Мистерия Луны - Кристофер Найт

Долгое время Вегенер собирал новые образцы флоры и фауны, а также другие свидетельства, подкреплявшие его первоначальную гипотезу. К примеру, он обнаружил окаменелые останки растений и животных в тех местах, где климат значительно отличался от условий их жизни, – таковы были останки древних тропических растений на Шпицбергене в Арктике.

На основе всех собранных свидетельств Вегенер пришел к выводу, что континенты некогда составляли единое целое, которое он назвал «Пангеей», что по-гречески означает «вся Земля». Он предположил, что этот суперконтинент раскололся и начал дрейфовать в разные стороны 300 млн. лет тому назад. Вегенер назвал этот процесс континентальным дрейфом, и хотя не он первым предположил существование единого континента, но именно он предоставил достаточно веские доказательства в поддержку своей гипотезы. Он впервые опубликовал свои открытия в книге «Происхождение континентов и океанов». Несмотря на блестящую аргументацию, его идеи в то время не нашли понимания.

На Альфреда Вегенера обрушился настоящий поток научного презрения и высокомерия. Это случилось по двум причинам: во-первых, его теория была революционной и неизбежно сталкивалась с консервативными мнениями других специалистов, а во-вторых, хотя Вегенер был уверен в существовании континентального дрейфа, у него не было убедительного механизма, объясняющего этот процесс. Он мог лишь предполагать, что континенты под воздействием центробежных и приливных сил при вращении Земли вокруг своей оси просто «вспахивали» поверхность планеты.

Его оппоненты справедливо указывали, что в таком случае в береговых линиях континентов вряд ли сохранилось бы первоначальное совпадение, которое можно наблюдать до сих пор, напротив, оно исказилось бы до неузнаваемости. Считалось также, что приливные и центробежные силы слишком слабы для движения целых континентов.

Бедному Альфреду Вегенеру не представилось случая глубже разобраться в этой проблеме. Он умер в 1930 г., когда принимал участие в спасательной миссии по доставке продуктов отряду ученых и изыскателей, терпевшему бедствие в Гренландии.

Вегенер имел некоторых известных сторонников, но в целом его идеи оставались невостребованными вплоть до 1950-х гг, когда новое понимание геофизического строения Земли начало согласовываться с гипотезой континентального дрейфа. Вегенер заблуждался относительно механизма движения континентов, но был абсолютно прав в своей основной предпосылке. Континенты не «вспахивают» поверхность планеты, а «плавают» на астеносфере – подстилающем слое вязких горных пород между земной корой и мантией. Астеносфера находится под таким огромным давлением и нагревается до такой высокой температуры, что становится больше похожа на патоку, чем на твердую породу.

Идеи Вегенера были подтверждены изучением горных хребтов. До него большинство ученых придерживались так называемой контракционной теории. Предполагалось, что Земля начала свое существование в виде расплавленного шара; при остывании он растрескивался, что приводило к процессам складкообразования. Эта складчатость, согласно теории, приводила к образованию горных хребтов. Но главная проблема заключалась в том, что тогда все горные хребты должны были бы иметь одинаковый возраст, что никак не соответствовало действительности. Вегенер предположил, что горы постоянно образуются при столкновении континентальных масс, когда огромное давление приводит к деформации и выталкиванию горных пород вдоль линии контакта.

За год до смерти Альфреда Вегенера появились новые косвенные свидетельства в поддержку его теории, но в то время они получили прохладный прием. В 1929 г. Артур Холмс, физик Имперского колледжа наук в Лондоне, предположил, что в земной мантии происходят процессы «термальной конвекции». Мантия Земли является регионом, расположенным под внешней корой и астеносферой. Она простирается вплоть до земного ядра. Ее состав изменяется с ростом давления и температуры, но именно она составляет большую часть Земли.

Известно, что, когда вещество нагревается, его плотность уменьшается. По отношению к мантии это должно означать, что нагретое вещество поднимается к поверхности, где оно постепенно остывает, становится плотнее и снова опускается. Каждый знает этот процесс: овсянка, которая варится в кастрюле, уплотняется. Холмс был увлечен идеей Вегенера о континентальном дрейфе и предположил, что огромное давление, создаваемое термальной конвекцией, действует как конвейерная лента. В ходе этого процесса континенты распадаются и расходятся друг от друга по поверхности планеты.

В течение многих лет к этим идеям относились пренебрежительно, но потом эмпирические знания начали согласовываться с теоретическими. В 1960-х гг. ученые многое узнали об океанических хребтах – регионах, где действительно происходила термальная конвекция. Они также убедились, что океанические впадины вместе с островными дугами возникают у континентальных окраин. Все это означало, что конвекция не только вероятна, но действительно существует. Двое других ученых, Р. Дитц в 1961 г. и Гарри Гесс в 1962 г., независимо друг от друга опубликовали сходные гипотезы, основанные на мантийных конвекционных потоках и континентальном дрейфе, которые впоследствии стали общепринятыми.

Дитц и Гесс модифицировали первоначальную теорию Холмса и выработали собственный механизм континентального дрейфа, основанный на процессе, который они назвали «спредингом морского дна».

Считалось, что спрединг, или расширение, начинается в срединно-океанических хребтах. Это огромные горные хребты, проходящие посреди земных океанов. Местами они поднимаются выше Гималаев, а их ширина составляет до 2000 км. С хребтами связаны огромные желоба глубиной до 2000 м, пересекающие их под прямым углом. Наибольший тепловой поток от ложа океанов происходит у вершин срединно-океанических хребтов. Зоны вокруг хребтов отличаются гораздо большей сейсмичностью, чем в других местах, указывая на их геологическую активность.

Изучение магнитного поля Земли привело к осознанию того, что оно испытывает периодические инверсии, или смену полярности. Такие флуктуации можно измерять с помощью магнитометров. Было обнаружено, что по обе стороны от срединно-океанических хребтов можно определять следы прошлых инверсий магнитного поля Земли, запечатленные в горных породах. Это привело к выводу, что вдоль хребтов постоянно формируется новый материал, который затем расталкивается в обе стороны от них. Инверсии магнитного поля показывают, что этот процесс очень древний, но происходит до сих пор.

Особый интерес представляли глубоководные впадины. Обычно они длинные и узкие и часто проходят параллельно континентальным горным хребтам и океаническим окраинам. С глубоководными впадинами связана огромная сейсмическая активность, указывающая на то, что они тоже участвуют в процессе спрединга морского дна наряду с океаническими хребтами.

Под внешней корой Земли находится астеносфера – вязкий слой полурасплавленных горных пород. Он сохраняется в таком состоянии из-за распада радиоактивных элементов, главным образом урана. Источник радиоактивности, включающий такие элементы, как торий и калий, находится глубоко в недрах планеты. Постоянно нагреваемая астеносфера поднимается к поверхности и выталкивает новый материал в срединно-океанических хребтах. Магма изливается через трещины в хребтах и образует новое ложе океана в разных направлениях. Новый материал расходится в стороны, пока не вступает в контакт с континентальной плитой, где происходит процесс субдукции, где литосфера погружается обратно в астеносферу и снова нагревается.

Лишь немногие специалисты не согласны с этим основным механизмом отчасти потому, что его действия можно наблюдать. К примеру, Индия начала свое существование в качестве отдельного континента. Тектонические движения столкнули ее с Азией, в результате чего возникли Гималаи – огромный горный хребет, выросший под давлением двух встретившихся континентальных масс.

Этот процесс называется плитной тектоникой, и ученых очень интересовало, существуют ли сходные процессы на других землеподобных планетах нашей Солнечной системы: Меркурии, Венере и Марсе. Зонды, отправленные к этим планетам, убедительно доказали, что процессы тектоники плит отсутствуют во всех этих мирах, то есть в границах Солнечной системы она является строго земным феноменом.

Это представляет определенную загадку. Почему Земля отличается от других землеподобных планет? Что стало первоначальным толчком к возникновению тектоники плит и какие силы движут этим процессом? За последние годы накопилось много свидетельств, указывающих на Луну, которая почти несомненно является источником этих процессов. Более того, предполагается, что без тектоники плит Земля вообще не смогла бы стать планетой пригодной для жизни.