научно-популярный сайт
Земная суша — незыблемая твердь в виде диска. Кругом плещется океан. Такое представление казалось древним грекам настолько очевидным, что Страбон, географ I века н. э., не счел необходимым искать ему особого подтверждения. В этом вопросе, как и во многих других, греки отдали дань умозрению. И хотя фактическая ошибка вопиет о себе, древние были не так уж неправы, когда говорили о монолитном диске. В наши дни на международных конгрессах по геологии, геофизике и океанологии все оживленнее обсуждается гипотеза о едином гигантском праматерике, около 200 миллионов лет назад расколовшемся на куски — они-то и представляют собой современные континенты.
Формирование верхней оболочки нашей планеты растянулось на гигантский период — свыше 3,5 миллиарда. За это время из недр вместе с раскаленно-жидкой магмой выделился именно такой объем воды, какой нужен для заполнения океанов (таков результат подсчета советского геофизика В. Магницкого). О том, что происходило на протяжении девятнадцати двадцатых земной истории, пока говорить трудно: слишком уж мало данных. Но единственная, и последняя, двадцатая часть истории напоминает классическую драму. Ее действие, вызванное к жизни первоначальным клубком противоречий, в дальнейшем неумолимо развертывалось в одном направлении. Вот как выглядят несколько восстановленных сцен.
На планете только один континент — Пангея (название составлено из двух греческих слов: «пан» — «всеобщий» и «гео» — «земля»). Этот единый праматерик окружен безбрежным водоемом Панталассом (слово придумано по аналогии: «таласс» по-гречески означает «океан»). Вскоре Пангея раскололась на северную и южную части — Лавразию и Гондвану. В первую входили блоки будущих Северной Америки, Европы и Азии. Во вторую — массивы, в которых нетрудно узнать Антарктиду, Южную Америку, Африку, Австралию, Индостан и Мадагаскар. Гондвана располагалась в восточном полушарии, преимущественно в экваториальной и субэкваториальной зонах. В самых холодных широтах находилась лишь часть будущей Антарктиды. Южный полюс был на краю суперконтинента.
От Гондваны откололся единый африкано-южноамериканский блок и начал медленно дрейфовать к северу. В том же направлении устремилась будущая Индия. Длинная зона земной коры — по современной географии от Гибралтара до Борнео — стала подниматься.
Возник Атлантический океан. Африка состыковалась с Европой и Азией. Южная и северная части Америки идут пересекающимися курсами. Индостан приближается к Азии и активно формирует будущие Гималайские горы. От Африки отделяется остров Мадагаскар. Австралия пока что связана с Антарктидой, но вскоре начнет отдаляться от нее. Сама Антарктида неспешно пойдет к Южному полюсу.
Последние 10 миллионов лет действия драмы ознаменовались взаимным отталкиванием Аравии и Африки. В результате появились Красное море и Аденский залив.
Теперь самое время сказать о скорости дрейфа. Она колеблется от 1 до 12 сантиметров за год. Простой расчет показывает, что и при такой медлительности континенты за десятки миллионов лет могли отойти друг от друга на тысячи километров и занять нынешнее положение.
Картины блуждания континентов первоначально предстали перед умственным взором немецкого геофизика А. Вегенера. Книга, в которой он обстоятельно изложил свои идеи, вышла в свет в 1915 году. Над детализацией этих картин в тридцатых годах немало поработал южноафриканский геолог Дю Тойт. Разумеется, дело не обошлось без поправок, внесенных за последнее десятилетие в ходе активного изучения прошлого и настоящего нашей планеты. Хотя споры вокруг идей Вегенера идут более полувека и в аргументах «за» и «против» никогда не было недостатка, именно за последние годы сторонники гипотезы представили особенно много подтверждений своей точки зрения.
Сам Вегенер исходил из необыкновенного сходства очертаний континентов. Особенно бросается в глаза почти полное совпадение берегов Южной Америки, разделенных Атлантическим океаном. Если вырезать из географической карты все основные участки суши, то при некоторой сноровке можно подогнать кусочки мозаики вплотную друг к другу. Но это лишь самый первый, прикидочный этап сравнения. Найти подлинные границы материков не так-то просто.
Поверхность шара изображается на плоскости всегда с искажениями. Перемещать кусочки мозаики следует, строго говоря, на поверхности глобуса. Надо лишь изготовить подвижные прозрачные накладки, соответствующие континентам. Точность повышается, но и она далеко не предельная.
Степень несовпадения контуров можно оценить количественно, проведя вычисления по известному в математике методу наименьших квадратов. В 1965 году английские ученые Бул-лард, Эверетт и Смит выполнили такую работу. Но их вычисления относились не к берегам, а к контурам, проведенным в зоне материковой отметки по линиям глубин 100, 500 и 1000 метров. К тому есть достаточно веские основания. За миллионы лет берега претерпевали неоднократные воздействия, вызванные колебаниями уровня моря. Отмель — размытая часть континента, ее площадью пренебрегать нельзя, как заметил еще Вегенер. Совпадение получилось тогда, когда границей материков приняли линию глубины 500 метров. Еще более точную реконструкцию смыкания Северной Америки, Гренландии и Европы с учетом территории Исландии проделал член-корреспондент АН СССР П. Кропоткин.
Недавно американские ученые проделали аналогичный расчет на электронно-вычислительных машинах. На протяжении десятков тысяч километров хорошо совместилось более 93 процентов очертаний материковой отмели. Поразительно совпали линии Африки и Южной Америки, Африки и Антарктиды. Менее совершенны стыки южного полярного континента с Австралией и Индостаном.
Удивительны и свидетельства геологов. Одни и те же разновидности гранитных пород найдены в Африке и Южной Америке, а также в Антарктиде, Африке, Австралии и Южной Индии. Некоторые из пород очень древние, их возраст около 3 миллиардов лет. Месторождения железной руды, олова, марганца обрываются на западном берегу Африки и вновь появляются в соответствующих районах восточной части Южной Америки.
Положение Индии в составе древнего суперконтинента Гондваны говорит о том, что в страну жаркого климата ранее могли вторгаться ледниковые толщи. Их следы действительно обнаружены, причем не только в Индии, но и в Австралии, на юге Африки, юго-востоке Южной Америки и, конечно, в Антарктиде. Время действия повсюду одно и то же — 300—280 миллионов лет назад. Если бы материки и тогда занимали нынешнее положение, одновременность накопления льда в столь различных районах земного шара была бы исключительно маловероятной. А с океана ледяные щиты прийти не могли, потому что они там никогда не возникают.
280—200 миллионов лет назад, когда Гондвана была еще единым целым, ледник отступил. На древнем континенте пышно расцвела растительность, представленная в основном голосеменными видами — глоссоптеридами. Отпечатки листьев глоссоптеридового дерева и прежде находили в породах южных материков, а не так давно ученые обнаружили те же отпечатки в Антарктиде. И еще одна находка, взволновавшая научный мир в 1970 году, выпала на долю антарктической экспедиции.
В 600 километрах от Южного полюса, в районе, где скалы и обрывы свободны ото льда, геологам посчастливилось заметить торчащие из-под земли кости листрозауруса — древней рептилии, жившей 240—200 миллионов лет назад. Раньше их находили только в Индии, Южной Африке и Австралии. Листрозаурус был величиной примерно с собаку средних размеров, с массивным телом, короткими и крепкими ногами. Животное обитало на суше вблизи пресноводных водоемов, плавало, но лишь на небольшие расстояния. Преодолеть океанские просторы и расселиться на разных континентах ему было явно не под силу. Помимо листрозауруса, известно около десятка групп пресмыкающихся, чьи ископаемые останки найдены на территории всех составных частей Лавразии и Гондваны.
В деле о кочующих материках выслушивали и еще одну «сторону» — образцы пород, сохранивших древнее направление магнитного поля Земли. Методы его определения сейчас довольно точные, они указывают положение магнитных полюсов в разные эпохи. Обследование горных пород Европы и Америки дает сходные, но не совпадающие траектории перемещения Северного магнитного полюса. Траектории совмещаются, если оба континента сблизить между собой.
Но в показаниях этого «свидетеля» есть и противоречия. Не мудрено: если дрейфовали и полюса, и континенты, то следы получились довольно запутанными.
Зато очень четко отвечал на вопросы исследователей океан. Возраст пород, извлеченных со дна Индийского и Антлантического океанов, как правило, не превосходил 200 миллионов лет.
Какие же силы природы упорно и последовательно перемещали материки? Действуют ли столь мощные силы в наше время? Вегенер не мог ответить на эти вопросы. Ученый ограничился указанием на то, что глубинные, в основном кремниевые, слои земной коры имеют большую плотность, нежели континентальные глыбы, в которых преобладают тот же кремний и легкий алюминий.
В прошлом столетии наиболее популярной среди геологов была гипотеза сжатия Земли. Планета охлаждается, ее поверхность сморщивается, появляются горы и океанические впадины. Простейшая модель такого процесса — высыхающее и покрывающееся морщинами яблоко. С открытием радиоактивности люди узнали о могучем и практически неиссякаемом источнике тепла. Мысль о постоянном охлаждении земного ядра была поставлена под сомнение. Пришлось обратить внимание на растрескивание коры, сдвиги, сбросы и волей-неволей признать: происходит не только сжатие, но и растяжение. Яблоко оказалось не усыхающим, а зреющим, спелым — настолько, что под напором внутренних жизненных сил его кожура лопается и в трещины вытекает сок.
Радиоактивные процессы в недрах планеты непрерывно подогревают огненно-жидкую магму, в ее массе появляются конвекционные течения. Потоки раскаленной лавы вырываются наружу сквозь трещины в сравнительно тонкой океанической коре. Отдавая свое тепло воде, лава твердеет, и к ранее существовавшему жесткому слою — литосфере — «привариваются» новые куски. Как будто бог подземелий Плутон непрерывно забивает в литосферную трещину клин.
Ниже, на глубинах от 80 до 200 километров, находится другой слой — астеносфера (в буквальном переводе с греческого этот термин означает «ослабленная оболочка»). Давления и температуры там настолько велики, что вещество имеет заметно пониженную твердость и вязкость. В астеносфере протекают процессы, подобные тем, что происходят в доменных печах. Более легкие материалы — шлаки — стремятся всплыть наверх и вырваться в подводную трещину. А в целом граница двух слоев примечательна тем, что при переходе через нее вещество из твердого, ломкого становится пластичным и начинает течь. Но течь не как жидкость, а скорее как густая пластическая масса. На текучем слое астеносферы и «плавают» жесткие блоки — материки вместе с океаническими участками коры.
Литосфера очень твердая и может передавать давление на тысячи километров. Поэтому усилие, возникшее в трещине, простирается не только до ближайшего, но и до отдаленного (противоположного) края континента. И если через трещины недра расходуют вещество, то у противоположного края материка они «приходуют» его: тонкий слой океанической коры оттесняется вниз и расплавляется. Погружающийся слой создает глубокую водную впадину и одновременно своим противодавлением способствует поднятию горных складок — на суше. Самый наглядный пример — Анды в Южной Америке.
Не надо быть специалистом, чтобы понять: столкновение пластов — сверхмощное геологическое явление. В таком районе следует ожидать особенно высокой сейсмической активности, а очаги землетрясений должны залегать на большой глубине. В Чили это наблюдается на самом деле. Выявлена территория, на которой глубина подземных толчков нарастает строго по наклонной плоскости. Но ведь именно так скользит океанический пласт литосферы, подминаемый глыбой Южноамериканского материка. Как показали точные измерения, за полгода до разрушительного чилийского землетрясения 1960 года дрейф континента на запад был ускоренным.
Ну а каков итог столкновения двух пластов океанической коры? Тот же самый, только более скромный из-за меньшей толщины подводного слоя литосферы. Из морской пучины поднимаются цепи островов, чаще всего вулканических и разбросанных в зонах землетрясений.
До сих пор мы ничего не сказали о трещинах в коре, а ведь они-то и есть настоящие моторы планеты. Достоверные сведения о них появились лишь в последние годы благодаря работе геофизических экспедиций разных стран. Взорам ученых открылась грандиозная система срединно-океанических хребтов, протянувшихся в общей сложности примерно на 65 тысяч километров. Подводные горы очень широкие, их подошва достигает 1—2 тысячи километров, а высота измеряется несколькими километрами. Гребни гор иногда поднимаются чуть ли не до поверхности воды.
Анализ землетрясений показал: на гребнях постоянно действуют силы растяжения, направленные от оси горной цепи в противоположные стороны. Интересны и результаты бурения на западном склоне Среднеатлантического хребта. В 800 километрах от гребня возраст осадков был 85 миллионов лет, а в 160 километрах — только 18 миллионов. Как тут не предположить, что породы, покрытые молодыми осадками, лишь недавно в виде лавы вырвались через трещину — рифтовую долину подводного хребта!
Нелегко вытягивать у Нептуна новые сведения, но пока что старик подтверждает отчаянно смелую идею Вегенера.
Материки «плывут» и в наши дни. Европа и Северная Америка за год расходятся на 1—4 сантиметра. Остров Мадагаскар отдаляется от Африки. Красное море расширяется. Возможно, его постигнет судьба Атлантического океана.
На Международном конгрессе океанологов в Токио можно было видеть карту Земли, какой она будет через 50 миллионов лет. Облик планеты на этой карте заметно отличается от нынешнего. На месте Красного моря — обширный водный бассейн, а Средиземное исчезло совсем и превратилось в цепь больших озер. Такие перемены не могут не отразиться на климате обширных районов земного шара. Даже если моря не исчезают, а только изменяются в размерах, новое распределение . тепловых и холодных течений неизбежно переделает климат.
Но самое интересное, что массивы суши не просто ходят ходуном, продолжая однажды начатый дрейф. Среди теперешних материков есть и такой, что грозит расколоться на две глыбы, подобно своей прародительнице Пангее. В восточной части Африки с севера на юг тянется система рифтовых трещин. В 1969 году по обе стороны эфиопской линии рифта ученые установили сеть приборов для точного измерения расстояний между избранными точками. В следующем году измерения были повторены. За год ширина трещины увеличилась на несколько сантиметров! Если так дело пойдет и дальше, то через 50 миллионов лет Африка потеряет свою восточную часть.
Дело о кочующих, материках еще не закрыто. У геологов есть факты, противоречащие идее Вегенера. Но прислушаемся к словам одного из ее авторитетных критиков, члена-корреспондента АН СССР В. Белоусова: «Гипотеза эта, безусловно, интересна, но, по всей вероятности, не является истиной в последней инстанции и, естественно, требует серьезной проверки».
Обновленная гипотеза скоро будет сдавать сложный экзамен. В ближайшем десятилетии предстоят исследования планеты в рамках международного «Геодинамического проекта». Будем надеяться, смелая гипотеза выдержит экзамен на звание строгой научной теории.
СССР, 1974 г.
