Глава 33
Движущиеся континенты

Землетрясения смертоносны и вызывают страх.

Смертоносны потому, что производят массовые разрушения, а страх они порождают потому, что земля не должна двигаться под нашими ногами. И все же она это делает все время, пусть даже большую часть времени мы этого не чувствуем и не видим. Подобно многому другому в науке, изучение структуры нашей планеты заключается в наблюдении за невидимым (ну и еще в том, чтобы убедить других, что вы правы).

Континенты и океанское дно и в самом деле движутся под нами.

Весь наш опыт как человечества охватывает крохотный отрезок истории Земли, мельчайшую долю очень долгого процесса. Геологи имеют в своем распоряжении особые технологии, но и они должны использовать свое воображение, мыслить нестандартно. Любой хороший ученый обязан иметь такой навык, даже если он работает в лаборатории, проверяет свои гипотезы с помощью экспериментов.

Геологи в девятнадцатом веке использовали традиционные инструменты, находки окаменелостей, анализ и классификацию материалов, наблюдение за последствиями землетрясений и извержений вулканов. Все это они вплетали в ткань земной истории. Многое из того, что было обнаружено тогда, до сих пор сохраняет научную ценность. Одновременно существовали беспокоящие проблемы, для решения которых требовались смелые идеи.

Катастрофисты старого времени опирались на гипотезу разного рода сил или даже божественного чуда – им объясняли большие потопы вроде описанного в Библии. Ученые нового времени сосредоточились на Времени – огромных периодах, именуемых «глубокое время». Что происходило на Земле 200 миллионов лет назад или еще в два раза раньше, или в три?

Как может глубокое время дать ответ на три основных вопроса?

Во-первых, почему основные континенты выглядят так, словно их вырезали из одного куска громадной картонки, а потом растащили, разделив океанами? Восточное побережье Южной Америки очень точно подошло бы к западному берегу Африки. Случайность ли это?

Во-вторых, почему горные породы Южной Африки так похожи на те, что находят в Бразилии, по другую сторону Атлантики? Почему на таком сравнительно небольшом острове, как Великобритания, имеются столь резкие отличия между высокогорьем Шотландии с его утесами и озерами и мягко всхолмленными пустошами Суссекса на юге? В самом деле, была ли Британия всегда отделена от материковой Европы или Аляска от Азии?

В-третьих, имеются странности в том, как распространены по Земле некоторые растения и животные. Почему одни и те же виды улиток живут в Европе и в восточной части Северной Америки, но зато их нет в другой части американского континента, на западе? Почему сумчатые в Австралии так отличаются от всех остальных организмов?

В 1850-х Дарвин и Уоллес попытались найти ответы, и теория эволюции помогла многое объяснить. Дарвин провел некоторое количество экспериментов, поместив семена в морскую воду на несколько месяцев. Он хотел создать такие условия, в какие попали те же семена, если бы их долгий срок носило по океанским волнам.

Затем он посадил их, чтобы проверить – прорастут ли.

Некоторые проросли, так что растения вполне могли распространяться таким образом.

Кроме того. Дарвин обнаружил, что птицы могут переносить семена, насекомых и прочую животную мелочь на очень длинные расстояния. Они и в самом деле иногда это делают, но такой процесс не в состоянии объяснить все загадки.

Имелась одна радикальная идея, способная разъяснить очень многое: мысль о том, что континенты не всегда находились там, где они расположены сейчас, или что некогда их соединяли полосы суши, так называемые «мосты». Многие геологи в конце девятнадцатого века думали, что подобные мосты существовали в нескольких местах.

Находили доказательства того, что Британия некогда соединялась с Европой. Подобная гипотеза могла хорошо объяснить, почему останки медведей, гиен и других существ, не обитающих на Британских островах в наше время, там иногда находят.

Северная Америка наверняка была связана с Азией через Берингов пролив, животные и первые разумные обитатели Американского континента проходили там без проблем. Мосты между Южной Америкой и Африкой выглядели куда менее вероятными, но выдающийся австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831–1914) доказывал факт их наличия в своей объемной пятитомной работе (1883–1909) о нашей планете. Он говорил, что постоянные поднятия и опускания земной поверхности с течением времени делали возможными такие вещи и то, что ныне лежит на дне океана, некогда соединяло континенты.

Не всех удалось убедить даже пятью толстыми томами.

Альфред Вегенер (1880–1930), немецкий геолог, в равной степени интересовался историей климата на Земле. В 1912 году он дал публичную лекцию, где изложил свою теорию о том, что континенты движутся, теорию континентального дрейфа. Лекция превратилась в книгу к 1915-му, и Вегенер потратил остаток жизни, отыскивая доказательства. Он умер за работой, возглавляя экспедицию в Гренландию, отправленную, чтобы собрать образцы, способные подтвердить гипотезу.

Радикальное предположение Вегенера состояло в том, что 200 миллионов лет назад существовал только один громадный континент Пангея, окруженный обширным океаном. Этот кусок суши в конечном счете разломился, и куски его буквально поплыли по морям, подобно тому как айсберг иногда разваливается на отдельные части, а они движутся в разные стороны. Но в отличие от айсбергов, которые могут таять и уменьшаться, обломки Пангеи превратились в новые континенты.

И на этом все не закончилось.

Вегенер полагал, что огромные куски земли до сих пор продолжают двигаться со скоростью около десяти метров в год. Эта оценка оказалась очень высокой, современные исследования показывают только несколько миллиметров в год, но за долгий период времени такое крохотное смещение накапливается и приводит к заметным результатам.

У Вегенера были последователи, особенно много в его родной Германии, но большинство геологов нашло идеи немца неправдоподобными, гипотезами из области фантастики. Затем в течение Второй мировой, подводные лодки начали серьезное изучение морского дна, и тогда были открыты громадные подводные структуры с горными хребтами и долинами, угасшими и действующими вулканами.

Гарри Хесс (1906–69), геолог, работавший в ВМФ США, отследил подводные горы и долины и соединил их с ландшафтом земной поверхности. Он также определил линии разломов, те регионы на Земле, где чаще всего происходят землетрясения и извержения вулканов, как под водой, так и на поверхности. Хесс открыл, что поверхность Земли непрерывна, над океаном ли находятся ее части или кроются под его волнами.

Континенты вовсе не плыли, как предполагал Вегенер.

Но как тогда они двигались?

К Хессу в его исследованиях присоединились физики, метеорологи (ученые, занимающиеся погодой), океанографы (кто изучает моря), сейсмологи (их область – землетрясения) и простые геологи. Все вместе они попытались написать историю Земли, применяя инструменты разных наук. Это оказалось не так легко, проникнуть в недра планеты нельзя, там очень быстро становится исключительно жарко. Поэтому большая часть того, что мы знаем о внутренностях нашего родного мира, получено косвенными методами.

Наука часто вынуждена искать обходные пути.

Вулканы, извергающие лаву, долгое время рассматривались как части процесса избавления Земли от излишнего тепла, накопившегося в глубинах; и в некотором смысле так оно и есть. Но это не вся картина целиком, открытие радиоактивных элементов вроде урана, выделяющих тепло в процессе распада, добавило другой его естественный источник. Но радиоактивность – непрерывный источник производства тепла, и это значит, что старая идея о том, что Земля некогда была раскаленным шаром и постепенно остывает, выглядит слишком простой.

По меньшей мере, она была простой для геолога по имени Артур Холмс (1890–1965). Он говорил, что Земля избавляется от большей части постоянно генерируемого в недрах тепла с помощью процесса переноса тепла, конвекции. Важнейшим в гипотезе Холмса оказалось предположение, что это происходит не в верхнем слое, коре – на которой мы живем, – а глубже, ближе к центру планеты. Тот слой именуется мантией, и Холмс полагал, что расплавленные горные породы там постепенно поднимаются, точно так же как горячая вода в ванне. По мере того как они уходят из зоны нагрева, они начинают остывать, после чего опускаются, их место занимают другие, и так без конца.

Именно эти расплавленные породы появляются на поверхности, когда происходит извержение. Но большая их часть никогда этого не делает, оставаясь в недрах, в вечном танце охлаждения и нагревания, формируя механизм, способный двигать континенты, миллиметр за миллиметром.

По мере изучения глубин океанов и земли новые идеи о том, что происходило в прошлом, постепенно добавлялись к гипотезе глубокого времени. Технология радиоуглеродного анализа, появившаяся в ядерной физике (глава 31), позволила ученым датировать горные породы, сравнивая пропорцию содержащегося в конкретном образце радиоактивного элемента и продуктов его распада (уран и свинец, например). Появилась возможность определять возраст того или иного минерала, поскольку после момента его формирования внутренняя структура не могла изменяться.

Знание о том, насколько стары отдельные слои, помогло более точно определить возраст Земли. Были найдены горные породы, сформировавшиеся более четырех миллиардов лет назад. Причем образцы их всегда обнаруживались на суше и никогда на дне океана, которое вообще выглядело моложе. Океаны существовали куда меньше, чем континенты, фактически они время от времени исчезали и возникали снова.

Само собой, это происходило за очень долгие периоды времени, так что не нужно беспокоиться о следующем отпуске на пляже. Но с другой стороны, порожденный человечеством парниковый эффект может растопить полярные шапки и привести к тому, что уровень моря в ближайшее время опасно поднимется.

Горные породы не только агрегировали радиоактивные элементы в момент формирования, они также сохраняли магнитную ориентацию включенного в них железа или другого чувствительного к магнетизму материала. Подобно радиоактивности магнетизм помог ученым-геологам определять возраст отдельных горных пород.

Магнитное поле Земле с течением времени не оставалось тем же самым, северный и южный полюса несколько раз менялись местами, и ориентация север-юг, выгравированная в камне, дает возможность понять, в какую эпоху возник этот камень. Компасы указывают на север в наше время и будут указывать во времена наших потомков, но дело не всегда так обстояло, и не всегда будет обстоять в будущем.

Магнетизм, конвекция, ландшафты на дне моря и радиоуглеродный анализ позволили многое узнать о том, какие условия раньше царили на Земле. Взятые в комплексе эти вещи позволили убедить ученых, что Вегенер был почти прав, прав потому, что континенты и в самом деле движутся, и наблюдения со спутников позволили измерить их дрейф, «Почти» потому, что они вовсе не плывут по воде, как думал немецкий геолог.

Джон Вилсон (1908–1993) и его коллеги развили смелые идеи Вегенера, предположив, что верхняя часть земной мантии состоит из набора колоссальных плит. Плиты эти подходят друг другу как части головоломки, они покрывают всю планету целиком, сушу и море. Но не везде они состыковываются плотно, и стыки находятся там, где обнаружены линии разломов.

Теория того, как плиты ведут себя, когда одна из них надвигается на другую или они трутся друг о друга, получила название «тектоника плит». Подумайте о высочайшем пике на Земле. Эвересте в Гималаях, он столь высок по той причине, что Гималайские горы сформировались, когда две такие плиты столкнулись около семидесяти миллионов лет назад.

За достижения в геологии не вручают Нобелевскую премию, и может быть зря. Тектоника плит объясняет столь многое, начиная с землетрясений и цунами, гор и минералов, окаменелостей и существующих ныне растений и животных.

Наша планета очень стара и исключительно уникальна.