Чарльз Флауэрс - 10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА
Интересно, что еще примерно двести лет назад с удивительной прозорливостью (возможно, просто по счастливой случайности?) эту структуру угадал знаменитый Бенджамин Франклин, который описал внутреннюю часть планеты следующим образом: «…ядро может состоять из жидкости с большей плотностью, чем у всех известных нам твердых веществ…, вследствие чего последние будут плавать в ней или на ее поверхности…». Развивая далее свою мысль, Франклин вдруг приходит к выводу, имеющему прямое отношение к рассматриваемому вопросу: «…поэтому поверхность Земли можно рассматривать в качестве оболочки, которая может меняться или разрушаться под воздействием мощных движений жидкости под ее основанием…». Это заставляет нас вновь задуматься над вечной проблемой «истинного авторства» любой научной идеи. Сам Вегенер никогда не ссылался именно на этот механизм, хотя наверняка мог бы им воспользоваться (честно говоря, он очень часто пользовался в полемике чужими или совершенно слабыми аргументами).
Одна из важнейших проблем в теории дрейфа континентов начала прошлого века состояла в том, что более тонкая кора материков никак не могла сохраняться при океанических разломах и скольжении материков относительно друг друга. Смещение материков в целом напоминало движение ледокола, проламывающего арктические паковые льды, что, безусловно, требовало наличия какого-то очень мощного источника энергии, который никак не могли придумать и предложить Вегенер и его малочисленные сторонники.
Еще одна проблема оказалась связанной с механизмом землетрясений, когда обнаружилось, что подземные толчки порождают чудовищно мощные волны, обегающие за несколько часов всю поверхность земного шара. Загадочным было то, что континенты не только не «скользят» при таких колоссальных напряжениях коры, но и практически не замечают их.
С некоторой долей иронии можно отметить, что перечисленные загадки и проблемы нельзя было даже сравнивать с теми сногсшибательными открытиями, которые революционным образом меняли привычную картину мира в других областях науки. В геологии 30-х годов не было идей и понятий, сравнимых по масштабу с описанными в предыдущих главах теорией Хаббла расширения Вселенной, эйнштейновской теорией пространства-времени или боровской моделью атома. Ситуация стала меняться лишь после того, как геолог Гарри Хесс из Принстонского университета и голландский геофизик Ф. Андриес Венинг Мейнес, занявшиеся определением точной формы Земли, обнаружили совершенно неожиданные закономерности (кстати сказать, они оба не относились к числу сторонников идей Вегенера). Хесс и Мейнес проводили тщательные измерения общей картины гравитационных сил в обширных акваториях мирового океана, причем исследования велись на борту американской подводной лодки, способной погружаться достаточно глубоко (для полного исключения эффектов морской качки и т. п.). Специально сконструированные для этой программы гравиметры позволили исследователям построить подробную и исключительно достоверную (с точностью измерений до одной миллионной!) карту распределения гравитационных сил в глубинах мирового океана. Полученные данные совершенно точно (и совершенно непонятно) демонстрировали значительное ослабление сил гравитации в обширных областях вдоль побережья Тихого океана,… после чего в развитие теории дрейфа океанов вновь вмешались война и человеческий фактор.
***
После нападения японцев на Пирл-Харбор Хесс был призван на военную службу и прослужил несколько лет капитаном вспомогательных и транспортных судов ВМФ США. Как обычно, война породила новые устройства и приборы, так что в перерывах между боевыми действиями Хесс мог использовать новые мощные сонары (эхолоты) для проведения замеров профиля дна океана, что позволило ему почти сразу обнаружить чрезвычайно интересный факт, который и не снился Вегенеру и его сторонникам. Неожиданно оказалось, что вдоль всей дуги островов азиатского материка под водами Тихого океана находятся чрезвычайно узкие и очень глубокие долины или трещины (местами глубиной в несколько километров), причем эти поразительные разломы располагались почти параллельно областям пониженной гравитации, которые сам Хесс с Мейнесом обнаруживали раньше при своих гравиметрических измерениях. Таким образом, в промежутках между воздушными налетами и решающими сражениями на поверхности Тихого океана, молодому морскому офицеру удалось решить загадку, связанную с противодействием чудовищных тектонических сил, действующих под дном океана, постоянно изменяющих и буквально перекраивающих поверхность нашей планеты.
После войны (в связи с новыми стратегическими концепциями, появлением атомных подводных лодок и глобальным противостоянием сверхдержав) стало стремительно развиваться систематическое картографирование дна морей и океанов. В водах центральной Атлантики очень быстро обнаружилась горная цепь с пиками высотой от 2 до 3,5 километров, а затем еще несколько цепей, образующих совместно на дне мирового океана весьма внушительную подводную горную систему общей протяженностью более 70000 километров. Строго говоря, наличие подводного хребта в этих местах было замечено впервые при прокладке трансатлантического кабеля в 80-х годах XIX столетия, но тогда этому открытию не придали никакого значения. Общая схема хребтов напоминает швы на бейсбольном мяче, а многие точки выделяются своей исключительной геологической активностью. Вершинами этой горной системы являются многие известные острова вулканического происхождения (например, Исландия и Галапагосский архипелаг), а вдоль хребтов действует множество подводных вулканов, в расположении которых угадываются какие-то сложные, пока непонятные закономерности.
Обнаружение грандиозного Среднеатлантического хребта позволило не только правильно представить панораму поверхности Земли, но и привело к удивительному открытию, сыгравшему огромную роль в развитии описываемой теории. Дело в том, что уже самые первые измерения возраста горных пород хребта показали, что он составляет лишь 150 миллионов лет. Наличие столь «юных» пород на дне океана (напомним, что возраст Земли составляет около 4,6 миллиарда лет) настолько поразило ученых, что они начали целую серию дополнительных, проверочных исследований, которые убедительно подтвердили, что возраст морского дна, действительно, не превышает 200 миллионов лет.
Хесс после демобилизации вернулся в Принстон и занялся серьезной систематизацией полученных за последние годы данных. Уже к 1960 г. он обобщил их, выдвинув революционную теорию, получившую название «раздвижения» морского дна (геологи иногда называют это явление просто спредингом, от английского spreading). Многие доказательства этой теории выглядели разрозненными и малообоснованными, но Хесс обладал талантом не только создавать новые понятия и концепции, но и излагать их в форме, приемлемой для ученых и общественности. Свою общую теорию он осторожно и красиво озаглавил «Эссе о геопоэзии», а ее основы изложил в статье 1962 г. под названием «История океанических бассейнов».
Хесс предположил, что подводные хребты возникают в гигантских разломах на дне океанов, представляющих собой своеобразные трещины в океанической коре, из которых выделяется горячая магма. Магма затем застывает и образует новые горные хребты и структуры (полная аналогия картине горообразования на суше), раздвигая при этом уже существовавшие участки дна океанов. Поэтому геологические породы в центре подводных хребтов, естественно, оказываются значительно моложе окружающих их участков, которые можно назвать подводными «отрогами». Постоянно разрастающиеся под водой горные массивы «расталкивают» старые образования, в результате чего поверхность океанического дна «растягивается» со скоростью несколько сантиметров в год (например, Атлантический океан медленно «наползает» на Северную Америку и Европу). Старые и новые горные породы несколько различаются по плотности, что и являлось причиной гравиметрических аномалий, которые Хесс и Венинг Мейнес обнаружили еще до войны и не смогли объяснить.
В геопоэзии Хесса предполагается, что в своем движении кора морского дна сталкивается со значительно более мощными и толстыми пластами континентальной коры, в результате чего происходит процесс, который геологи называют субдукцией (движением по разломам, subductiori). Это позволило Хессу легко и достаточно просто объяснить возникновение гигантских трещин вдоль побережья Тихого океана, обнаруженных им во время военных действий: «…континенты вовсе не бороздят земную кору под воздействием каких-то неведомых сил, а скорее пассивно подминают под себя вырывающиеся из земной коры массы вещества, а затем медленно сдвигаются в сторону». Из теории Хесса следовало, что кора на дне океанов должна постоянно вновь погружаться в мантию Земли, участвуя в каком-то непрерывном процессе геологической рецикличности. Этот процесс является весьма существенным для нас, поскольку именно он объясняет, например, возникновение гигантской горной цепи Анд в результате субдукции океанической коры вдоль всей западной границы южноамериканского континента. Развитие науки к этому времени настолько ускорилось, что пока машинистка допечатывала статью Хесса, появилось еще одно неожиданное доказательство ее правоты.
