В 30-х годах, когда мой отец учился в Оксфорде, теорию тектоники плит (она называлась тогда теорией континентального дрейфа) высмеивали, хотя не повсеместно. Ее связывали с именем немецкого метеоролога Альфреда Вегенера (1880–1930), хотя и до него предлагалось нечто подобное. Некоторые исследователи обращали внимание на точное соответствие линий восточного побережья Южной Америки и западного побережья Африки, но чаще всего видели в этом случайность. Кое-кто замечал еще более поразительные совпадения в распределении животных и растений, которые приходилось объяснять существованием в древности “мостов” между континентами. Но большинство ученых считало, что карта мира менялась в результате колебаний уровня моря, а не горизонтального дрейфа континентов. Название “Гондвана” изначально относилось к континенту, сложенному из Африки и Южной Америки в их нынешних положениях, но с пересохшей Южной Атлантикой посередине. Идея Вегенера о том, что дрейфовали сами континенты, казалась крайне спорной.

Даже в 60-х годах, когда я стал студентом, эта теория не была общепринятой. Чарльз Элтон, заслуженный оксфордский эколог, прочитал нам лекцию о дрейфе континентов и провел голосование: по-моему, аудитория разделилась почти поровну (к сожалению, демократия – не лучший способ поиска истины). Все изменилось вскоре после моего выпуска. Вегенер оказался гораздо ближе к истине, чем большинство смеявшихся над ним современников. Ошибся он лишь в одном. Вегенер считал, что массивы суши “плавают” по полужидкой мантии, будто плоты. В современной тектонике вся поверхность Земли – и океаническое дно, и континенты – рассматривается как комплекс литосферных плит. Континенты – это утолщенные части плит, которые на поверхности формируют горы, а нижней частью уходят в мантию. Границы плит, как правило, скрыты.

Плиты скользят по мантии и иногда погружаются под другие плиты – этот процесс называется субдукцией. Когда плита движется, она не оставляет позади разлом, как считал Вегенер. Эта “брешь” непрерывно заполняется породами из глубинных слоев мантии, которые включаются в состав плиты в ходе так называемого спрединга океанического дна. Плита – это в некотором смысле слишком жесткий образ: гораздо лучше подходит сравнение с лентой конвейера или со столом с выдвижной крышкой.

Рассмотрим Срединно-Атлантический хребет. Это S-образный подводный каньон длиной 16 тыс. км в центральной части Атлантического океана. Хребет представляет собой зону вулканического поднятия, где расплавленная порода поднимается из глубин мантии и выливается на восток и запад. Это можно уподобить двум столам с выдвижной крышкой. Та крышка, которая выдвигается на восток, отталкивает Африку от середины Атлантики. А крышка, выдвигающаяся на запад, толкает Южную Америку в противоположном направлении. Поэтому континенты удаляются друг от друга со скоростью около сантиметра в год. Кто-то остроумно заметил: примерно с той же скоростью растут ногти, хотя скорость литосферных плит может сильно варьировать. Здесь действуют те же силы, которые когда-то раскололи Гондвану. Существуют сходные области вулканического поднятия на дне Тихого и Индийского океанов и в некоторых других местах (иногда их называют поднятиями, а не хребтами). Эти расширяющиеся хребты приводят плиты в движение.

Однако говорить, что плиты нечто “толкает”, не совсем верно. Разве континент можно толкнуть? Конечно, нет. Скорее нужно говорить о том, что кора и верхняя часть мантии перемещаются благодаря циркулирующим под ними потокам расплавленной породы. Плиту не толкает, а тащит жидкая порода, в которую та погружена.

Доказательства тектоники плит изящны и убедительны, и сегодня никто уже не сомневается в истинности этой теории. Если мы измерим возраст пород с любой стороны Срединно-Атлантический хребта, мы заметим вот что: породы, которые находятся ближе всего к хребту – самые молодые. По мере удаления от хребта породы становятся старше. Если нанести на карту изохроны (линии, проходящие через породы равного возраста), они окажутся параллельными хребту. Изохроны на одной стороне хребта – почти зеркальное отражение изохрон на другой его стороне.

Представьте, что мы собираемся пересечь дно Атлантики на тракторе, направившись на восток вдоль десятой параллели – от бразильского порта Масейо к мысу Барраду-Кванза в Анголе, по дороге миновав остров Вознесения. По пути мы будем собирать образцы пород под гусеницами (пневматическое колесо с шиной не выдержало бы давления). Поскольку мы следуем теории вулканического расширения океанического дна, нас будет интересовать вулканический базальт под осадочными породами. Именно эти магматические породы, согласно теории, образуют стол с выдвижной крышкой или ленту конвейера, из-за которых Южная Америка двигается на запад, а Африка – на восток. Нужно пробурить осадочные отложения – местами очень толстые, потому что они накапливались миллионы лет – и собрать образцы плотных вулканических пород.

Первые полсотни километров нашего путешествия на восток мы находимся на континентальном шельфе. С нашей точки зрения он вообще не морское дно. Мы еще не покинули южноамериканский континент. Чтобы лучше понять тектонику, на воду мы просто не будем обращать внимания. Затем мы быстро спускаемся на настоящее морское дно, берем первый образец и радиометрически датируем базальт. Здесь, на западном краю Атлантики, он относится к нижнему мелу (ему около 140 млн лет). Мы продолжаем двигаться на восток, собирая образцы вулканических пород, и обнаруживаем, что они все моложе. Пройдя 500 км, мы оказываемся глубоко в верхнем меловом периоде – это соответствует возрасту менее 100 млн лет. Примерно через 730 км мы пересекаем границу между мелом и палеогеном (65 млн лет назад) – именно тогда вымерли динозавры. Мы, конечно, не заметим этой границы, потому что собираем образцы лишь вулканических пород. Возраст пород продолжает меняться: по мере продвижения на восток они становятся все моложе. Около 1600 км от исходной точки мы попадаем в плиоцен и любуемся молодыми породами – ровесницами мамонтов в Европе и африканки “Люси”.

Наконец мы достигаем Срединно-Атлантического хребта, который находится примерно в 1620 км от Южной Америки и чуть дальше (на этой же широте) от Африки. Здесь мы видим, что образцы пород стали совсем молодыми: эти породы относятся к нашему времени. Они только что возникли из глубин морского дна. И, если повезет, мы сможем увидеть извержение на Срединно-Атлантическом хребте. Но нам должно очень повезти, потому что, несмотря на представление о непрерывном движении “ленты”, в реальности оно не непрерывно. Но ведь “лента” идет со скоростью сантиметр в год? Когда происходит прорыв, породы смещаются больше, чем на один сантиметр. Но при этом в каждом месте хребта извержения происходят реже, чем раз в год.

Итак, мы пересекли Срединно-Атлантический хребет и продолжаем двигаться на восток, к Африке. Теперь мы замечаем, что возраст вулканических пород представляет собой зеркальное отражение увиденного прежде. По мере удаления от хребта породы стареют. Последний образец, который мы берем у границы африканского континентального шельфа, относится к нижнему мелу – как и его зеркальное отражение на западной стороне, вблизи Южной Америки. Вся последовательность симметрично отображается по обе стороны Срединно-Атлантического хребта, и это отображение даже точнее, чем можно судить только по радиометрическому датированию.

В “Рассказе Секвойи” мы познакомимся с оригинальным методом датирования, известным как дендрохронология. Кольца на срезе ствола образуются благодаря тому, что у деревьев годичный цикл роста. Поскольку не все годы одинаково благоприятны, на древесине появляется характерный рисунок: широкие и узкие кольца. Особенно приятно найти аналог годичных колец в вулканической лаве – в большем временном масштабе. Вот как это происходит. Когда лава жидкая, ее молекулы ведут себя как крошечные стрелки компаса и выравниваются относительно магнитного поля Земли. Когда лава затвердевает, “стрелки” застывают. Поэтому магматическая порода представляет собой слабый магнит, полярность которого отражает состояние магнитного поля Земли и положение магнитного Северного полюса в момент затвердевания. Полярность легко измерить.

Нам повезло: полярность магнитного поля Земли изменяется на противоположную нерегулярно, но (по геологическим стандартам) довольно часто – в масштабах десятков или сотен тысяч лет.

Магнитные полосы по обе стороны срединно-океанического хребта: темные соответствуют нормальной полярности, белые – обратной. Геологи объединяют их в блоки с преобладающей нормальной (N) или обратной (R) намагниченностью. Симметрия полос была впервые выявлена как доказательство спрединга Ф. Вайном и Д. Метьюзом в статье 1963 года в журнале “Нейчур” [296]. Кора и твердый верхний слой мантии, образующие литосферу, размещаются над конвекционными потоками в магме в полужидком слое мантии (астеносфере). Рисунки полос позволяют определить возраст пород на поверхности морского дна примерно до возраста 150 млн лет. Более старые породы уничтожены субдукцией.

И по мере того, как две ленты “конвейера” движутся на запад и восток от Срединно-Атлантического хребта, их магнитная полярность будет формировать линии, отражающие изменения полярности Земли. При этом рисунок линий на западной стороне хребта будет зеркальным отражением линий на восточной, потому что те и другие породы образовались в условиях одного магнитного поля. На дне всех океанов с обеих сторонах зон поднятия будет наблюдаться один и тот же узор, хотя расстояние между зеркально отображенными линиями может различаться: не все ленты “конвейера” движутся с одинаковой скоростью. Нельзя и мечтать о лучшем доказательстве!

Однако есть проблема. Узор параллельных линий не проходит по морскому дну непрерывной линией. На нем возникают многочисленные разломы. Для нашего путешествия я выбрал десятую параллель к югу от экватора, поэтому на нашем пути не было разломов. На другой широте последовательность пород с постепенно изменяющимся возрастом была бы нарушена случайными отклонениями при пересечении линии разлома. Но общая картина параллельных изохрон ясно видна на геологической карте дна Атлантики.

Доказательства в пользу теории поднятия океанического дна очень убедительны, а датировка тектонических событий, например расхождения континентов, по геологическим стандартам очень точна. Революция в геологии, которая произошла благодаря тектонике плит, стала одной из самых стремительных и важных в истории науки.

Амфибии (земноводные). Генетические данные (они противоречат некоторым геологическим) объединяют ок. 5 тыс. видов амфибий в сестринскую по отношению к амниотам группу. Для построения схемы использовались молекулярные данные. Порядок ветвления трех групп амфибий остается спорным.

На рис. (слева направо): тихоокеанская саламандра (Ensatina eschscholtzii eschscholtzii), голубой древолаз (Dendrobates azureus), червяга (Ichthyophis).