Дрейф континентов

«Человеческий разум не сухой свет, его окропляют воля и страсти, а это порождает в науке желательное каждому». Фрэнсис Бэкон.

Эти слова удивительно подходят к сторонникам и противникам дрейфа континентов. Той полноты и ясности, которой отличаются теории физики и особенно математики, у геофизических теорий нет. Поэтому порой страсти и личные убеждения здесь играют очень большую роль. «Не знаю, — сказал молодой американский ученый Пит Молнар, — верю ли я в Бога, но зато я точно знаю, что верю в тектонику плит». Его вера имеет под собой глубокие основания. Но не менее глубокие основания имеет под собой и вера тех, кто следует до сих пор идеям Зюсса, этого Ньютона геологии, который считал, что океаны — суть утонувшие континенты.

Среди ученых, недовольных плитотектоникой, есть крайнее крыло, подвергающее порой очень серьезным сомнениям сами основы ее.

«Ни один из аспектов гипотезы расширения океанического дна не выдерживает критики. Эта гипотеза основывается на поспешном обобщении определенных фактов, значимость которых безумно преувеличена. Гипотеза переполнена искажениями действительных явлений природы и сырыми, недоработанными посылками, предположениями. Она привносит в науку о Земле грубую формалистику и схематизацию, пропитанную насквозь полным невежеством относительно реальных свойств среды». Таково мнение одного из лидеров оппозиции теории океанического дрейфа В. В. Белоусова. К его мнению присоединяется и американский исследователь — геолог Хофмаер. Другие геофизики, высказываются более осторожно. Но и они настроены во многом скептически, не подвергая сомнению сами основы этих теорий, логично указывают на все их неувязки и слабости.

Теория дрейфа, подобно мифической Земле, стоит на трех китах. Первый — кора под океанами не такая, как под континентами. Второй — дно океанов молодое. Оно не старше 200—300 миллионов лет. Третий — магнитные аномалии, летопись былых эпох в истории Земли. Миллионы лет расплавленная магма поступала к поверхности через гигантские трещины — жерла, бегущие по оси срединно-океанических хребтов. Материал застывал, наращивая края раздвигающихся в стороны от хребта плит, и, застывая, намагничивался, запоминал направление поля в свою эпоху. Менялись эпохи, менялось магнитное поле Земли. Северный магнитный полюс становился южным и наоборот. Согласно намагничивались уходящие края плит. Так и застыли по сторонам от срединно-океанических хребтов полосы, то с одним направлением поля, то с другим. Геофизики проплыли через океаны и прочитали эту магнитную книгу.

Когда менялось магнитное поле Земли, известно. Значит можно определить возраст той или другой застывшей полоски материала. Вот и вышло, что возле срединно-океанических хребтов дно океанов самое молодое, а чем дальше, в стороны, тем оно старше.

То, что эти три кита существуют, никем не подвергается сомнениям. Но как их сложить в один совокупный образ и обязательно ли это должна быть теория дрейфа — до сих пор предмет яростных споров.

Аномалии выражены нечетко. Далеко не всегда можно определить их возраст. По сути дела, с уверенностью можно говорить лишь о последних десяти миллионах лет. Не везде эти полоски аномалий располагаются симметрично по отношению к океаническим хребтам, как, это следует из теории дрейфа. И т. д. и т. п.

Что же предлагается взамен? Да обычные извержения, через те же жерла-трещины. Их циклы чередуются, они то мощнее, то слабее Изливающаяся в течение миллионов лет лава, как ей и положено, растекается в стороны. Но это не растекание дна, не движение плит толщиной в 100—150 километров, а обычный слой лавы. Слои напластовываются и намагничиваются, застывая. Так и возникают аномалии. Еще надо учесть, что у срединно-океанических хребтов ярко выражены склоны и слои лавы лежат под углом, поэтому аномалии могут получаться очень узкими, ибо, подобно черепице на крыше, к поверхности выходят только края очередного пласта, высовывающиеся из-под предыдущего. Ясно и другое — лава очередного цикла извержения похоронит под собой древние океанические осадки.

Отсюда следует, что континенты стоят на месте и только самый верхний, несколько километровый слой океанического дна все время обновляется. Такова в общих чертах альтернатива.

Остается вопрос: а как же вообще образовались океаны в этом случае? Здесь В. В. Белоусов предлагает вернуться к старой идее. Океаны — утонувшие континенты. Края материков — бурная зона, или, как называют ее у Тихого океана, огненное кольцо. Здесь перерабатываются материки в океан. Обогащаясь снизу тяжелыми ультраосновными породами, материковые края все время обламываются. Подобно Атлантиде погружаются на несколько километров, преобразуются постепенно в океанское дно. Эта гипотеза объясняет существование внутриматериковых морей.

Но, с другой стороны, должны же остаться хоть где-нибудь в океанах непровалившиеся остатки древней коры? Да, должны, — отвечает ученый. Ими могут быть отдельные острова или даже их скопления, которые, увы, пока не найдены.

Такова крайняя точка зрения. В связи с ней хочется вспомнить еще одно высказывание Фрэнсиса Бэкона, отца методологии современной науки: «Тщетно ожидать большого прибавления в знаниях от введения и прививки нового к старому. Должно быть совершено обновление до последних основ, если мы не хотим вечно вращаться в круге с самым ничтожным движением вперед».

Не может статься, чтобы одно и то же думали те, кто пьет вино и кто воду. Демосфен. «О преступном посольстве»

Итак, теория дрейфа пока напоминает грубый скелет необычного зверя. Но какие у того были волосы, глаза, лоснилась ли его шкура или он был покрыт густой щетиной? Теория требует наращивания «мяса», дополнений, которые, как порой это бывает в науке, вдруг из второстепенных становятся главными… Тогда первоначальная теория, что была главной, превращается в частное следствие своей производной.

В отличие от тех, кто просто отрицает теорию дрейфа, большинство ученых идет по другому пути, дополнить, уточнить, найти новые обоснования.

Океанические хребты. Характерный признак — землетрясения под ними. А как образовались те из них, где землетрясений нет?

Вулканические цепи, что проходят прямо поперек плит, не сообразуясь ни с каким здравым тектоническим смыслом теории дрейфа. Как объяснить их происхождение, как найти силу, которая вспарывает плиты и над океаном воздвигает острова?

Процесс рождения островов можно проследить. Восемьдесят Гавайских вулканов, если отсчитывать от дна океана, — это горы высотой с Эверест. Горы, которые тянутся на тысячи километров, уходят под воду и в виде Императорского хребта дотягиваются почти до Сибири. И чем дальше на север, тем старше вулканы. Как будто гавани только недавно родились, а те вулканы, что севернее, успели постареть, размыли их волны. Разнесенные на две тысячи километров — таково расстояние между островами Мидвеи и Килауа, — они различаются по возрасту на 18 миллионов лет. Средняя скорость миграции вулканизма здесь около 13 см в год. Для тектоники колоссальная скорость. И она удивительно близка скорости движения плиты в этом районе — те же 13 см в год.

Случайно ли это совпадение? Складывается ощущение, что внизу сидит планетарный сварщик и, как автогеном, режет быстро скользящую над ним плиту. И на поверхности возникает шов — цепь вулканов. Плита скользит на север, унося с собой новорожденные горы, а сварщик проплавляет новые и новые ее куски. Неким подобным образом рассуждал Я. Морган, американский ученый из Принстона, когда в 1971 голу он заявил, что цепи вулканических островов возникают в результате движения плиты над фиксированной горячей точкой земной тверди. Так появился термин «горячие точки», а с ним и новая гипотеза.

Все три цепи тихоокеанских островов — результат движения плит над фиксированными горячими точками. Вулканические цепи в других местах или океанические хребты — без землетрясений — следы старого проплавления. Вот и вернулись мы опять к неподвижности, но на каком странном и любопытном уровне. Откуда они взялись, неподвижные, раскаленные точки, проходя над которыми плита в 150 километров толщиной продырявливается насквозь? Каков источник энергии у «планетарных сварщиков»?

Да и существуют ли эти точки вообще? Если да, то как это доказать? И на самом ли деле они неподвижны? Горячие точки, по Моргану, — это места выхода к поверхности первичного материала из внешнего, расплавленного ядра Земли, с глубин в 4000 километров. Земля оказывается пронизанной топкими, диаметром всего около 150 километров, горячими жилками, что тянутся к поверхности. Скорость, с какой поднимается горячий поток, около 1,2 см в год. Обратных потоков нет. Мистическая концентрация энергии горячих точек — это энергия самых глубин Земли, нашедшая путь к поверхности.

Любопытно, что столь экзотическую идею выдвинул одни из создателей теории дрейфа. Ведь именно Морган и Ле Пишон предложили красивую модель движения плит. Горячие точки, по Моргану, вызывают не только вулканизм, но и раскол плит, а следовательно, и образование срединно-океанических хребтов. Так что плитотектоника и дрейф — это вторичное. Первичное — фиксированные участки земной поверхности, места выхода материала из глубин. Удивительный поворот и возврат к идее фиксистов, но на уровне, включающем в себя дрейф как частность, как явление самых верхних толщ планеты…

Впрочем, не все согласны с Морганом. Ян Донгал считает, что никаких «точек» вообще не существует, а острова — это линии, по которым раскалываются плиты в результате собственных деформаций. Как известно, если несколько раз согнуть и разогнуть кусок проволоки, то место изгиба нагреется. Нечто похожее происходит и с огромными плитами. Деформируясь по какой-то линии, они разогреваются, и возникают магматические пузыри, что поднимаются к поверхности и вспучиваются над океаном в виде вулканических островов. Все течет крайне медленно в жизни планеты по сравнению с жизнью человека. Гигантская трещина будущего раскола бежит не со скоростью звука, процесс ее распространения может длиться десятки миллионов лет. Неторопливо режется материал. В среднем по планете 8 см в год. Там, куда сегодня дошла будущая трещина, появляются самые молодые вулканические острова.

Другие ученые считают, что горячие точки есть, но источник питающей их энергии намного мельче, чем думает Морган… Он где-то тут же, под плитой. Скользя по полувязкому слою, лежащему под ней, плита как бы напарывается на какой-нибудь уступ, разогревается в этом месте от трения и проплавляется насквозь. Словом, здесь открывается новая страница жарких споров, гипотез… Но главный критерий в науке — это опыт.

Нет, недаром десятки исследователей во всем мире все последние годы тщательно изучали скорости и направления движения разных плит относительно друг друга. Накопленный экспериментальный материал неожиданно пригодился.

Если можно предположить, что все вулканические цепи островов — это следы движения над горячими точками океанических плит за последние 200 миллионов лет. Коль скоро мы знаем скорости и направления движения плит, а также места, где под ними располагаются горячие точки, мы «предскажем» все современные цепи островов. Короче, зная координаты «горячих точек» (они находятся там, где сегодня есть самые молодые вулканы) и то, как движутся плиты, можно дать прогноз образования цепей островов на сегодня. И, в случае удачи, ответить сразу на два вопроса: есть эти точки или их нет — фиксировано их положение или они также могут двигаться?

Группа ученых решили эту задачу. Результат оптимистичен как для сторонников дрейфа, так и для приверженцев горячих точек. Они есть. Они фиксированы. Во всяком случае, в сравнении с плитами их можно считать неподвижными. Только для района Исландии получилась подвижная точка. Все остальные вычисленные цепи островов аккуратно совпали с реальными.

Теперь можно заранее предвидеть, где в ближайшие миллионы лет возникнут новые вулканические острова, да и многое вдруг выглядит иначе Огромная малоподвижная груда измерений, чисел, зависимостей разом превратилась в изящный кристалл новой концепции. Так в перенасыщенном хаотичном растворе в одно мгновение наступает порядок и раствор светлеет. Яснее стала и геофизическая ситуация. Но, естественно, появились и новые проблемы. Главная из них — природа горячих точек. Она неизвестна. Это увлекательная задача, которую еще предстоит решить. Быть может, прав окажется Морган, и точки — это места выхода на поверхность тонких жил, пронизывающих толщу Земли. И может быть, это локальные концентрации радиоактивных веществ, вроде атомных котлов, энергия которых ищет выхода…

Огромные возможности для спекуляций и «придумывания теорий»? Наука идет другим путем. Природа «горячих точек» пока неизвестна, следовательно… нужна дополнительная информация.

Новые возможности геофизикам могли дать сейсмологи и геохимики. Если Морган прав, то под горячими точками там, в глубине, на границе жидкого ядра, и нижней мантии, должны существовать аномалии. Просвечивая эти места сейсмическими лучами, мы обязательно должны заметить какой-то непорядок в толще. И вот недавняя работа канадского ученого Хедрика Ранта принесла первые, правда, огорчительные результаты. Обобщив данные многих американских сейсмических станций, он не увидел под гавайской горячей точкой на границе ядра и мантии каких-либо значимых аномальных областей.

Зато геохимики порадовали. Горячий материал глубин поднимается вверх (по гипотезе Моргана) не только под возникающими и возникшими вулканическими островами. Вспомним, что гигантские трещины, которые бегут по осям срединно-океанических хребтов, — те же жерла своеобразных вулканов, сквозь которые также поступает глубинное вещество. Где-то на глубине в 50 километров эта первичная магма превращается во вторичное вещество, в базальты, которые затем поднимаются к поверхности. Возникает вопрос: одинакова ли магма, из которой образуются базальты островов и срединно-океанических хребтов?

В том случае, если источник базальтов один и тот же, то есть первичная магма поднимается к поверхности из одного резервуара, их состав должен быть одинаковым. Одинаковыми должны быть и пропорции изотопов: изотопный анализ очень чуток к изменению состава.

Обследовали около тридцати островов. И во всех взятых на них образцах базальта соотношения изотопов стронция-87 и 86 оказались выше, чем у таких же базальтов, поднятых со дна в районе срединно-океанических хребтов. Иными оказываются у базальтов островов и хребтов пропорции изотопов свинца и других малых добавок. Короче говоря, получается, что у тех и у других базальтов — принципиально разные источники, таящиеся где-то там, в глубинах Земли.

Неподалеку от срединно-атлантического хребта, на острове Хеймау, произошло сильное извержение вулкана, и на поверхности появились, что называется, свежевыпеченные базальты. Их сравнили тем же способом с базальтами самого хребта, расположенного совсем неподалеку. Различие выступило еще более подчеркнуто, очевидней. Выходит, что в каком-то смысле хребты и вулканические цепи — суть независимые, от разных причин происшедшие черты лика Земли.

По изотопам можно определить время, когда эти источники разделились. Американские ученые С. Сан из Нью-йоркского университета и Роберт Рой из Ламоптской лаборатории, проделали эту работу и выяснили, что, по крайней мере, в течение последних двух биллионов лет, у островных и хребтовых базальтов источники магмы были разными. Так родилась еще одна загадка. Вулканические цепи приобрели самостоятельный, а не вторичный смысл. Но какая бы модель не была теперь предложена геофизиками, в ней прочное место займет эта новая информация о жизни Земли.

Так что поистине не дрейфом единым живут континенты и океаны на нашей планете. Не исключено, что в ближайшее время горячие точки приведут к не менее сильному буму в науке, чем тот, что был вызван десяток лет назад появлением плитотектоники. Не исключено, что и волки окажутся сытыми и овцы будут целы. И фиксисты и мобилнеты получат свое в очередной новой теории.

Конец речи лучше, чем начало. Сенека.

Удивительно преображается Земля. Из скучного расслоенного твердого шара она все более становится похожей на что-то живое, подвижное. И это ближе нам. Прав был академик Вернадский. Земля — сложная, активно живущая система, а не мертвый, бесчувственный кусок материала, летящий в пустоте. Бурлят в науках о Земле страсти. Увы, заставить сопереживать им человека несведущего нелегко, ибо в движении мысли, как ни захватывающи ее повороты, основа — рациональная. А сделать читателей соучастниками самого творческого акта невозможно.

Зато, коль нет эмоций, есть новизна, есть неожиданности, есть открытия. В этом геофизика неисчерпаема. По сути дела сегодня она набирает силу для очередного раунда. Эта битва идей началась и не скоро прекратится.

Сейчас главная цель геофизики — создание всеобъемлющей единой теории тех процессов, которые идут в Земле. Возникая в глубинах, подобно граверу, режут черты ее поверхности… Но кто знает, все ли из того, что присуще жизни Земли, может принципиально быть уложено в такую теорию. Совсем не исключено, что всегда будет оставаться много необъясненного, загадочного, если хотите. И это не дефект теорий. «Человеческий разум, — писал Фрэнсис Бэкон, — в силу своей склонности легко предполагает в вещах больше порядка и единообразия, чем их находит. И в то время, как многое в природе единично и совершенно не имеет себе подобия, он придумывает параллели, соответствия и отношения, которых нет». Поистине неизвестно, в какую сторону в очередной раз вывернется такая неуловимая, упругая научная истина.

Автор: Е. Цветков.