Ранние попытки преобразовать геологические данные в летопись истории Земли были основаны на предположении о том, что определенные виды пород формировались на всей планете в строго определенные периоды времени. Кристаллические породы, такие как граниты и гнейсы, считались исходными, или «первичными», а слоистые, вроде известняков и песчаников, — «вторичными». Песчаные и гравийные отложения средней связности относили к «третичным», а рыхлые, несцементированные осадки — к «четвертичным» (термин «третичный» продержался до конца XX в., а «четвертичный» сохраняется, хотя и в отличном от изначального смысле, и в современной геохронологической шкале). Однако в то время отсутствовала возможность определить, действительно ли возраст этих разновидностей пород был одинаков в планетарном масштабе.
В начале 1800-х гг. были сделаны первые предварительные калибровки шкалы глубокого времени благодаря проницательности английского строителя каналов Уильяма Смита, который заметил, что при земляных работах в одних и тех же слоях осадочных пород обнаруживаются одинаковые виды ископаемых органических остатков — раковин — и что последовательность этих слоев одинакова по всей Англии (рис. 3). Эти руководящие ископаемые, оказавшиеся такими же характерными для определенных геологических периодов, как дамские шляпки с вуалью или брюки-клеш для культурных эпох, дали возможность проследить лишенные пространственной непрерывности слои сначала на территории Великобритании, а затем и на территории Франции — по другую сторону Ла-Манша. Палеонтологи-любители, такие как знаменитая собирательница окаменелостей Мэри Эннинг из Лайм-Риджис, увековеченная в английской скороговорке She sells sea shells («Она продает ракушки»), внесли неоценимый вклад на ранних этапах формирования геохронологической шкалы. Первоначальные представления, что слои осадочных пород носят глобальный характер и были образованы в результате одинаковых событий по всему земному шару, пришлось отвернуть: долгая история планеты оказалась гораздо сложнее, чем представлял себе Геттон. Однако десятилетия кропотливого труда по составлению карт и сбору, классификации, каталогизации и систематизации данных в конечном итоге привели к установлению глобальной корреляции разрезов осадочных пород в масштабах всей планеты.
Результатом этой работы стала известная нам сегодня геохронологическая шкала, которая, если двигаться в обратной последовательности, от сегодняшнего дня в глубь времен, включает современную кайнозойскую эру, называемую веком млекопитающих, затем мезозойскую эру с ее грозными рептилиями, палеозойскую эру с ее мрачными каменноугольными болотами, тяжело пыхтящими двоякодышащими рыбами и несметными полчищами трилобитов. Изобилие ископаемых форм жизни дало возможность подразделить каждую из вышеуказанных эр на периоды, периоды на эпохи, эпохи на века. Но дальше ученые наткнулись на, казалось бы, неразрешимую загадку, над которой ломал голову и Чарльз Дарвин: под толщей палеозоя, под самым нижним ракушечным слоем кембрийского периода, породы вдруг стали немыми: в них не было обнаружено никаких ископаемых остатков. Складывалось впечатление, будто жизнь в кембрии появилась внезапно, буквально ниоткуда. В отсутствие окаменелостей, которые служили единственным ориентиром для демаркации геологического времени, геологи Викторианской эпохи попросту не располагали нужными инструментами, чтобы прочитать зашифрованные письмена самых древних пород, поэтому всю эту часть земной истории они объединили под общим названием «докембрий». Прошло столетие, прежде чем геологи нашли доказательства того, что докембрийская Земля кишела жизнью и что докембрий составляет почти 90 % всей истории Земли.
Вторая половина XIX в. была, как я думаю, сродни «темным векам» для геологии.
После предложенного Геттоном трансцендентального видения самообновляющейся Земли, вдохновляющего трактата Лайеля о том, как геология позволит «проследить события в бесконечную глубь времен», и гениального дарвиновского синтеза биологических и геологических наблюдений в виде эволюционной теории внутренние и внешние силы будто намеренно сговорились, чтобы замедлить развитие научной мысли. В роли одной из таких сил выступил энергичный британский физик, корифей термодинамики, Уильям Томсон (1824–1907), больше известный как лорд Кельвин, который заинтересовался геохронологией вскоре после публикации труда Дарвина «Происхождение видов» в 1859 г. Он справедливо раскритиковал идею Геттона о бесконечно древней Земле, которая представляла планету своего рода вечным двигателем, грубо нарушая второй закон термодинамики. Однако та яростная атака, которой он подверг Дарвина за его бесхитростную оценку минимального возраста Земли в первом издании «Происхождения видов», свидетельствовала о том, что великим физиком двигали не совсем научные мотивы.
Не зная истинных механизмов наследственности, Дарвин тем не менее пришел к верному заключению, что эволюция путем естественного отбора должна была занять от сотен миллионов до миллиардов лет, чтобы произвести все наблюдаемое разнообразие живых и ископаемых форм жизни. Его интуитивная догадка о величине геологического времени была поистине гениальной, однако ее достоверность была подорвана включением в тщательно продуманный во всех остальных отношениях научный труд единственной ошибочной попытки количественного расчета. Как и Геттон, Дарвин использовал для измерения прошедшего времени скорость эрозии. Значительно недооценив рельефообразующую способность английских рек, он предположил, что образование долины в районе Уилд заняло порядка 300 млн лет (теперь мы знаем, что эта оценка была завышена по меньшей мере в 100 раз). Поскольку породы, слагающие склоны долины, были еще старше, но в то же время являлись одними из самых молодых в этом регионе, Дарвин предположил, что возраст самой Земли может составлять тысячу миллионов (миллиард) лет и даже больше. Его вывод был на удивление близок к истине, однако в своих расчетах он неосторожно взял за основу один-единственный неверный аргумент, который можно было легко опровергнуть.
С 1864 по 1897 г. Кельвин опубликовал ряд работ, в которых,