодами стабильности в истории жизни на Земле. Это привело его к выводу, что Земле несколько миллионов лет. В отличие от этого, в Великобритании, где в начале девятнадцатого века оказывала влияние естественная теология, группа геологов, включая Уильяма Бакленда и Роберта Джеймсона, по-иному интерпретировала работы Кювье. Кювье написал введение к сборнику своих статей об ископаемых четвероногих, в котором изложил свои идеи о катастрофическом вымирании. Джеймсон перевел это введение на английский язык и опубликовал его под названием «Теория Земли», добавив к переводу обширные редакторские примечания, в которых явно связал последнюю из революций Кювье с библейским потопом. Получившееся эссе оказало огромное влияние на англоязычный мир. Бакленд посвятил значительную часть своей ранней карьеры попыткам доказать реальность библейского потопа, используя геологические данные. Он часто ссылался на работы Кювье, хотя Кювье предполагал наводнение ограниченной географической области и длительной продолжительности, в то время как Бакленд, стремясь к соответствию библейскому повествованию, выступал за всемирный потоп короткой продолжительности. В конечном итоге Бакленд отказался от теории потопа в пользу теории оледенения, предложенной Луи Агасси, после посещения Альп, где Агасси продемонстрировал последствия оледенения на месте. В результате влияния Джеймсона, Бакленда и других сторонников естественной теологии дебаты о катастрофизме в девятнадцатом веке в Великобритании приобрели гораздо более выраженный религиозный оттенок, чем в других странах Европы.

The leading scientific proponent of catastrophism in the early nineteenth century was the French anatomist and paleontologist Georges Cuvier. His motivation was to explain the patterns of extinction and faunal succession that he and others were observing in the fossil record. While he did speculate that the catastrophe responsible for the most recent extinctions in Eurasia might have been the result of the inundation of low lying areas by the sea, he did not make any reference to Noah's flood. Nor did he ever make any reference to divine creation as the mechanism by which repopulation occurred following the extinction event. In fact Cuvier, influenced by the ideas of the Enlightenment and the intellectual climate of the French Revolution, avoided religious or metaphysical speculation in his scientific writings. Cuvier also believed that the stratigraphic record indicated that there had been several of these revolutions, which he viewed as recurring natural events, amid long intervals of stability during the history of life on Earth. This led him to believe the Earth was several million years old. By contrast in Britain, where natural theology was influential during the early nineteenth century, a group of geologists including William Buckland and Robert Jameson interpreted Cuvier's work differently. Cuvier had written an introduction to a collection of his papers on fossil quadrupeds, discussing his ideas on catastrophic extinction. Jameson translated Cuvier's introduction into English, publishing it under the title Theory of the Earth. He added extensive editorial notes to the translation, explicitly linking the latest of Cuvier's revolutions with the biblical flood. The resulting essay was extremely influential in the English speaking world. Buckland spent much of his early career trying to demonstrate the reality of the biblical flood using geological evidence. He frequently cited Cuvier's work, even though Cuvier had proposed an inundation of limited geographic extent and extended duration, whereas Buckland, to be consistent with the biblical account, was advocating a universal flood of short duration. Eventually, Buckland abandoned flood geology in favor of the glaciation theory advocated by Louis Agassiz, following a visit to the Alps where Agassiz demonstrated the effects of glaciation at first hand. As a result of the influence of Jameson, Buckland, and other advocates of natural theology, the nineteenth century debate over catastrophism took on much stronger religious overtones in Britain than elsewhere in Europe.

Возникновение униформизма в геологии

Однообразные объяснения образования осадочных пород и понимание огромных масштабов геологического времени, или, как это понятие стало известно, «глубокое время», были найдены в трудах Джеймса Хаттона, иногда называемого отцом геологии, в конце XVIII века. Геолог Чарльз Лайелл развивал идеи Хаттона в первой половине XIX века и собрал наблюдения, подтверждающие униформистскую идею о том, что особенности Земли сформированы теми же геологическими процессами, которые можно наблюдать в настоящем, действующими постепенно на протяжении огромного периода времени. Лайелл представил свои идеи во влиятельном трехтомнике «Принципы геологии», опубликованном в 1830-х годах, который бросил вызов теориям о геологических катаклизмах, предложенным сторонниками катастрофизма, таким как Кювье и Бакленд. Одним из ключевых различий между катастрофизмом и униформизмом является то, что униформизм предполагает существование огромных временных масштабов, в то время как катастрофизм – нет. Сегодня большинство геологов сочетают катастрофистские и униформистские подходы, считая, что история Земли – это медленное, постепенное развитие, прерываемое случайными природными катастрофическими событиями, повлиявшими на Землю и ее обитателей. С 1850 по 1980 год большинство геологов придерживались униформизма («Настоящее – ключ к прошлому») и градуализма (геологические изменения происходят медленно в течение длительных периодов времени) и отвергали идею о том, что катаклизмические события, такие как землетрясения, извержения вулканов или наводнения, значительно превосходящие по мощности наблюдаемые в настоящее время, сыграли существенную роль в формировании земной поверхности. Вместо этого они полагали, что Земля сформировалась в результате длительного воздействия таких сил, как вулканизм, землетрясения, эрозия и осадконакопление, которые до сих пор можно наблюдать в действии. Частично отказ геологов был обусловлен их убеждением, что катастрофисты начала XIX века верили в непосредственное участие Бога в определении истории Земли. Некоторые теории катастрофизма в XIX и начале XX веков были связаны с религией, и катастрофическое происхождение иногда рассматривалось как чудесное, а не естественное явление. Утверждение униформизма затрудняло принятие новой теории катастроф. В 1923 году Дж. Харлен Бретц опубликовал статью о бороздчатых ландшафтах, образованных ледниковым озером Миссула в штате Вашингтон, США. Бретц столкнулся с сопротивлением своим теориям со стороны геологического сообщества того времени, что привело к ожесточенным 40-летним дебатам. Наконец, в 1979 году Бретц был удостоен медали Пенроуза – высшей награды Геологического общества Америки.

Uniformitarian explanations for the formation of sedimentary rock and an understanding of the immense stretch of geological time, or as the concept came to be known deep time, were found in the writing of James Hutton, sometimes known as the father of geology, in the late 18th century. The geologist Charles Lyell built upon Hutton's ideas during the first half of 19th century and amassed observations in support of the uniformitarian idea that the Earth's features had been shaped by same geological processes that could be observed in the present acting gradually over an immense period of time. Lyell presented his ideas in the influential three volume work, Principles of Geology, published in the 1830s, which challenged theories about geological cataclysms proposed by proponents of catastrophism like Cuvier and Buckland. One of the key differences between catastrophism and uniformitarianism is that uniformitarianism observes the existence of vast timelines, whereas catastrophism does not. Today most geologists combine catastrophist and uniformitarianist standpoints, taking the view that Earth's history is a slow, gradual story punctuated by occasional natural catastrophic events that have affected Earth and its inhabitants. From around 1850 to 1980, most geologists endorsed uniformitarianism ("The present is the key to the past") and gradualism (geologic change occurs slowly over long periods of time) and rejected the idea that cataclysmic events such as earthquakes, volcanic eruptions, or floods of vastly greater power than those observed at the present time, played any significant role in the formation of the Earth's surface. Instead they believed that the earth had been shaped by the long term action of forces such as volcanism, earthquakes, erosion, and sedimentation, that could still be observed in action today. In part, the geologists' rejection was fostered by their impression that the catastrophists of the early nineteenth century believed that God was directly involved in determining the history of Earth. Some of the theories about Catastrophism in the nineteenth and early twentieth centuries were connected with religion and catastrophic origins were sometimes considered miraculous rather than natural events. The rise in uniformitarianism made the introduction of a new catastrophe theory very difficult. In 1923 J Harlen Bretz published a paper on the channeled scablands formed by glacial Lake Missoula in Washington State, USA. Bretz encountered resistance to his theories from the geology establishment of the day, kicking off an acrimonious 40 year debate. Finally in 1979 Bretz received the Penrose Medal; the Geological Society of America's highest award.

Мнения Эммануила Великовского

В 1950-х годах Иммануил Великовский изложил теорию катастрофизма в нескольких популярных книгах. Он предполагал, что планета Венера – это бывшая "комета", выброшенная из Юпитера, которая примерно 3500 лет назад дважды катастрофически сблизилась с Землей с интервалом в 52 года, а затем взаимодействовала с Марсом. Марс, в свою очередь, пережил серию близких столкновений с Землей, завершившихся в 687 году до нашей эры, после чего занял свою нынешнюю орбиту. Великовский использовал эту теорию для объяснения библейских бедствий в Египте, библейского упоминания о "Солнце, остановившемся" на один день (Книга Иисуса Навина, 10:12-13, объясняемого изменениями в скорости вращения Земли) и гибели Атлантиды. Ученые категорически отвергли предположения Великовского.

Текущее применение

Неокатастрофизм – это объяснение внезапных вымираний, зафиксированных в палеонтологической летописи, событиями высокой мощности и низкой частоты (такими как столкновения с астероидами, супервулканические извержения, вспышки гамма-лучей от сверхновых и т. п.), в отличие от преобладающей геоморфологической точки зрения, которая акцентирует внимание на событиях низкой мощности и высокой частоты.

Гипотеза события удара Луиса Альвареса

В 1980 году Уолтер и Луис Альварес опубликовали статью, в которой предположили, что астероид столкнулся с Землей 66 миллионов лет назад в конце мелового периода. Это столкновение привело к вымиранию около 70% всех видов, включая нептичьих динозавров, и оставило после себя границу между меловым и палеогеновым периодами (K–Pg границу). В 1990 году предполагаемый кратер, образовавшийся в результате этого столкновения, был идентифицирован в Чикшулубе на полуострове Юкатан в Мексике. Эти события способствовали широкому признанию научно обоснованного катастрофизма применительно к определенным событиям в отдаленном прошлом. С тех пор дебаты о вымирании динозавров и других массовых вымираниях сосредоточены на том, был ли причиной вымирания удар астероида, масштабный вулканизм (происходивший примерно в то же время), или какой-либо другой механизм, либо их комбинация. Большинство предложенных механизмов носят катастрофический характер. Наблюдение столкновения кометы Шумейкера — Леви 9 с Юпитером продемонстрировало, что катастрофические события происходят как естественные явления.

Образование Луны

Современные теории также предполагают, что аномально большая Луна Земли образовалась в результате катастрофического события. В статье, опубликованной в журнале "Icarus" в 1975 году, Уильям К. Хартманн и Дональд Р. Дэвис предположили, что близкое прохождение крупного планетезимала на ранних этапах формирования Земли, около 4,5 миллиардов лет назад, привело к выбросу скальных обломков, переплавлению Земли и образованию Луны, что объясняет меньшую плотность Луны и отсутствие железного ядра. Теория удара имеет определенные недостатки: некоторые компьютерные симуляции показывают формирование кольца или нескольких лун после удара, а элементный состав Земли и Луны не совсем идентичен.