Kaip mokslininkai įsivaizdavo Žemę prieš atsirandant izotopiniams datavimams?

Gamtos tyrimų centro mokslo darbuotojas ir „Mokslo sriubos“ savanoris dr. Laurynas Šiliauskas

Žemės susiformavo prieš keturis su puse milijardo metų. Šis amžius sudaro apie trečdalį visatos amžiaus. Pirmosios tokios Žemės amžiaus vertės atsirado palyginti neseniai, 1955 metais, kai Manheteno projekto „Top Secret“ statusas buvo panaikintas ir mokslininkai tyrę izotopus galėjo skelbti savo rezultatus viešai. Šiandieninių žinių plotmėje šis amžius atrodo lyg paprastas skaičius, tačiau iki 1955 metų, o tiksliau 1907 metų kai buvo paskelbti pirmieji uolienų izotopiniai amžiai, Žemė buvo matoma visai kitaip.

Pav. 1. Trečioji Žemės sukūrimo diena. Dievas sukuria žoles ir medžius. Julius Schnorr von Carolsfeld (1794-1872) piešinys (Wigands, 1860).

Turbūt būtų naivu manyti jog iki izotopų atradimo, žmonės nesvarstė apie Žemės amžių, ar jos kilmę. Šiame straipsnyje aš trumpai aptarsiu būtent tai: kaip „kito“ Žemė ir jos amžius, bei vystėsi geologija kaip mokslas, iki 1907 metų. Tad, kaip Lewis Carroll rašė Alisoje stebuklų šalyje: „pradėk nuo pradžios ir eik kol pasieksi pabaigą, tada sustok“. O pradžioje Dievas tarė žodį. Ketvirtą dieną, baigė kurti Žemę (pav. 1). Dar viduramžiais Biblijos tyrinėtojai bandė surasti mažas užuominas Šventajame Rašte, prieš kiek metų buvo ta ketvirta diena. Senajame testamente teigiama kad Adomas buvo sukurtas penktą dieną, po 2000 metų gimė Abraomas, kuris nugyveno dar apie 2000 metų, o tada gimė Kristus, tad pagal Bibliją, Žemė buvo sukurta 4004 metais prieš Kristų. Šie skaičiavimai geriausiai žinomi iš Džeimso Ussher (1581-1656) ir Džono Lightfoot (1602-1727) knygų. Viduramžiais buvo manyta jog Šventojo Rašto knygas rašę autoriai buvo, tiesiogine to žodžio prasme, „įkvėpti Šventosios Dvasios“, tai yra, jie rašė ką liepė Dievas, tad bet koks prieštaravimas Biblijai buvo laikomas erezija.

Fosilijos jaunoje Žemėje

Biblijinės Žemės, arba dažnai dar vadinamos „jaunos Žemės“ teorija moksle buvo gaji iki pat XX amžiaus (Didžiojoje Britanijoje iki XIX amžiaus pirmos pusės; Rudwick, 1985). Žemės amžiaus dilema, ir pačio klausimo iškėlimas yra glaudžiai susijęs su geologijos mokslo atsiradimu ir vystymusi. Pirmieji „signalai“, kad 6000 metų Žemės raidai apibūdinti nepakanka, aptinkami dar XVII amžiuje, suvokus, jog fosilijos yra gyvų organizmų liekanos, o ne mineralų suaugimai, primenantys gyvūnų kaulus.

Vienas pirmųjų mokslininkų kvestionavęs biblinį Žemės amžių buvo Robertas Hukas (1635-1703), suformulavęs, vėliau jo vardu pavadintą dėsnį, aprašantį įtemptą spyruoklę veikiančias jėgas. Robertas Hukas kaip daugelis to meto mokslininkų domėjosi ir geologija. Jis buvo pirmasis supratęs, jog pietų ir šiaurės polių padėtis kinta, nors vienareikšmiškų įrodymų surinkti jam ir nepavyko (Montgomery, 2004). Garsiausiojoje knygoje „Micrographia“ Hukas pateikė fosilijų piešinius (pav. 2). Jo nuomone, fosilijos buvo vienareikšmis įrodymas, kad Žemėje vyko masiniai gyvybės išmirimai (Gribbin ir Gribbin, 2012). Žemės plutą anot jo veikė vertikalūs judesiai, dėl kurių susidarė kalnai ir įdubos, o išmirimai vyko dėl ugnikalnių išsiveržimų bei žemės drebėjimų. Tokios idėjos buvo įnirtingai kritikuojamos. Vienas iš jo amžininkų, Džonas Volis (ang. John Wallis) rašė (1687), jog Hukas „mėtė ir vartė Žemę, Alpių viršūnes pavertė jūra, kad galėtų paaiškinti kaip ten atsirado žuvų kaulai“ (Montgomery, 2004). Nors Hukas manė, jog Žemė yra senesnė nei teigiama biblijoje, jis norėjo susieti randamų fosilijų liekanas su įvairiomis katastrofomis, pagonybę menančiomis istorijomis bei mitais iš antikos. Tad Žemės amžius liko kelių tūkstančių metų ribose. Huko amžininkas, bei aršiausiais priešas, Izaokas Niutonas, tuo tarpu, aprašinėdamas įkaitusių kūnų vėsimą, pridėjo pora sakinių. Juose teigiama, jog įkaitusio kūno vėsimo greičio skaičiavimas gali būti panaudotas Žemės amžiui įvertinti.

Pav. 2. Iliustracija iš Huko „Micrographia“, kurioje matomos įvairios fosilijos: belemnitai, ryklių dantys, dvigeldžiai moliuskai, brachiopodai. Hukas šių fosilijų neidentifikavo. Iliustracijos šaltinis: Kusukawa, 2013.

Panašiu metu, Danijoje, anatomas ir geologas Nikolas Steno (1638-1686), suformulavęs pagrindinius stratigrafijos principus, priėjo prie panašių išvadų kaip Hukas (Bahsi et al., 2018). Steno buvo itin religingas dėl to tapo katalikų vyskupu (Bahsi et al., 2018), tad anot jo, uolienų sluoksniai, kuriuose randamos fosilijos, turėjo susidaryti po vandeniu biblinių potvynių metu, o fosilijos – tuometinės gyvūnijos liekanos (Gribbin ir Gribbin, 2012). Jo idėjos skyrėsi nuo Huko, bet kėlė tą patį klausimą: kiek laiko vystėsi Žemė? Steno idėjas toliau vystė šiuolaikinės taksonomijos pradininkas Karlas Linėjus (1707-1778). Anot jo, biblijoje aprašomas potvynis negalėjo trukti pakankamai ilgai, kad galėtų paaiškinti visą fosilijų įvairovę. Linėjaus nuomone, pradžioje visa Žemė buvo padengta vandeniu, kuris po truputį atsitraukinėjo ir suformavo sausumas su sluoksniais kuriuose randamos jūros gyvūnų fosilijos (Lundqvist, 2007). Linėjus buvo įsitikinęs kad 6000 metų biblinės Žemės teorija yra klaidinga, bet nenorėjo užsitraukti bažnyčios rūstybės ir viešai šių idėjų neskelbė. Drąsiausias jo pasisakymas randamas 1753 metais išleistoje knygoje Museum Tessinianum: „Keistų ir nežinomų gyvūnų fosilijų begalybė palaidota uolienų sluoksniuose po aukščiausiais kalnais, gyvūnai, kurių joks šių dienų žmogus neregėjo, yra vieninteliai mūsų senovinės Žemės laikotarpio, pernelyg tolimo bet kuriam istorikui atsekti, apgyvendinimo įrodymai“ (Gribbin ir Gribbin, 2012).

Anksčiau minėti, bei daugybės kitų tyrėjų, pastebėjimai, nors iš dalies ir skyrėsi, visgi priėjo prie panašių išvadų: Žemė, ar atskiros jos dalys, kažkuriuo laikotarpiu buvo užlietos jūrų. Šias idėjas XVIII-XIX amžių sandūroje, tuometines geologijos žinias, bei savo įžvalgas, apibendrino vokietis Abraomas Verneris (1749-1817). Vernerio požiūris į uolienas, ne vien kaip į iš tam tikrų mineralų sudarytą kūną, o tam tikru metu susidariusį objektą, pakeitė požiūrį į geologiją. Pagrindinė jo skelbta idėja buvo, jog visa pluta susidarė pamažu, mineralams susiformuojant iš vandens. Jis suskirstė uolienas į penkias grupes pagal amžių, pirmajai iš jų priskyręs granitą. Taip jau nutiko, kad apylinkėse kur gyveno Verneris granitai dažniausiai aptinkami žemiau kitų uolienų. Pagal Vernerį Žemė pradžioje buvo apsemta biblinio tvano, tad ši geologijos mokykla tapo plačiai žinoma kaip neptūnistų. Tam tikru laikotarpiu susidariusios uolienos atspindėjo pasaulinio vandenyno gylį, cheminę sudėtį, bei kitas sąlygas toje vietoje (Hartley, 2001). Ja remiantis buvo galima paaiškinti kodėl skirtingos fosilijos randamos skirtinguose gyliuose, bet tos pačios fosilijos randamos skirtingose pasaulio vietose. Vernerio pastebėjimuose buvo dalis tiesos: karbonatinės uolienos, pavyzdžiui, iš tikrųjų gali, o valgomosios druskos klodai susidaro išimtinai nusodinimo iš vandens metu. Tačiau Vernerio idėjos dažnai prieštaravo viena kitai. Pavyzdžiui, vulkaninės uolienos jo nuomone yra jauniausios, susidariusios dėl po žeme degančių anglies klodų. Tačiau, tokios pat vulkaninės uolienos randamos kalnų viršūnėse buvo priskiriamos pirmosioms uolienoms, susidariusiomis kartu su granitais (Sedon, 1973). Verneris kone visą gyvenimą praleido vienoje Vokietijos provincijoje, tad didžiąją dalį jo mokymų sudarė spėjimai, interpretacijos be stebėjimų, prieštaravimai sau pačiam, bei aklas tikėjimas savo tiesa (Sedon, 1973). Nepaisant to, jo teorija apjungė visą planetą. Šios idėjos, kad ir buvo labiau klaidinančios nei teisingos, išpopuliarėjo ir gyvavo iki pat XIX amžiaus pabaigos, kol galiausiai buvo visiškai atmestos. 

Išsilydžiusi Žemė ir šiuolaikinės geologijos pradžia

Pirmieji bandymai matematiniais ir fizikiniais modeliais apskaičiuoti Žemės amžių buvo atlikti XVIII amžiuje. Juos atliko Prancūzų mokslininkai, kurie tikėtina jog skaitė Niutono užrašus, bei atrado jau minėtus kelis sakinius apie galimybę apskaičiuoti Žemės amžių. Nors gauti rezultatai buvo ganėtinai toli nuo dabartinių verčių, bei nebuvo plačiai žinomi, jie parodo, jog geologinis pasaulio supratimas kito, ir suvokta kad Žemė yra daug kartų senesnė nei rašoma Senajame Testamente. Galiausiai XIX amžiaus pradžioje vyravusios Neptūnistų ir „jaunos Žemės“ teorijos pradėjo prarasti populiarumą. 

Prancūzijoje, Žoržas de Biufonas (1707-1788) būdamas septynerių paveldėjo krikštatėvio turtą, tad galėjo visą savo laiką paskirti mokslui. Sakoma, jog jis nusisamdė tarną, kurio vienintelis darbas buvo kiekvieną dieną pakelti Biufoną penktą ryto ir padėti jam pasiruošti darbui (Gribbin ir Gribbin, 2012). Tokio režimo vaisius – 36 tomų leidinys „Histoire naturelle, générale et particuliére“, kuriame Biufonas pristato ir savo geologines įžvalgas (Farber, 1973). Čia jis pateikė įvairias idėjas kurios pradėjo, vadinamų, „katastrofistų“ mokyklą. Jos apėmė nuo Žemės atsiradimo dėl kometos susidūrimo su Saule, Žemės evoliucija suskirstyta į septynias epochas, Antropogeno, kaip žmogaus atsiradimo laikotarpio, pasiūlymas, iki apskaičiuoto Žemės amžiaus. Biufonas manė, jog pirmykštė Žemė buvo išsilydžiusios medžiagos, atplėštos nuo Saulės gabalas. Tad, galima apskaičiuoti kiek laiko užtruktų Žemės masės objektui atvėsti iki šiuo metu esančios temperatūros. Tikėtina, jog šią idėją jis pasiskolino iš Izaoko Niutono. Savo laboratorijoje Biufonas atlikinėjo eilę eksperimentų, kurių metu jis kaitino įvairaus dydžio geležinius rutulius iki lydymosi ribos ir stebėjo kiek laiko trunka jų atvėsimas kol galima juos paliesti. Sakoma, jog vertinti temperatūrai jis kvietėsi jaunas aristokratų damas, kurios šilkinėmis pirštinėmis lietė vėstančius geležinius rutulius (Gribbin ir Gribbin, 2012). Perskaičiavus gautus rezultatus iki Žemės dydžio, Biufonas gavo 75 000 metų amžių (Piveteau, 2021), nors jis pats savo knygoje Les Époques abejojo šio skaičiavimo tikslumu ir manė, Žemė yra mažiausiai trijų milijonų metų senumo. Šis amžius sukėlė katalikų nepasitenkinimą, tad pačioje pirmojoje diskusijoje apie išleistą knygą jis teigė, kad tai yra tik teoriniai apmastymai, ir jokiu būdu neneigia Senojo Testamento (Zalasiewicz et al., 2018). 

Kitas garsus prancūzų mokslininkas, Žanas Baptistas Furjė (1768-1830), 1822 metais išleido savo garsiausią knygą „Theorie analytique de la chaleur“, arba „Analitinė šilumos teorija“ kuriame aprašomas šilumos pernešimas iš karšto kūno į šaltą (Abad-Zapatero, 2021). Furjė panaudojo šias idėjas Žemės vėsimo laikui nuo išsilydžiusios būsenos iki dabartinės temperatūros apskaičiuoti. Jis suprato, jog susiformavusi Žemės pluta veiktų kaip šilumos izoliatoriui ir šilumos judėjimas sulėtėtų. Galutiniai skaičiavimai parodė 100 milijonų metų Žemės amžių, kuris sukrėtė Furjė, ir rezultatai viešai nebuvo paskelbti (Gribbin ir Gribbin, 2012), išskyrus 1820 metų publikaciją, kurioje pateikta skaičiavimuose naudota formulė. Ši formulė patraukė brito Viljamo Tomsono dėmesį, kuris vėliau pritaikė Furjė formules dar kartą. Tuo metu Didžiojoje Britanijoje, geologija sparčiai vystėsi. Pagrindinė to priežastis – „Geologijos tėvo“ Škoto Džeimso Hutono idėjų populiarumas, kurioms ir 100 milijonų metų per maža. 

Pav. 3. Džeimso Hutono „Žemės teorija“ knygoje pateikiama iliustracija, kurioje parodoma Žemės plutos sandara. Šaltinis: James Hutton “Theory of the Earth”, 1795 [Library shelfmark: F.7.b.15], National library of Scotland.

Džeimsas Hutonas (1726-1797), prieš tampant mokslininku, buvo fermeris ir jis matė, kad augalams reikalingas dirvožemis stiprių liūčių metu yra nuplaunamas į jūrą. Jis tikėjo, jog Žemę Dievas sukūrė žmogui, Žemė turi „maitinti“ žmogų, tad jeigu dirvožemis yra nuolatos nuplaunamas į vandenyną, privalo egzistuoti mechanizmas užtikrinantis pastovų naujo dirvožemio tiekimą (Seddon, 1973). Hutonas buvo kone pirmasis matęs Žemę kaip vientisą darnią sistemą, bei dažnai ją vadino „mechanizmu“ ar „mašina“. Jo garsiausia knyga, „Žemės teorija“ išleista 1795 metais, likus dviem metams iki jo mirties (Pav. 3). Pagrindinė Hutono idėja buvo tai, kad paaiškinti kaip Žemė atrodo dabar, Bibliniai potvyniai, galingi žemės drebėjimai ar panašios katastrofos nėra reikalingos. Jis manė, jog ilgai trunkantys palaipsniui vykstantys procesai paaiškina geologinę įvairovę (Gribbin ir Gribbin, 2012). Matydamas suraukšlėtus, iškeltus uolienų sluoksnius slūgsančius vienas ant kito, jis juos tyrinėjo šiuolaikinių, gamtoje matomų procesų prizmėje. Hutono teorija, sakanti, kad palaipsniui vykstantys procesai, veikiantys ilgus laikotarpius gali paaiškinti kalnų kilimą iš vandenynų dugno, kurie po truputį yra ardomi erozijos ir nusodinami į vandenyno dugną, taip tapdami medžiaga iš kurių susidarys nauji kalnai, tapo žinoma kaip uniformitarizmas. Hutonas nebandė apskaičiuoti kiek laiko šie procesai trunka – anot jo: „iš žmogaus perspektyvos, šis pasaulis neturi nei pradžios, nei pabaigos“ (Hutton, 1785). Uniformitarizmas taip pat paaiškino, kodėl gamtoje randamos trys pagrindinės uolienų grupės: magminės, nuosėdinės ir metamorfinės. Hutonas, ne taip kaip daugelis kitų to meto geologų, nebijojo skelbti savo idėjas viešai, pilnai suprantant jog jos prieštarauja tiek religijai (nors Hutonas pats buvo tikintis), tiek tuometinėms geologinėms žinioms. Jo darbai sukėlė nepasitenkinimų bangą tarp neptūnistų, galvojusių jog visos uolienos susidarė vieno didžiulio potvynio metu, bei katastrofistų, teigusių jog Žemė yra kelių tūkstančių metų senumo (Celal Sengor, 2016).

Didelio populiarumo Hutono idėjos sulaukė jo bičiulio Džono Playfer (John Playfair) dėka, kuris 1807 metais išleido knygą „Hutono Žemės teorijos iliustracijos“ (Montgomery, 2003). Ypatingai daug kritikos Hutono idėjoms pažėrė Verneris ir jo pasekėjai neptūnistai. Neptūnistų idėjos ilgą laiką gyvavo Edinburgo profesoriaus Roberto Džeimsono dėka (Hartley, 2001). Tačiau XIX amžiuje, kai vienas jo mokinys po kito ėmė reikšti kritiką Vernerio idėjoms, jėgų pusiausvyra ėmė kisti Hutono šalininkų (uniformistų, arba dar vadinamų „hutonistų“) pusės link. Tomas Tomsonas, vienas iš Vernerio Gamtos Istorijos Bendrijos įkūrėjų, 1816 metais rašė Džeimsonui: „Kuo daugiau aš įsigilinu į geologijos mokslą, tuo mažiau esu patenkintas Vernerio idėjomis, ir man nelieka abejonių, kad jas reikia pamiršti visam laikui. Verneris visada bus atsimintas už tvarkos įvedimą moksle. Bet mes neturime jokių įrodymų daugumai jo teiginių. Anot jo, granitas yra pati apatinė uoliena. Aš nematau to įrodymo: daugybė kitų uolienų yra randama žemiau granito kasdien.“ (EUSC Gen. 1999). Neptūnistų geologijos mokykla dominavo iki 1820 metų (Laudan, 1993).

Du Čarlzai prieš Kelviną

Kada tiksliai atsirado takoskyra tarp religijos ir mokslo pasakyti sunku, bet „Religija moksle“ kaip mokslinė paradigma pradėjo merdėti XIX amžiuje, ją po truputį pradeda keisti „religija prieš mokslą“ (Montgomery, 2003). Šis amžius, o ypač antroji amžiaus pusė pasižymi moksliniais atradimais, visiems laikams pakeitusiais tai, kaip mes suprantame Žemę.

Džeimso Hutono mirtis sutapo su vieno aršiausių jo pasekėjo, taip pat škoto, Čarlzo Lailo (1797-1875) gimimu. Lailas 1830-1833 metais išleido „Geologijos pagrindų“ tris tomus, kuriuos vėliau redagavo 12 kartų (užtruko 45 metus), o knygos buvo atspausdintos abipus Atlanto. Lailas, buvo puikus geologas, visiškai neslėpęs, kad daugelis jo knygose randamų idėjų yra Hutono įtaka. Sekdamas jo pėdomis, Lailas rašė: „Geologija artimai siejasi su beveik visais gamtos mokslais, kaip istorija siejasi su morale. Istorikas turėtų, jei įmanoma, būti deramai susipažinęs su etika, politika, teisėtvarka, karo mokslais, teologija; kitaip sakant, visomis žiniomis, leidžiančiomis numatyti žmogaus veiksmus, žmogaus moralinę ir intelektualinę prigimtį. Tad reikia mažų mažiausiai tikėtis, kad geologas turėtų geras chemijos, filosofijos, mineralogijos, zoologijos, anatomijos ir botanikos žinias: trumpai tariant, visas žinias apie gyvąją ir negyvąją gamtą“ (Lyell, 1835). Atkreipkite dėmesį, kad Lailas teologiją atskiria nuo gamtos mokslų, tai yra, savo knygos nepriskiria vadinamam „fiziko-teologiniam“ žanrui, nors pats buvo itin religingas. Lailas įnirtingai rašė ir taisė savo darbus, jis taip pat įnirtingai keliavo po Britaniją bei kitas šalis, bei tyrinėjo ten randamas uolienas. „Geologijos pagrinduose“ kalbėdamas apie Vernerį, su kuriuo visiškai nesutiko, jis rašė: „Verneris nekeliavo į svetimas šalis, o išnaršė tik mažą Vokietijos dalį. Įsitikinęs, kad žemės paviršius ir kalnų grandinės visame pasaulyje susidarė taip kaip jo tiriamoje provincijoje, jis įtikinėjo ir kitus“ (Lyell, 1835). Vienas svarbiausių Lailo darbo rezultatų – Hutono idėjų išpopuliarinimas. Žinoma, jo kaip geologo indėlis čia nesibaigia. Lailas pasiūlė jaunų uolienų sluoksnių klasifikaciją, kurios modifikacija naudojama ir dabar. Jo nuomone santykinis uolienų amžius gali būti nustatomas pagal abiejuose sluoksniuose esančių moliuskų ir išnykusių moliuskų rūšių santykį. Tokiu būdu iki tol paplitusį Terciaro periodą jis suskirstė į Eoceną, Mioceną ir Plioceną. Vėliau vėlyvajame Pliocene išskyrė Pleistoceną. Lailas taipogi buvo vienas iš pirmųjų manęs jog rieduliai atnešti šimtus kilometrų nuo jų pirminės vietos (kaip mūsų Puntukas, bei Barstyčių akmuo) galėjo būti transportuojami ledynų.

Lailo knyga, atsiradusi Darvino rankose kelionės aplink pasaulį metu, pakeitė Darvino požiūrį į geologiją. Darvinui grįžus, jie tapo kolegos ir bičiuliai. Pradžioje Lailas negalvojo, jog naujos rūšys jaunesniame sluoksnyje evoliucionavo iš senų, bet po Darvino „Rūšių atsiradimo“, 1860 metais, jis pakeitė savo nuomonę: „Pono Darvino parašyti darbai atvers geologijos ir gamtos istorijos erą, kurioje tų pačių tėvų palikuonys metams bėgant gali tapti tiek nepanašūs vienas į kitą, ar savo protėvius, kad bus laikomi skirtingomis rūšimis“ (Lyells, 1970). Dešimtajame „Geologijos pagrindų“ leidime, Lailas įtraukė ir Darvino evoliucijos teoriją, bei susilaukė gausios kritikos (pav. 4).

Pav. 4. De la Beches sukurta Lailo karikatūra „Baisūs pokyčiai“. Joje globalinio atšilimo metu Ichtiozauras Čarlzas Lailas veda paleontologinę paskaitą apie po ledynmečio gyvavusią žinduolių rūšį, turinčią apgailėtinai mažus dantis, bei silpną žandikaulį – žmogų. Henry de la Beche (1830). Iš Buckland (1858 [1857]). Public domain.

Evoliucijos tėvas Čarlzas Darvinas (1809-1882) pagal išsilavinimą buvo teologas. Prieš teologijos studijas jis studijavo mediciną Edinburge, kur paskutiniais metais jis klausėsi vieno iš Neptūnistų paskaitų. Savo autobiografijoje Darvinas rašo: „to rezultatas buvo užsispyrimas, kol gyvenu, niekada neskaityti geologinių knygų mokslo tikslais“. 1831 metais jis išplaukė laivu „Beagle“ į garsiąją ekspediciją aplink pasaulį, kuri įkvėpė jį parašyti „Rūšių atsiradimą“. Tačiau Darvinas buvo ekspedicijos geologas, didžioji dalis jo užrašų iš ekspedicijos yra apie geologiją. Darvino geologinė patirtis – lauko darbai Velse, trys mėnesiai iki kelionės pradžios. Paradoksalu, bet tai, kad Darvinas neįgijo tuometinio geologinio išsilavinimo nulėmė jo kaip geologo sėkmę (Fritz ir Reimold, 2010). Verta paminėti, jog Darvinas į kelionę pasiėmė Lailo „Geologijos pagrindai“ (Principles of Geology) pirmąją dalį. Grįžęs iš ekspedicijos jis parašė tris geologines knygas bei 19 geologinių straipsnių apie dirvožemio susidarymą, ribą tarp nuosėdinių uolienų bei metamorfinių uolienų, magminių uolienų kilmę bei įvairovę, gravitacinę kristalų diferenciaciją magmos kameroje, bei Žemės vidinę sandarą. Darvinas daug laiko dirbo Anduose ir buvo pirmas susiejęs metamorfinių uolienų struktūrinius požymius (foliaciją ir klivažą) su didžiulės kalnų grandinės susidarymu (Fritz ir Reimold, 2010). Darvinas, kaip ir jo bičiulis Lailas, sekė Hutono pėdomis ir manė, jog Žemės amžius yra be galo didelis. Be abejonės toks požiūris prisidėjo prie evoliucijos teorijos bei „Rūšių atsiradimo“ sukūrimo („hutonizmas“ davė pakankamai laiko evoliucijai vykti). Pirmajame leidime, Darvinas pateikia ir tam tikrus „senos Žemės“ įrodymus. Jis tyrinėjo Wealden formaciją Pietų Anglijoje, kur randama nuardyta suraukšlėta storymė. Dėl to paviršiuje atsidengia senas sluoksnis, iš visų pusių apsuptas jaunesniais, tad Darvinas nustatė nueroduotų sluoksnių storį. Įvertinus erozijos greitį, jis priėjo išvadą, jog erozija turėjo trukti apie 300 milijonų metų. Po revizijos, antrame „Rūšių atsiradimo“ leidime pakeitus erozijos greitį, gautas 150-100 milijonų metų amžius. Šis amžius, nors ir gautas gana primityviais skaičiavimais, yra ganėtinai artimas šių uolienų izotopiniams amžiaus matavimams (145.5-140.2 milijonų metų; Gradstein et al., 2004). Trečiajame knygos leidime, visi skaičiavimai buvo išimti dėl kritikos.

Kritikos Darvinas savo laiku susilaukė itin daug dėl evoliucijos teorijos. Nors anglikonų bažnyčia ją priėmė ganėtinai palankiai, labiau ortodoksinių pažiūrų tikintys nevengė pajuokų. Charles Haaddon Spurgeon, tradicinių ortodoksų gynėjas viename iš savo organizuotų susibūrimų sakė: „Ponas Darvinas yra pasiruošęs įrodyti, kad mūsų senelių senelių senelių tėvai, taip tęsiant iki milijono metų, ar dviejų, buvo jūrų kiaulytė, o mes atsiradome iš austrių, dumblių o gal jūros žvaigždžių. Aš nenoriu diskutuoti su filosofu manančiu, kad jis giminingas gorilai“ (Spurgeon, 1976). Tačiau absoliutaus amžiaus išėmimas iš trečio leidimo siejamas su Viljamo Tomsono išsakyta kritika, po kurios Darvinas rašė Lailui, tuo metu bandžiusiam apskaičiuoti ledynmečio trukmę: „Po tokio skaudaus pirštų nudegimo dėl Weadlen, aš bijau dėl tavęs. Tačiau žinau, jog tu esi daug atsargesnis ir apdairesnis nei aš. Bet dėl dievo meilės, rūpinkis savo pirštais: nudegti juos taip skaudžiai kaip aš yra itin nemalonu“ (Darwin ir Seaward, 1903). Tad ką padarė Viliamas Tomsonas?

Matematikas, fizikas ir inžinierius Viljamas Tomsonas, Lordas Kelvinas (1824-1907), kurio garbei pavadintas absoliučios temperatūros matavimo vienetas, taip pat bandė įvertinti Žemės amžių. Nors buvo ne geologas, jam nepatiko išpopuliarėjusios „hutonistinės“ idėjos, bei prastos geologų fizikos žinios. Ypač kliuvo mintis, kad Žemės amžius yra be galo ilgas, žmogui nesuvokiamas, o planetos ir Saulė visada buvo ir visada bus. Kelvinas savo pranešime 1897 sakė: „Kaip galima nesuvokti 10 000 000 000? Nėra nieko nesuvokiamo apie žmonių skaičių šiame kambaryje, ar Londone. Ten mes pasiekiame milijoną labai greitai. Ar yra kažkas nesuvokiama, kad Anglijos populiaciją sudaro 30 milijonų žmonių, ar 38 milijonai Didžiojoje Britanijoje ir Airijoje, ar 352,704,863 Britų imperijoje? Visiškai ne. Tai taip pat suvokiama kaip pusė milijono ar 500 milijonų metų. „ (Lord Kelvin, 1897). Savo laiku Lordas Kelvinas prisidėjo prie pirmo ir antro termodinamikos dėsnio formulavimo, tad puikiai suprato, kad energija Saulėje ir Žemėje nėra begalinė. Jis suprato, kad šie dėsniai pradėjo veikti nuo Visatos susikūrimo pradžios ir nulėmė Saulės sistemos evoliuciją, o šiluma, sukaupta Saulėje ir Žemėje yra energija iš „gravitacinio suspaudimo“. Tomsono prielaida buvo tai, kad tam tikru metu praeityje, Žemė buvo išsilydžiusios uolienos masė. Remdamasis Žano Baptisto Furjė skaičiavimais (Abad-Zapatero, 2021), bei tuometinėmis termodinamikos žiniomis, jis bandė nustatyti kada Žemė atvėso iki dabartinės temperatūros, bei Saulės amžių. Rezultatai buvo pristatyti dviejuose trumpuose straipsniuose 1862 metais (Burchfield, 1998). Priminiai jo skaičiavimai parodė, jog Žemės ir Saulės amžius siekia nuo 100 iki 200 milijonų metų. Čia verta prisiminti Darvino apskaičiuotą ganėtinai jaunų uolienų amžių, tai yra, 100-150 milijonų metų. Kelvinas tuometinių žinių visumoje parodė, jog Darvino apskaičiuotas amžius yra neteisingas (paradoksalu, kad Darvinas buvo arčiau tiesos). Panašiu metu, Čarlzas Lailas taip pat bandė įvertinti Žemės amžių, bei sukurti geologinio laiko skalę, naudojant Džeimso Krolo (James Croll) 1864 metų hipotezę, apjungiančią Žemės orbitos ekscentriškumą (nukrypimą nuo apvalios orbitos) bei, tada jau pripažinto, ledynmečio pradžią. Remdamasis astronominiais skaičiavimais, Čarlzas Lailas bandė apskaičiuoti ledynmečio pradžią, bei gavo 750-850 tūkstančius metų. Tačiau Lailas čia nesustojo, naudodamas statistinę Terciaro moliuskų analizę, pagal kurią nustatė, jog stebimam rūšių pasikeitimui reikalingi 20 milijonų metų. Darydamas prielaidą, jog vadinamoms „dvylika revoliucijų“ (staigių fosilijų rinkinių pasikeitimui nuo dabar iki Kambro) reikalingi panašūs laiko tarpai, Lailas gavo 240 milijonų metų amžių, kurį publikavo dešimtajame „Geologijos pagrindų“ leidime (Burchfield, 1998). Kelvinas, savo ruožtu, vis redagavo savo skaičiavimus: 1868 metais Žemės amžius tapo ne didesnis nei 100 milijonų metų. Džeimsas Krolas garsiai kritikavo Lailo skaičiavimus, sakydamas, jog pasirenkant jaunesnį Žemės orbitos ekscentriškumo epizodą ties 80 000 metų, Lailo skaičiavimai duotų 60 milijonų metų amžių gyvybės evoliucijos, daug geriau atitinkantį 100 milijonų metų Kelvino Žemės amžiaus skaičiavimus (Burchfield, 1998). Sekančiame „Geologijos pagrindų“ leidime, Lailas išėmė šiuos skaičiavimus ir Darvino nuogąstavimai dėl nudegusių pirštų išsipildė. Bet Kelvinas vis „jaunino“ Žemę: galutiniuose skaičiavimuose 1897 metais lordas Kelvinas naudodamas bazalto lydymo eksperimentų duomenis, nurodė jog Žemės amžius siekia nuo 20 iki 40 milijonų metų (Lord Kelvin, 1897). 

Šių skaičiavimų tikslumas priklausė nuo tuometinių matematinių modelių, kurie neįvertino plokščių tektonikos, Žemės sferų sandaros, branduolių jungimosi reakcijų Saulėje, bei radioaktyvumo sukeliamos šilumos Žemėje. Lordo Kelvino Žemės amžiaus įvertinimas, nors ir daug kartų mažesnis nei nustatytas šiuolaikinėmis technologijomis, paneigė iki tol geologų priimtą nuomonę, jog Žemės amžius yra begalinis. Tai buvo savotiškas akibrokštas, mat dauguma to metų geologų laikėsi uniformitarizmo – teorijos teigiančios jog dabartyje vykstantys procesai vyko ir geologinėje praeityje. Paneigti Kelvino skaičiavimų patikimumą tuo metu buvo sunku dėl dviejų priežasčių: pirma, pateikti dviejų sistemų (Žemės ir Saulės) amžiai buvo ganėtinai panašūs, ir antra, Lordo Kelvino autoritetas. Anot Kelvino, prieš milijoną metų Saulės aktyvumas ir temperatūra Žemėje turėjo būti gerokai aukštesni, dėl to siautėjo didžiulės audros ir potvyniai, bei vyravo visiškai kitokia augmenija ir gyvūnija. Tai itin nepatiko Darvinui ir jo šalininkams, kurie ne taip kaip Lordas Kelvinas, keliavo po pasaulį, matė geologinę ir paleontologinę įvairovę ir suvokė kad 20-40 milijonų metų nepakanka. Nors Kelvino skaičiavimo metodas nebuvo teisingas ir laikomas viena iš penkių didžiausių mokslo klaidų, jis parodė, jog norint nustatyti absoliutų Žemės amžių, reikalingas fizikinių metodų pritaikymas. Kelvinas 1852 metais, kalbėdamas apie Žemės amžių, buvo visiškai teisus teigdamas, kad: „Tam tikru metu praeityje ir tam tikru laikotarpiu ateityje Žemė bus netinkama, tokiam kaip dabar, žmogaus apgyvendinimui, nebent materialiame pasaulyje vyksta procesai, kurių negalime paaiškinti dabar“ (Gribbin ir Grinnin, 2012). Tačiau net atradus rentgeno spindulius 1895, bei radioaktyvumą 1896 ir jo skleidžiamą energiją, Kelvinas nekeitė savo nuomonės. Lordo Kelvino kova prieš „purvinus lauko geologus“ galiausiai baigėsi patu: begalinio amžiaus Žemės teorija buvo sugriauta, o hutonistai bei evoliucijos šalininkai gavo pakankamai laiko stebimiems procesams paaiškinti 1907 metais, kai Bertramas Boltvudas, naudodamas radioaktyvaus urano skilimo konstantas į šviną, nustatė 500 milijonų metų uolienos amžių (Gribbin ir Grinnin, 2012). Nors dabar žinoma kad jo matavimai buvo su apie 20 procentų paklaida, izotopinis uolienų (taip pat ir Žemės kaip visos planetos) amžiaus nustatymo metodas sukėlė revoliuciją geologijoje. XX amžiuje Žemės amžius vis senėjo, kol pasiekė dabartinę vertę, t.y., 4.5 milijardų metų vertę, nustatytą tiek Žemiškos kilmės uolienose, tiek meteorituose, tiek Mėnulio uolienose.

Šaltiniai:

Abad-Zapatero, C., 2021. Notes of a protein crystallographer: the legacy of J.-B.J. Fourier – crystallograph, time and beyond. Structural Biology, 77, 703-711.

Bahsi, I., Adanir, S.S., Sayin, S., 2018. Life of Niels Stensen (1638-1686), who was the Pioneer Scientist and Great Neuroanatomist. International Journal of Neurorehabilitation, 5:1. DOI: 10.4172/2376-0281.1000303.

Burchfield, J.D., 1998. The age of the Earth and the invention of geological time. In: Blundell, D.J., and Scott, A.C. (eds.) Lyell: the Past is the Key to the Present. Geological Society, London, Special Publication 143, 137-143.

Celal Sengor, A.M., 2016. Revising the Revisions: James Hutton‘s Reputation among Geologists in the Late Eighteenth Centuries. The Geological Society of America 216, 150.

Darwin, F. Ir Seaward, A.C., (eds.), 1903. More letters of Charles Darwin. A record of his work in a series of hitherto unpublished letters. London, vol. 2. 

EUSC Gen. 1999. Thomas Thomson to Robert Jameson, Queens Sq, London, 30 January, 1816.

Farber, P.L., 1975. Buffon and Daubenton: Divergent Traditions within the Histoire naturelle. Vol. 66(1), 63-74.

Fritz, J., Reimold, W.U., 2010. Darwin and the geology of evolution. GeobuletinVol 53(1), 18-24. 

Gradstein, F.M., Ogg, J.G., Smith, A.G., Agterberg, F.P., Bleeker, W., Copper, R.A., Davydov, V., Gibbard, P., Hinnov, L.A., House, M.R., Lourens, L., Luterbacher, H-P., McArthur, J., Melchin, M.J., Robb, L.J., Shergold, J., Vilenueve, M., Wardlaw, B.R., Ali, J., Brinkhuis, H., Hilgen, F.J., Hooker, J., Howarth, R.J., Knoll, A.H., Laskar, J., Monechi, S., Powell, J., Plumb, K.A., Raffi, I., Röhl, U., Sanfilippo, A., Schimtz, B., Schackleton, N.J., Shields, G.A., Strauss, H., Van Dam, J., Veizer, J., van Kalfschoten, Th., Wilson, D., 2004. A Geological Time Scale. Cambridge University Press, 589.

Gribbin, J. ir Gribbin, M., 2012. Planet Earth, Didžioji Britanija, CPI Group (UK) Ltd, Croydon, CR0 4YY.

Hartley, S.D., 2001. Robert Jamesno, Geology and Polite Culture, 1796-1826: Natural Knowledge Enquiry and Civil Sensibility in Late Enlightement Scotland. The University of Edinburgh, Ph.D. Thesis.

Hutton, J., 1785. Abstract of a dissertation read in the Royal Society of Edinburgh upon the seventh of March and fourth of April MDCCLXXXV,  concerning the system of the Earth, its duration and stability, facsimile reprint in C.C. Albritton ed., 1975, Philosophy of Geohistory, 1795- 1970: Strousburg, Dowden, Hutchinson and Ross, 24-52. 

Kusukawa, S., 2013. Drawings of fossils by Robert Hooke and Richard Waller. Notes Rec. R. Soc.67123–138

Laudan, R., 1993. From Mineralogy to Geology: The Foundations of a Science, 1650-1830, Chicago, IL; University of Chicago Press.

Lyels, C., 1970. Sir Charles Lyell‘s Scientific Journals on the Species Question. Wilson L. (eds.), Yale University press. 

Lundqvist, , S., 2007. Thus speak the stones. Catl Lineaeus. Geological Survey of Sweden.

Montgomery, K., 2003. Sicar Point and Teaching the History of Geology. Journal of Geoscience Education, 51(5), 500-505.

Montgomery, K., 2004. Book Review and Essay: The Geology and Physical Geography of Robert Hooke (1635-1703) The Forgotten Genius: The Biography of Robert Hooke 1653-1703.

Piveteau, J., 2021. Georges-Louis Leclerc, count de Buffon. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/Georges-Louis-Leclerc-comte-de-Buffon

Rudwick, M.J.S., 1985. The great Devonian Controversy: The shaping of scientific knowledge among gentlemanly specialists, Chicago, Univeresity of Chicago Press, 494.

Rt. Hon. Lord Kelvin, G.C.V.O., 1897. The Age of the Earth as an Abode Fited for Life. The annual address in Journal of the Transactions of The Victoria Institute (ed. Captain F.W.H. Petrie), vol. 7, 11-36.

Seddon, G., 1973. Abbraham Gottlob Werner: History and Folk-History. Journal of Geological Society of Australia, 20(4), 381-395.

Sharlin, H. I. (2021). William Thomson, Baron Kelvin. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/William-Thomson-Baron-Kelvin.

Spurgeon, C.H., 1976. Banner of Truth, Autobiography. Vol. 2, 133.

Zalasiewicz, J., Milon, A.S., Zalasiewicz, M., 2018.Buffon the geologist. GeoScientist, The Fellowship Magazine of the Geological Society of London, Vol. 28(3), 16-19.

Wigands, G., 1860. Die Bibel in Bildern von Julius Schnorr von Carolsfeld. Leipzig. Hathi Digital Trust Library online version of a copy in the Columbia University Library. Web. 25 June 2016.