И Протоземля, и Протолуна стали формироваться в эпоху нестабильности Солнечной системы, когда мелкие шарики и обломки планетозималей роились в околосолнечном пространстве, постоянно сталкивались между собой, расшибались и слипались друг с другом. Сначала, очевидно, образовалась путём такого слипания Протоземля, а затем из оставшегося вещества того же фрагмента облака – Протолуна. В результате уже на этом этапе первоначального формирования произошла под действием притяжения Протоземли синхронизация движения Протолуны: период вращения последней вокруг своей оси полностью совпал с её периодом обращения вокруг Протоземли.
Обе они подверглись дальнейшей бомбардировке со стороны планетозималей, метеоритов, межпланетных обломков и прочего космического мусора. При столкновениях происходило расшибание, дробление, крошение, разбрасывание, сплющивание тел этих мелких объектов в более крупные и массивные тела Протоземли и Протолуны. Затем образовавшиеся комья вещества стягивались под воздействием тяготения более плотных ядер обеих планет, и они принимали форму, приближенную к шарообразной. Всё более разогревались ядра планет и их недра в целом.
В процессе формирования Земли наряду с астрономическим и геологическим периодами геологи выделяют три последовательно сменявших друг друга фазы – фазу аккреции (наращивания), фазу расплавления и фазу образования первичной коры (лунную фазу). Наращивание, или аккреция происходила по мере вышеописанных столкновений Протоземли с инородными телами и вбирания ею в себя, слипания и поглощения этих тел. Считается, что Протоземля набрала при этом около 95 % своей нынешней массы. Наращивание длилось миллионы лет, а возможно, и сотни миллионов, причём столкновения становились всё более мощными по мере роста планетозималей. Действие всех трёх вышеописанных факторов – гравитационного сжатия, высокой радиоактивности и бомбардировки «строительным материалом» Солнечной системы обусловило переход ранее холодной Протоземли в горячее расплавленное состояние.
Если бы космический корабль инопланетян пролетел в это время над формирующейся Землёй, перед космическими путешественниками предстала бы неприглядная картина, являющаяся для них неоспоримым научным доказательством того, что на данной планете жизни нет и быть не может. Поверхность Протоземли была бездонным океаном расплавленного вещества с температурой от 800 до 1250 °C. От этого клокочущего океана поднимались в огромном количестве ядовитые испарения и газовые потоки, состоящие из соединений серы, углерода, щелочных элементов. Они составляли первичную атмосферу Земли, которая постепенно улетучивалась в околоземное пространство. Тёмные тучи из этих испарений окутывали Протоземлю, не давая пробиться к её поверхности солнечным лучам. Время от времени планетозимали, метеориты и их фрагменты врывались в ядовитую атмосферу и «плюхались» в расплавленный базальтовый океан, ещё более повышая его температуру и разбрызгивая во все стороны огромные массы вещества, после чего переплавлялись и пополняли массу Протоземли.
Отсюда вполне понятно, что фаза аккреции в фазе расплавления так и не закончилась, она продолжалась, хотя и в меньших масштабах, но с большей эффективностью наращивания массы, поскольку в расплаве вещество космических «пришельцев», каким бы твёрдым оно ни было, быстро ассимилировалось с телом планеты и не нарушало процесса формообразования земного шара.
Это формообразование происходило не только вовне, но и вглубь. Фаза расплавления длилась около 600 млн. лет. Всё это время продолжалась наметившаяся в предшествующей фазе дифференциация и структурирование земного вещества с выделением плотного массивного горячего ядра и окутывающей его мантии.
Разумеется, ядро стало выделяться ещё в астрономический, догеологический период – период сгущения соответствующего фрагмента протопланетного облака. В этом фрагменте ядро играло роль более массивного и сгущённого тяготеющего центра, своеобразного клубка, на который как бы наматывалась разреженное газопылевое вещество. В фазе расплавления произошло преобразование ядра. Тяжёлые элементы «тонули» в расплаве и погружались всё глубже в недра Протоземли, достигая ядра и обогащая его этими элементами. Особую роль в этом процессе играло расплавленное железо, которое, обладая вдвое большим удельным весом по сравнению с силикатами, постепенно скапливалось в ядре, а выдавленные наружу силикаты скапливались на периферии, образуя мантию.
Такой сценарий развития событий, на наш взгляд, позволяет преодолеть расхождения двух альтернативных концепций, конкурирующих в геологии по поводу порядка формирования глубинной структуры Земли. Первая из этих концепций, впервые выдвинутая и обоснованная российско-советским учёным О. Ю. Шмидтом, связана с признанием первоначальной химической однородности Протоземли, вещество которой состояло из железа, силикатов и сульфидов. Структурированность Земли, как и других планет Солнечной системы, возникла в результате расслоения в фазе расплавления на тяжёлое ядро и более лёгкую силикатную мантию, верхний слой которой образовал протокору.
Вторая концепция отстаивает первичность образования ядра при гравитационном сжатии фрагмента протопланетного облака. Ядро было разогрето до 1250 °C, а затем начало остывать, и в результате «обросло» мантией и одновременно другими оболочками, как только силикатный материал остыл до нужной кондиции.
Очень важным в этой концепции мы считаем признание формообразующей роли ядра. Роль земного ядра для формирования и развития Земли во многом аналогична роли ядер атомов, ядер звёзд и ядер галактик для их формирования и развития. «Как теперь всё более чётко выясняется, – отмечают российские специалисты по палеогеографии А. Свиточ, О. Сорохтин и С. Ушаков, – тектоническая активность Земли, образование земной коры с присущими ей месторождениями полезных ископаемых, геохимическая эволюция мантии, её дегазация и генетически связанные с ними процессы формирования океанов и атмосферы, а также возникновение и развитие жизни на Земле в конце концов приводятся в действие и управляются планетарным процессом образования земного ядра» (Свиточ А.А., Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Палеогеография – М.: Академия, 2004 – 448 с., с. 37). Приведение в действие, обусловливание движения и управление ядрами периферии характеризуют мобилизационную активность ядерного компонента в любой ситуации.
По мере завершения процесса формирования Солнечной системы бомбардировка планетозималями Протоземли стала сокращаться. В связи с завершением распада короткоживущих изотопов значительно снизился уровень радиоактивности вещества Протоземли. Прекратилось и гравитационное сжатие протопланеты. Все три источника и три составные части разогревания Протоземли исчерпали свой энергетический потенциал. Протоземля начала остывать. Остывание длилось гораздо меньший промежуток времени, нежели пребывание в расплавленном состоянии.
Когда температура земной поверхности опустилась ниже точти плавления базальтов (от 800 до 1000 °C), поверхностная часть мантии, составляющая протокору, стала застывать и превратилась в земную кору. Когда температура поверхности опустилась ниже 100 °C, точки кипения воды, конденсация водяных паров привела к выпадению их на эту поверхность и образованию гидросферы. Извержения вулканов, вызываемые прорывами магмы сквозь трещины в коре и дегазацией мантии, способствовали обновлению газовой оболочки Протоземли и формированию атмосферы. Вулканическая активность на новорожденной Земле была чрезвычайно сильной и распространённой почти по всей её поверхности. Этому способствовала всё ещё очень высокая температура мантии и непрочность только что застывшей базальтовой оболочки.
Фазу образования первичной коры нередко называют лунной фазой, поскольку Протоземля в этот промежуток времени была похожа на свою вечную спутницу Луну. Поверхность Протоземли покрывал слой реголита (от греч. «регос» – покрывало). Это был, как и на Луне, особый материал, сформировавшийся из спекшихся и раздробленных метеоритными бомбардировками частиц и состоявший из различных обломков и пыли. Всё ещё частые удары метеоритов проламывали непрочную базальтовую оболочку и покрывали Протоземлю кратерами, ещё больше активизируя вулканически извержения (это, конечно, резко отличает Протоземлю от Луны – почти лишённой вулканизма планеты). К тому же более массивная, чем Луна, Протоземля удерживала вырывавшиеся из её недр газовые потоки и создавала защиту от прямых попаданий метеоритов.
В связи с сохранением достаточно высокой температуры и возможной плотностью атмосферы, создающей парниковый эффект, некоторые исследователи отрицают достоверность лунной модели данной стадии формирования Земли и считают более предпочтительной венерианскую модель. Но если остывающая Протоземля и была на какой-то стадии формирования похожа на Венеру, то по мере охлаждения она, безусловно, теряла сходство и приобретала относительную стабильность своей структуры в сочетании с высочайшей активностью химической и физико-геологической среды.
