Грязь — это любое химическое соединение, находящееся не на своем месте, — так шутят химики. Геологи называют грязью скопление микрочастиц глинистых минералов, образующих при добавлении воды полужидкую пластичную массу. По их расчетам, грязь появилась полмиллиарда лет назад. Откуда она взялась и как повлияла на окружающую среду?
Появление грязи на Земле
Самые твердые горные породы на Земле не могут устоять перед постоянным воздействием климата, осадков, природных стихий и со временем распадаются на мельчайшие частицы. Немалый вклад в этот деструктивный процесс, называемый выветриванием, вносят растения, микробы и грибы.
Если среди продуктов выветривания больше зерен кварца, образуются пески, а если глинистых частиц размером сотые доли миллиметра — мелкая природная пыль, основа грязи.
Кажется, что грязь на нашей планете существовала всегда. Но это не так. На протяжении большей части истории Земли, которой четыре с половиной миллиарда лет, тонкие продукты выветривания сносились с суши водными потоками и оседали в виде ила на дне водоемов. Ситуация коренным образом изменилась примерно 500 миллионов лет назад, когда первые растения — цианобактерии и водоросли — начали осваивать сушу.
Самые древние свидетельства массового скопления грязи на суше относятся к ордовикскому периоду. По всему миру в прибрежных отложениях возрастом 458-460 миллионов лет геологи находят ископаемых рыб, погребенных в илистых отложениях речных дельт. Ученые предполагают, что в это время паводки и сильные дожди сносили с суши огромные объемы уже образовавшейся, но еще плохо закрепленной на поверхности грязи.
Позднее корни и стебли растений стали задерживать на суше тонкие илистые отложения, образующиеся при выветривании. Так появилась грязь, из которой при добавлении органических остатков сформировалась первая почва — благоприятный субстрат, среда обитания и источник пищи для большинства живых существ — микроорганизмов, растений и животных, включая человека.
Геологи Нил Дэвис и Уильям МакМахон из Кембриджского университета в Великобритании подсчитали, что распространение наземных растений 458-359 миллионов лет назад совпадает с более чем десятикратным увеличением количества грязи на суше.
Ранние растительные сообщества и почвенный покров формировались вдоль берегов равнинных рек. Это сильно повлияло на динамику водных потоков. Из-за глинистых отложений русла стали извилистыми, со множеством S-образных изгибов, называемых меандрами. Соответственно, изменились скорость течения, температура, химический состав воды — и эта среда была более благоприятной для развития растительной и животной жизни.
Идеальная среда для жизни
Первые наземные животные — черви и многоножки — идеально приспособились к грязи. Например, земляные черви, вытягиваясь, наполняют себя жидкой глиной, а затем, сжимаясь, выдавливают воду и движутся вперед. При этом они отфильтровывают из грязи необходимые им питательные органические и минеральные вещества, а вовне выделяют продукты жизнедеятельности, которые, в свою очередь, участвуют в образовании грязи.
Глинистые минералы относятся к группе слоистых силикатов. Из-за высокой удельной поверхности своих пластинчатых кристаллов они адсорбируют и накапливают в виде катионов необходимые животным и растениям полезные компоненты. Также эти минералы обладают важной для поддержания жизни способностью при намокании поглощать и удерживать между слоями кристаллической решетки воду, а в засушливые периоды отдавать ее обратно в окружающую среду.
Неудивительно, что самые ранние свидетельства наземной жизни геологи находят в затвердевших глинистых и илистых отложениях. Окаменелости древнейших животных, живших в грязи, не сохранились, так как их тела в большинстве своем были мягкими и не обладали скелетом, а вот изучению отпечатков их ходов посвящено отдельное направление в палеонтологии — палеоихнология.
Когда грязь течет как лава
Помимо грязи, образующейся на поверхности Земли, есть глубинная грязь, которую изливают на поверхность грязевые вулканы. Сходство с настоящими вулканами им придает конусообразная форма, а также периодичность излияний, сопровождающихся потоками грязевой «лавы», взрывами газа, выбросами горячей воды и камней.
Крупнейшее на памяти человека и самое разрушительное грязевое извержение началось 29 мая 2006 года на индонезийском острове Ява. Виновником трагедии стал вулкан Сидоарджо, больше известный под именем Люси.
Кипящая грязь вместе с водой, газом и мелкими камнями вырывалась одновременно из нескольких отверстий в земле и растекалась на огромные расстояния. Индонезийцы отчаянно строили дамбы, чтобы удержать грязь, спасти поселения и рисовые поля. К сентябрю, когда извержение достигло пика, многометровый слой грязи похоронил несколько поселков, почти 60 тысяч жителей лишились крова.
Вулкан Люси активен до сих пор. По опубликованным данным, в 2017 году он ежедневно выбрасывал около 80 тысяч кубометров грязи. Этого достаточно, чтобы заполнить 32 олимпийских бассейна.
Грязевой вулканизм — относительно распространенное явление, особенно в областях, где на глубине находятся залежи природного газа и других углеводородов. Давление газа заставляет разогретые подземные воды подниматься вверх по разломам и трещинам. Вода смешивается с осадочными породами, содержащими глинистые минералы, и превращается в вязкую массу. Вблизи поверхности она образует пузырь, который, прорываясь, выбрасывает скопившееся вещество на поверхность.
Изучив с помощью геофизических методов глубинное строение района грязевого вулкана Сидоарджо, ученые установили, что канал, по которому грязь поступает к поверхности, связан через систему разломов с магматическим очагом близлежащего вулканического комплекса Арджуно-Велиранг на глубине около шести километров. Этим и объясняется необычная мощность и длительность грязевых извержений на острове Ява.
Тайна марсианской грязи
Наблюдения за грязевыми вулканами на Земле позволили объяснить природу загадочных окаменевших потоков на поверхности Марса, похожих на магматическую лаву.
Ученые экспериментально доказали, что грязь в марсианских условиях ведет себя иначе, чем на Земле. Из-за быстрого промерзания и образования ледяной корки грязевые потоки там застывают подобно земной лаве. По мнению исследователей, десятки тысяч конусообразных образований, сосредоточенных главным образом в северном полушарии Марса, — это бывшие жерла грязевых вулканов.
Геологи считают, что грязевой вулканизм должен быть широко распространен и на других телах Солнечной системы, в которых много льда, — на Церере, спутниках Сатурна Титане и Энцеладе, а также Плутоне.
Источник РИА Новости