Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей - Нил Шубин

В конце 40-х годов, получив ученую степень, Мэри Тарп отправилась в Нью-Йорк на поиски работы. Ее первое место службы — в отделе палеонтологии Американского музея естественной истории — не обещало ничего заманчивого. Когда она поинтересовалась возможностью стать препаратором, готовящим образцы окаменелостей для анализа и демонстрации, ей сообщили, что на поиски и извлечение окаменелостей в горных породах уходит до двух лет. Позднее Тарп рассказывала, что «не могла себе представить, что можно столько времени тратить на подобные вещи». Палеонтология проиграла, но геология выиграла: Тарп отправилась в Колумбийский университет на встречу с руководителем главной геологической группы университета Морисом Эвингом по прозвищу Док.

Могучий техасец Док Эвинг был главным специалистом по составлению морских карт. Кончилась Вторая мировая война, и началась война холодная. Одно осталось без изменений: подводным лодкам необходимо было знать структуру морского дна. Служба военно-морских исследований организовывала экспедиции для изучения глубины и структуры морского дна по всему миру. Круглый год Эвинг отправлял экспедиции для сбора образцов, определения глубин и поиска другой информации. К нему стекалось такое количество данных, что ему нужен был человек, способный их регистрировать и наносить на карту. Тарп наняли первой. Позднее Эвинг взял на работу уроженца Айовы Брюса Хейзена, который стал ее руководителем. Хейзен быстро поднялся по служебной лестнице и получил место профессора Колумбийского университета, а Тарп осталась его ассистенткой.

Это были напряженные годы для геологов. Каждый месяц корабли Эвинга возвращались из неизведанных регионов с большим количеством данных. В центре всей работы были Тарп и Хейзен, структурировавшие информацию. Оба очень много работали и стали очень близки, хотя никто никогда так и не понял сущности их отношений. Хейзен был женат, но часто принимал студентов и коллег в доме Тарп, находившемся недалеко от лаборатории. Иногда они страшно ссорились, и Хейзен швырял рисунки Тарп в корзину для бумаг или извергал ругательства, нарушавшие обычную тишину коридоров. А иногда они выступали единой командой, защищая друг друга в отвратительных политических играх, которые шли в лаборатории. Их отношения были очень близкими, эмоциональными, но исключительно платоническими.

Брюс Хейзен и Мэри Тарп

Однажды, после бесчисленных часов изучения доставленной кораблями информации о морских глубинах, Тарп обнаружила линейную гряду гор высотой больше километра, расположенную на дне Атлантического океана. Признаки существования таких горных хребтов появлялись и прежде, теперь же она проследила их по океаническому дну на протяжении шестидесяти тысяч километров. Такие хребты проходили, как выяснилось, буквально через все океаны планеты. Тарп заинтересовалась структурой этих гор. Вдоль вершины каждого хребта она обнаружила громадную долину — желоб, делящий хребет пополам. И стенки с двух сторон этой долины в точности соответствовали друг другу. Тарп почувствовала, что это означает: Земля раскрывалась по этому хребту, раздвигаясь на дне океана. Для нее это с очевидностью означало, что морское дно расширяется.

Хейзену не понравилось открытие Тарп, и он назвал ее идею «бабьим трепом». Тем не менее он, как и Тарп, осознал значение открытия. По его мнению, расселина Тарп в центре морского дна «выглядела слишком похоже на дрейф континентов». Если океан расширяется в центре и континенты раздвигаются, то, выходит, Вегенер был прав. Хейзен не мог с этим согласиться.

Однако факт оставался фактом: чем больше данных Тарп наносила на карту, тем очевиднее вырисовывался рифт. Хейзен сдался под напором новых данных, поступивших в последующие месяцы. Он не только поддержал идею Тарп, но и выдвинул амбициозный план построения карты всего океанического дня.

Примерно в это время Американская телефонная и телеграфная компания озаботилась проблемой недолговечности трансатлантических кабелей. Компания заключила контракт с лабораторией Эвинга, чтобы проанализировать ситуацию. Нанося на карту зоны сейсмической активности, Хейзен, Тарп и другие обнаружили странную закономерность. Землетрясения происходят вдоль определенной линии в океане. И не где-нибудь, а именно в середине рифтов, обнаруженных Тарп.

«Бабий треп» стал темой собрания экспертов, которое Хейзен проводил в 1957 году на геологическом факультете Принстонского университета. Среди слушателей был Гарри Гесс, теперь уже декан этого факультета. Выслушав доклад Хейзена о расщелинах Тарп и связанных с ними землетрясениях, Гесс поднялся и произнес: «Молодой человек, вы поколебали основы геологии».

Океанические горные хребты на карте Тарп и Хейзена

Гессу не мог не понравиться доклад Хейзена, поскольку сам он во время Второй мировой войны отмечал на карте подводные горы и они очень напоминали хребет, обнаруженный Тарп. Вблизи гребня горы были высокими, а по мере удаления эродировали. По мнению Гесса это означало, что горы, расположенные ближе к гребню, моложе, а те, что дальше — старше. Вместе с данными о расщеплении Земли вдоль хребтов это могло означать только то, что вдоль хребта образовывалась новая поверхность морского дна и что дно моря действительно расширялось.

Работа геологов в то время была делом трудным. Один двухметровый голландец, составляя карты морских глубин, провел в подводной лодке, скрючившись, несколько недель.

Британские, канадские, французские, голландские и японские ученые месяцами не покидали корабль, зарисовывая береговую линию, отмечая океанические горные хребты и впадины. Изо всех точек Земли начали поступать новые данные. Стало проясняться и значение глубоководных желобов: они тоже являются местом тектонической активности, достаточно часто сопровождающейся выходом вулканической магмы на поверхность.

Сообщение Хейзена подвигло Гесса на теорию, объясняющую полученные наблюдения. Если вдоль подводных хребтов образуется новое океаническое дно, то в каких-то других местах оно должно исчезать, иначе поверхность Земли расширялась бы бесконечно. Гесс пришел к выводу, что объяснение кроется в характере распределения землетрясений и других физических особенностях глубоководных желобов. Он предположил, что новая поверхность морского дна появляется вдоль горных хребтов, распространяется в стороны, а затем погружается в котловины и там разрушается. Таким образом, морское дно представляет собой гигантский ленточный конвейер.

Гесс изложил свою идею в виде рукописи, которая циркулировала среди его коллег, но два года он не решался ее публиковать. Свою идею он назвал «упражнением в геопоэзии», что одновременно снимало обвинение в спекулятивности и подчеркивало красоту идеи. На самом деле отдельные элементы этой теории, как это часто бывает в науке, были сформулированы раньше другими людьми. Еще в 1929 году блестящий британский геолог Артур Холмс выдвинул аналогичную идею о рециркуляции, основываясь лишь на теоретических размышлениях. А Холмса (который, кстати, был одним из создателей современных методов датирования горных пород) на эту мысль навел Вегенер.

Геопоэзия и кругооборот океанической коры

Для подтверждения или опровержения геопоэзии не хватало информации о возрасте морского дна. Одних только эродировавших гор и разломов было недостаточно, чтобы положить конец вековому скептицизму. Гесс представил свою теорию в Кембридже в начале 60-х годов XX века. На докладе присутствовал студент Фредерик Вайн. Вайн и его научный руководитель Драммонд Мэтьюз, заинтересовавшиеся соображениями Гесса, стали искать какой-либо индикатор возраста пород на дне океана, чтобы сравнить возраст дна с двух сторон от котловины, обнаруженной Тарп. Используя имевшиеся у них данные, они придумали остроумный способ определения возраста. Если океаническое дно двигалось как лента конвейера, то самое молодое дно должно располагаться вблизи гребня, а с удалением от него возраст дна должен увеличиваться.

Кроме того, на одинаковом расстоянии по обе стороны гребня возраст пород должен быть одинаковым. В качестве маркера возраста Вайн и Мэтьюз использовали характер намагниченности пород океанического дна. Обнаруженная ими картина в точности соответствовала предсказанию: молодое дно располагается вблизи гребня, а старое — на большем удалении, причем это возрастное распределение одинаково по обе стороны хребта. Итак, морское дно расширяется, как и предполагал Гесс, а до него — Холмс.

Пока Вайн и Мэтьюз готовили свои результаты к публикации, Лоуренс Морли из Канадской геологической службы собирал собственные данные. Он представил статью для публикации в августовский номер журнала «Нейчур», но ее не приняли. Тогда он отправил статью в специализированный «Джорнал оф геофизикал ресерч». Дело было в 1963 году. Через несколько месяцев пришел ответ с отзывом анонимного рецензента: «Я обнаружил статью Морли, когда вернулся из экспедиции. Его идея кажется мне интересной, но она больше подходит для обсуждения за коктейлем, чем для публикации в ‘Джорнал оф геофизикал ресерч’». Эта отсрочка дорого стоила Морли: вскоре после того как он получил отрицательный отзыв, вышла статья Вайна и Мэтьюза.