Работы астрономов, геологов и других ученых над строением и развитием небесных туманностей, звезд, Солнца, планет солнечной системы с их спутниками и нашей Земли позволяют с достаточной вероятностью установить общую картину тех изменений, которым подвергалась наша Земля в течение первых миллионов лет ее существования.

Зародилась она в составе одной из спиральных туманностей, подобной одной из ныне существующих на небо. Туманности эти состоят из быстро движущихся газовых частиц, имеющих более или менее однородное строение. В составе туманностей спектроскоп не обнаруживает линий спектра, по которым можно было бы судить о присутствии здесь определенных химических элементов. Нет ни углерода, ни кислорода, ни азота. Постепенно эта масса первичной материи, сжимаясь и сближая свои частицы, превратила часть энергии этих быстро движущихся частиц в лучистую энергию и приобрела свойства белой звезды. Около 1920 г. очень стройной казалась гипотеза Локайера, выведенная им из анализа звездных спектров. Локайер полагал, что при повышении температуры идет распад вещества до первичной материи, а при охлаждении происходит вновь созидание элементов из этой материи. Поэтому он думал, что на очень горячих космических телах есть только один элемент, именно протоводород, по мере охлаждения к нему присоединяется гелий, затем «протометаллы», еще позднее углерод, азот, кислород и кремний, при дальнейшем охлаждении появляются самые металлы, а протоэлементы исчезают. Согласно этой гипотезе схема звездной эволюции отвечала схеме эволюции химических элементов.

Позднее индийский ученый Мег-Над-Сада показал, что протоэлементы Локайера — не что иное, как ионизированные газы. При температуре в 12 000° ионизируются магний и кальций, а при температуре в 25 000° ионизируются даже водород и гелий.

Теперь почти единогласно признано, что вселенная построена преимущественно из тех же 92 элементов, которые входят в состав Земли. По словам А. Е. Ферсмана (Геохимия. т. I, 230), часть мирового процесса — от спиральных туманностей до белых звезд — рисуется в свете явлений создания более тяжелых атомов. Группировка водорода в гелий и сочетание гелиогрупп вместе являются источником огромных нагреваний, конденсации материи и накопления более тяжелых атомов. Синтез гелиевых групп из водорода идет с огромным выделением тепла. Получаемые из этого синтеза сочетания оказываются необычайно прочными элементами. Это — атомы, построенные из гелиогрупп и обладающие атомными весами, «ратными 4. Они обладают наибольшей распространенностью и устойчивостью атомов. Таковы гелий, углерод, кислород, магний, кремний, сера, кальций, железо и некоторые другие. Позднейшее развитие идет уже по линии образования сложных соединений. Так, кремний, вступая в разнообразные соединения с другими элементами, дает силикаты, составляющие основу всего мира минералов.

Последующая потеря энергии путем излучения и сжатия массы молодой планеты переводит ее в стадию красной звезды, более холодной. Еще позднее на поверхности Земли Стали, благодаря дальнейшему излучению и охлаждению, образовываться шлаки как первый зачаток твердой земной коры. Они неоднократно снова плавились и опять охлаждались и твердели, пока, благодаря центробежной силе, не скопились в экваториальном поясе настолько прочно, что стали постоянным явлением. От экватора образование земной коры стало постепенно распространяться по направлению к полюсам, и когда кора достигла значительной толщины, то она охватила и оба полюса. Некоторые думают, что планета Юпитер до сих пор еще не закончила эту фазу развития сплошной твердой коры.

И. Вальтер полагает, что «образование твердой земной коры было, несомненно, самым важным событием в истории нашей планеты: оно отделяет звездное первобытное время от начинающейся с той эпохи собственно геологической истории» [6],

Одновременно с процессами сжатия и охлаждения шло выделение газообразных веществ, благодаря их легкости все время отбрасываемых центробежными силами к поверхности. Вместе с этим Земля стала дифференцироваться на ряд заключенных одна в другую оболочек. Первою сформировалась газообразная оболочка, или атмосфера, и, когда температура ее понизилась до 4000°, в ней стали за счет элементарных газов возникать все более и более сложные химические соединения. Глубже под атмосферой сконцентрировались огненножидкие массы, получившие название магмы, или пиросферы, а ближе к центру все еще находились под большим давлением массы первобытных газов, как измененный остаток ранних периодов образования земного шара.

С образованием коры и закончилась для Земли звездная фаза. Кремнекислые соединения алюминия, кальция, калия, магния, натрия и железа окружили расплавленное внутреннее ядро, выкристаллизовались и образовали первичные горные породы, подобные современным лавам, которые являются несомненно огнезданными скалами. До образования коры, или литосферы, происходившие на Земле явления состояли главным образом в лучеиспускании тепла в холодное мировое пространство, но как только между атмосферой и пиросферой появилась, разделяя их, вновь образовавшаяся земная кора, картина резко изменилась. Внутренность Земли, окруженная уже охлажденной корой, может терять тепло только благодаря теплопроводности последней, т. е. замедленно. Если принять толщину современной нам литосферы в 75 км, то отдача тепла становится крайне ослабленной. И. Вальтер видит в каждом дымящемся вулкане, в каждом охлаждающемся потоке лавы, в каждом горячем источнике частичное проявление векового охлаждения Земли [7]. Но все же отдача тепла земным шаром мировому пространству теперь ничтожна по сравнению с тем, что происходило до образования сплошной литосферы.

Одновременно с этим несравненно большее значение получают солнечная теплота и положение земной оси, вызывающие движения газовых масс в первобытной атмосфере. Постепенно начали слагаться климатические тепловые поясы, пассатные течения и климатические полюсы, которые с той поры и направляют ход развития поверхности Земли.

Земная кора разделила также и жидкие массы Земли на вадозные, т. е. все воды, циркулирующие как на поверхности, так и в наружных слоях земной коры, и эруптозные, прорывающиеся из магмы, куда относятся раскаленно-жидкие лавы, вулканические пары и ювенильные водные источники, воды которых, образовавшись на значительной глубине, впервые подходят к земной поверхности.

Вода образовалась на Земле, в ее атмосфере, сначала в виде водяных паров, приблизительно в то время, когда земная кора остыла до температуры, близкой к 364°. Сгущаясь, пары эти начали давать воду, в которой легко растворялись пары хлористого водорода, аммиак и углекислота, уже входившие в состав атмосферы. При дальнейшем охлаждении земной поверхности потоки этой воды ринулись в виде ливней на земную кору и образовали первичный океан, вымывая себе ложе среди горных пород.

Если бы всю воду современных океанов распределить по всей поверхности Земли равномерно, то она образовала бы ровный слой в 2000 м толщиной. Отсюда естественно предположение о таком изначальном периоде, когда суши не было вовсе, а море одевало всю Землю. Трудно, однако, допустить, что в литосфере того времени не было никаких деформаций, что она имела гладкую ровную поверхность. Скорее и тогда в ней происходили явления горообразования, и высокие места, острова суши выступали из волн первичного океана.

В первичном океане под влиянием лунного притяжения сейчас же установились приливы и отливы, разрушавшие его берега. Под влиянием неравномерного нагрева солнцем установились морские течения. Вымывание растворимых солей из литосферы обогащало воды океана хлоридами и сульфидами, в противоположность водам суши, речным и озерным, в которых преобладают карбонаты [8].