Дрейф континентів

«Людський розум не сухе світло, його окропляють воля і пристрасті, а це породжує в науці бажане кожному». Френсіс Бекон.

Ці слова дивно підходять до прихильників і противників дрейфу континентів. Тієї повноти та ясності, якою відрізняються теорії фізики і особливо математики, у геофізичних теорій немає. Тому часом пристрасті й особисті переконання тут грають дуже велику роль. «Не знаю, — сказав молодий американський вчений Піт Молнар, — чи вірю я в Бога, але зате я точно знаю, що вірю в тектоніку плит». Його віра має під собою глибокі підстави. Але не менш глибокі підстави має під собою і віра тих, хто слідує досі ідеям Зюсса, цього Ньютона геології, який вважав, що океани — суть потонулі континенти.

Серед вчених, незадоволених плитотектонікою, є крайнє крило, яке піддасть часом дуже серйозним сумнівам самі основи її.

«Жоден з аспектів гіпотези розширення океанічного дна не витримує критики. Ця гіпотеза ґрунтується на поспішне узагальнення певних фактів, значимість яких шалено перебільшена. Гіпотеза переповнена спотвореннями дійсних явищ природи і сирими, недопрацьованими посилками, припущеннями. Вона привносить в науку про Землю грубу формалістику і схематизацію, наскрізь просочену повним невіглаством щодо реальних властивостей середовища». Така думка одного з лідерів опозиції теорії океанічного дрейфу В. В. Білоусова. До його думки приєднується і американський дослідник — геолог Хофмаер. Інші геофізики, висловлюються більш обережно. Але і вони налаштовані багато в чому скептично, не ставлячи під сумнів самі основи цих теорій, логічно вказують на їх недоліки і слабкості.

Теорія дрейфу, подібно міфічній Землі, стоїть на трьох китах. Перший — кора під океанами не така, як під континентами. Другий — дно океанів молоде. Воно не старше 200-300 мільйонів років. Третій — магнітні аномалії, літопис минулих епох в історії Землі. Мільйони років розплавлена магма надходила до поверхні через гігантські тріщини — жерла, що біжать по осі серединно-океанічних хребтів. Матеріал застигав, нарощуючи краї плит, що розсовуються в боки від хребта, і, застигаючи, намагнічувався, запам’ятовував напрямок поля у свою епоху. Змінювалися епохи, змінювалося магнітне поле Землі. Північний магнітний полюс ставав південним і навпаки. Згідно намагнічувались краї плит. Так і застигли по боках від серединно-океанічних хребтів смуги, то з одним напрямком поля, то з іншим. Геофізики пропливли через океани і прочитали цю магнітну книгу.

Коли змінювалося магнітне поле Землі, відомо. Значить можна визначити вік тієї чи іншої застиглої смужки матеріалу. Ось і вийшло, що поблизу серединно-океанічних хребтів дно океанів саме молоде, а чим далі, в сторони, тим воно старше.

Те, що ці три кити існують, ніким не піддається сумніву. Але як їх скласти в один сукупний образ і чи обов’язково це повинна бути теорія дрейфу — досі предмет запеклих суперечок.

Аномалії виражені нечітко. Далеко не завжди можна визначити їх вік. По суті справи, з упевненістю можна говорити лише про останні десятки мільйонів років. Не скрізь ці смужки аномалій розташовуються симетрично по відношенню до океанічних хребтів, як це випливає з теорії дрейфу. І т. д. і т. п.

Що ж пропонується натомість? Так звичайні виверження, через ті ж жерла-тріщини. Їх цикли чергуються, то вони потужніші, то слабше Вилита протягом мільйонів років лава, як їй і належить, розтікається в сторони. Але це не розтікання дна, не рух плит товщиною 100-150 кілометрів, а звичайний шар лави. Шари напластовуються і намагнічуються, застигаючи. Так і виникають аномалії. Ще треба врахувати, що у серединно-океанічних хребтів яскраво виражені схили і шари лави лежать під кутом, тому аномалії можуть утворюватись дуже вузькими, бо, подібно черепиці на даху, до поверхні виходять тільки краї чергового пласта, що висувається з-під попереднього. Ясно й інше — лава чергового циклу виверження поховає під собою стародавні океанічні опади.

Звідси випливає, що континенти стоять на місці і тільки самий верхній, кілька кілометровий шар океанічного дна весь час оновлюється. Така в загальних рисах альтернатива.

Залишається питання: а як же взагалі утворилися океани в цьому випадку? Тут В. В. Білоусов пропонує повернутися до старої ідеї. Океани — потонулі континенти. Краї материків — бурхлива зона, або, як називають її у Тихому океані, вогняне кільце. Тут переробляються материки в океан. Збагачуючись знизу важкими ультра основними породами, материкові краї весь час ламаються. Подібно Атлантиді занурюються на кілька кілометрів, поступово перетворюються в океанське дно. Ця гіпотеза пояснює існування внутрішньоматерикових морів.

Але, з іншого боку, повинні ж залишитися хоч де-небудь в океанах непровалені залишки стародавньої кори? Так, мали, — відповідає вчений. Ними можуть бути окремі острови або навіть їх скупчення, які, на жаль, поки не знайдені.

Така крайня точка зору. В зв’язку з нею хочеться згадати ще один вислів Френсіса Бекона, батька методології сучасної науки: «Марно очікувати великого збільшення у знаннях від введення і прищеплення нового до старого. Має бути здійснено оновлення до останніх основ, якщо ми не хочемо вічно обертатися в колі з самим нікчемним рухом вперед».

Не може статися, щоб одне і те ж думали ті, хто п’є вино і хто воду. Демосфен. «Про злочинне посольство»

Отже, теорія дрейфу поки нагадує грубий кістяк незвичайного звіра. Але які у того були волосся, очі, чи лисніла його шкура або він був покритий густою щетиною? Теорія вимагає нарощування «м’яса», доповнень, які, як часом це буває в науці, раптом з другорядних стають головними… Тоді первісна теорія, що була головною, перетворюється в приватний наслідок своєї похідної.

На відміну від тих, хто просто заперечує теорію дрейфу, більшість вчених йде по іншому шляху, доповнити, уточнити, знайти нові обґрунтування.

Океанічні хребти. Характерна ознака — землетруси під ними. А як утворилися ті з них, де землетрусів немає?

Вулканічні ланцюги, що проходять прямо поперек плит, не погодившись ні з яким здоровим тектонічним змістом теорії дрейфу. Як пояснити їх походження, як знайти силу, яка розпорює плити і над океаном споруджує острова?

Процес народження островів можна простежити. Вісімдесят Гавайських вулканів, якщо відраховувати від дна океану, — це гори висотою з Еверест. Гори, що тягнуться на тисячі кілометрів, йдуть під воду і у вигляді Імператорського хребта дотягуються майже до Сибіру. І чим далі на північ, тим старше вулкани. Як ніби гавані тільки нещодавно народилися, а ті вулкани, що північніше, встигли постаріти, розмили їх хвилі. Рознесені на дві тисячі кілометрів — така відстань між островами Мідвеї і Кілауа, — вони розрізняються за віком на 18 мільйонів років. Середня швидкість міграції вулканізму тут близько 13 см в рік. Для тектоніки колосальна швидкість. І вона напрочуд близька швидкості руху плити в цьому районі — ті ж 13 см в рік.

Чи випадковий цей збіг? Складається відчуття, що внизу сидить планетарний зварювальник і, як автогеном, ріже швидко ковзну над ним плиту. І на поверхні виникає шов — ланцюг вулканів. Плита ковзає на північ, несучи з собою новонароджені гори, а зварювальник проплавляє нові і нові її шматки. Якимось подібним чином міркував Я. Морган, американський вчений з Прінстона, коли в 1971 голу він заявив, що ланцюг вулканічних островів, що виникають у результаті руху плити над фіксованою гарячою точкою земної тверді. Так з’явився термін «гарячі точки», а з ним і нова гіпотеза.

Всі три ланцюги тихоокеанських островів — результат руху плит над фіксованими гарячими точками. Вулканічні ланцюги в інших місцях або океанічні хребти — без землетрусів — сліди старого проплавлення. От і ми знову повернулися до нерухомості, але на якомусь дивному і цікавому рівні. Звідки вони взялися, нерухомі, вогненні точки, проходячи над якими плита в 150 кілометрів завтовшки дірявяться наскрізь? Яке джерело енергії у «планетарних зварників»?

Та і чи існують ці точки взагалі? Якщо так, то як це довести? І чи насправді вони рухаються? Гарячі точки, за Морганом, — це місця виходу до поверхні первинного матеріалу з зовнішнього, розплавленого ядра Землі, з глибин 4000 кілометрів. Земля виявляється пронизаною топкими, діаметром усього близько 150 кілометрів, гарячими жилками, що тягнуться до поверхні. Швидкість, з якою піднімається гарячий потік, близько 1,2 см в рік. Зворотних потоків немає. Містична концентрація енергії гарячих точок — це енергія самих глибин Землі, що знайшла шлях до поверхні.

Цікаво, що таку екзотичну ідею висунув один з творців теорії дрейфу. Адже саме Морган та Ле Пішон запропонували гарну модель руху плит. Гарячі точки, за Морганом, викликають не тільки вулканізм, але і розкол плит, а отже, і утворення серединно-океанічних хребтів. Так що плитотектоніка і дрейф — це вторинне. Первинне — фіксовані ділянки земної поверхні, місця виходу матеріалу з глибин. Дивовижний поворот і повернення до ідеї фиксистів, але на рівні, що включає в себе дрейф як випадковість, як явище самих верхніх товщ планети…

Втім, не всі згодні з Морганом. Ян Донгал вважає, що ніяких «точок» взагалі не існує, а острови — це лінії, за якими розколюються плити в результаті власних деформацій. Як відомо, якщо кілька разів зігнути і розігнути шматок дроту, то місце вигину нагріється. Щось схоже відбувається і з величезними плитами. Деформуючись по якійсь лінії, вони розігріваються, і виникають магматичні бульбашки, що піднімаються до поверхні і спучуються над океаном у вигляді вулканічних островів. Все тече дуже повільно в житті планети порівнянні з життям людини. Гігантська тріщина майбутнього розколу не біжить зі швидкістю звуку, процес її поширення може тривати десятки мільйонів років. Неквапливо ріжеться матеріал. У середньому по планеті 8 см в рік. Там, куди сьогодні дійшла майбутня тріщина, з’являються молоді вулканічні острови.

Інші вчені вважають, що гарячі точки є, але джерело живлячої їх енергії набагато дрібніше, ніж думає Морган… Він десь тут же, під плитою. Ковзаючи по напівв’язкому шару, що лежить під нею, плита як би напорюється на який-небудь уступ, розігрівається в цьому місці від тертя і проплавляється наскрізь. Словом, тут відкривається нова сторінка палких суперечок, гіпотез… Але головний критерій в науці — це дослід.

Ні, недарма десятки дослідників у всьому світі всі останні роки ретельно вивчали швидкості і напрями руху різних плит відносно один одного. Накопичений експериментальний матеріал несподівано згодився.

Якщо можна припустити, що всі вулканічні ланцюги островів — це сліди руху над гарячими точками океанічних плит за останні 200 мільйонів років. Коль скоро ми знаємо швидкості і напрями руху плит, а також місця, де під ними розташовуються гарячі точки, ми «передбачаємо» всі сучасні ланцюги островів. Коротше, знаючи координати «гарячих точок» (вони знаходяться там, де сьогодні є наймолодші вулкани) і те, як рухаються плити, можна дати прогноз утворення ланцюгів островів на сьогодні. І, в разі успіху, відповісти відразу на два питання: чи є ці точки або їх немає — фіксовано їх положення або вони також можуть рухатися?

Група вчених вирішила цю задачу. Результат оптимістичний як для прихильників дрейфу, так і для прихильників гарячих точок. Вони є. Вони фіксовані. У всякому випадку, у порівнянні з плитами їх можна вважати нерухомими. Тільки для району Ісландії вийшла рухома точка. Всі інші обчислені ланцюги островів акуратно збіглися з реальними.

Тепер можна наперед передбачити, де в найближчі мільйони років виникнуть нові вулканічні острови, та й багато чого раптом виглядає інакше Величезна малорухлива купа вимірювань, чисел, залежностей разом перетворилася у витончений кристал нової концепції. Так в перенасиченому хаотичному розчині в одну мить настає порядок та розчин світліє. Ясніше стала і геофізична ситуація. Але, природно, з’явилися і нові проблеми. Головна з них — природа гарячих точок. Вона невідома. Це захоплююче завдання, яку ще належить вирішити. Бути може, правий виявиться Морган, і точки — місця виходу на поверхню тонких жив, пронизують товщу Землі. І може бути, це локальні концентрації радіоактивних речовин, начебто атомних котлів, енергія яких шукає виходу…

Величезні можливості для спекуляцій і «придумування теорій»? Наука йде іншим шляхом. Природа «гарячих точок» поки невідома, отже… потрібна додаткова інформація.

Нові можливості геофізикам могли дати сейсмологи і геохіміки. Якщо Морган правий, то під гарячими точками там, у глибині, на межі рідкого ядра, і нижньої мантії, повинні існувати аномалії. Просвічуючи ці місця сейсмічними променями, ми обов’язково повинні помітити якийсь непорядок у товщі. І ось недавня робота канадського вченого Хедріка Ранта принесла перші, щоправда, прикрі результати. Узагальнивши дані багатьох американських сейсмічних станцій, він не побачив під гавайською гарячою точкою на границі ядра і мантії яких-небудь значущих аномальних областей.

Зате геохіміки порадували. Гарячий матеріал глибин піднімається вгору (за гіпотезою Моргана) не тільки під виникаючими і виниклими вулканічними островами. Згадаймо, що гігантські тріщини, які біжать по осях серединно-океанічних хребтів, — ті ж жерла своєрідних вулканів, крізь які надходить глибинна речовина. Десь на глибині 50 кілометрів ця первинна магма перетворюється на вторинну речовину, базальти, які потім піднімаються до поверхні. Виникає питання: чи однакова магма, з якої утворюються базальти островів і серединно-океанічних хребтів?

У тому випадку, якщо джерело базальтів одне і те ж, тобто первинна магма піднімається до поверхні з одного резервуара, їх склад повинен бути однаковим. Однаковими мають бути пропорції ізотопів: ізотопний аналіз дуже чутливий до зміни складу.

Обстежили близько тридцяти островів. І у всіх взятих на них зразках базальту співвідношення ізотопів стронцію-87 і 86 виявилися вище, ніж у таких же базальтів, піднятих з дна в районі серединно-океанічних хребтів. Іншими виявляються у базальтів островів і хребтів пропорції ізотопів свинцю та інших малих добавок. Коротше кажучи, виходить, що у тих і у інших базальтів — принципово різні джерела, ховаються десь там, в глибинах Землі.

Неподалік від серединно-атлантичного хребта, на острові Хеймау, відбулося сильне виверження вулкана, і на поверхні з’явилися, що називається, свіжоспечені базальти. Їх порівняли тим же способом з базальтами самого хребта, розташованого зовсім неподалік. Відмінність виступила ще більш підкреслено, очевидніше. Виходить, що в якомусь сенсі хребти і вулканічні ланцюги — суть незалежні, від різних причин риси лиця Землі.

По ізотопах можна визначити час, коли ці джерела розділилися. Американські вчені С. Сан з Нью-йоркського університету і Роберт Рой з Ламоптскої лабораторії, виконали цю роботу і з’ясували, що, принаймні, протягом останніх двох більйонів років, у острівних і хребтових базальтів джерела магми були різними. Так народилася ще одна загадка. Вулканічні ланцюги придбали самостійний, а не вторинний сенс. Але яка б модель не була тепер запропонована геофізиками, в ній міцне місце займе ця нова інформація про життя Землі.

Так що справді не дрейфом єдиним живуть континенти і океани на нашій планеті. Не виключено, що найближчим часом гарячі точки призведуть до не менш сильного буму в науці, ніж той, що був викликаний десяток років тому появою плитотектоніки. Не виключено, що і вовки виявляться ситими, і вівці будуть цілі. І фіксісти і мобілнети отримають свою чергову нову теорію.

Кінець промови краще, ніж початок. Сенека.

Дивно перетворюється Земля. З нудної розшарованої твердої кулі вона все більше стає схожою на щось живе, рухливе. І це ближче нам. Правий був академік Вернадський. Земля — складна, активна жива система, а не мертвий, бездушний шматок матеріалу, що летить у порожнечі. Вирують в науках про Землю пристрасті. На жаль, змусити співпереживати їм людину недосвідчену нелегко, бо в русі думки, як захоплююче її повороти, основа — раціональна. А зробити читачів співучасниками самого творчого акту неможливо.

Зате, коли немає емоцій, є новизна, є несподіванки, є відкриття. У цьому геофізика невичерпна. По суті справи сьогодні вона набирає чинності для чергового раунду. Ця битва ідей почалася і не скоро припиниться.

Зараз головна мета геофізики — створення єдиної всеохоплюючої теорії тих процесів, які йдуть в Землі. Виникаючи в глибинах, подібно граверу, ріжуть риси її поверхні… Але хто знає, чи все з того, що притаманне життю Землі, може принципово бути укладено в таку теорію. Зовсім не виключено, що завжди залишатиметься багато непоясненого, загадкового, якщо хочете. І це не дефект теорій. «Людський розум, — писав Френсіс Бекон, — в силу своєї схильності легко припускає в речах більше порядку і одноманітності, ніж їх знаходить. І в той час, як багато чого в природі одинично і абсолютно не має собі подоби, він придумує паралелі, відповідності та відносини, яких немає». Справді невідомо, в яку сторону в черговий раз вивернеться така невловима, пружна наукова істина.

Автор: Е. Квіток.