Памяти Альфреда Вегенера

Проект этот называется «Сло-Мо» (от английских слов Slow Spreading Ridge Moho, или «Медленно расширяющаяся гряда Мохо»), а для того, чтобы понять этот набор слов, необходимо сначала понять, что такое «тектоника плит». Словом «тектоника» геологи называют все те крупномасштабные процессы, которые управляют структурой и свойствами земной коры и ее изменениями во времени. А «плиты» - это те большие и малые куски, на которые, как показали исследования, эта кора (литосфера) расколота. Те же исследования показали, что эти плиты движутся по слою астеносферы , причем движение это очень медленное: например, тихоокеанская плита надвигается на южно-американскую со скоростью 16 см в год, а северо-американская плита отдаляется от евразийской и того медленней, всего на 2.5 см в год, - но за миллионы лет эти подвижки нарастают до многих тысяч километров и вызывают огромные геологические последствия: расширение океанского дна, рождение новых кусков земной коры и уничтожение старых, выпячивание горных хребтов, супер-землетрясения и вулканические извержения, появление трещин и расколов земной коры и т.д.

Изучая эти явления, геологи обнаружили четыре вида их движения и, соответственно, четыре вида границ между плитами. Первый вид – это «границы дивергенции», где две плиты отдаляются друг от друга. Если это происходит на суше, то здесь на поверхности коры возникают огромные напряжения, она утоньшается, а затем и рвется, образуя провалы и трещины. Примером этого является Красное море, возникшее за счет отдаления африканской плиты от евразийской. Геологи убеждены, что в будущем здесь возникнет новый океан. Аналогичные явления на наших глазах происходят в Исландии, по которой проходит граница евразийской и северо-американской плиты: между восточной и западной Исландией тянется полоса, где то и дело возникают огромные трещины и расколы, и в будущем остров наверняка расколется по этой линии. Кстати, граница этих двух плит продолжается к северу и к югу от Исландии, по дну Атлантического океана. Поскольку кора под океанами тонкая (5-6 км), то здесь ее разрыв образует трещину, доходящую до самой астеносферы, и поэтому такой разрыв немедленно заполняется веществом, выдавленным из глубин мантии. Это вещество образует новую кору, которая выпячивается надо дном в виде подводной гряды, тянущейся вдоль всей границы плит, т.е. вдоль всей длины Атлантического океана. По мере удаления плит гряда расползается, образуя новое океанское дно, но в трещину тут же выдавливается новое вещество. Другая такая же длинная гряда тянется по дну Тихого океана; она начинается возле Калифорнии и уходит в сторону Антарктики; аналогичная гряда есть в Северном Ледовитом океане.

Понятно, что если плита, несущая на себе южную часть Тихого океана, непрерывно растет, то на границе с плитой Южной Америки, она должна в нее «упираться». Такие места называются «границей конвергенции». Здесь происходит другое интересное явление. Поскольку плотность земной коры на дне океанов существенно больше, чем ее плотность на континентах, то при сближении океанской плиты с континентальной, первая как бы «тонет», «подплывает» под вторую, то есть уходит вниз, в глубины горячей мантии. Там эти куски океанской коры отламываются от своей плиты, переплавляются и позже выдавливаются в трещины на границах дивергенции в виде новой океанской коры. Континентальная же плита в результате такого непрерывного подплывания под нее («сабдукции») океанской плиты, поднимается в виде горного хребта и ее непрерывно трясет землетрясениями и пучит извержениями – именно такова ситуация вдоль западной границы южно американской плиты, в Андах (Чили, Боливия), под которую с запада подплывает океанская плита Наска. Но есть места, где конвергенции происходит между двумя континентальными плитами; тогда они упираются друг в друга краями, как два барана рогами, и по этой границе плиты утолщаются, вспучиваясь особенно высокими горами. Именно так, в далеком прошлом, когда индийская плита уперлась в евразийскую, образовались Гималаи и плато Тибет. Там же, где стыкуются две океанские плиты, в силу их «тонкости» возникают не горы, а разломы, появляется система глубоководных трещин, вроде Марианской (13 км, почти в полтора раза больше Эвереста), а входящая в эти трещины мантия образует тянущиеся вдоль этих трещин цепи островов (например, Алеутские).

Наиболее спокойно на т.н. «границах трансформации», где две плиты скользят друг мимо друга, как, например, в районе полуострова Калифорния, где тихоокеанская плита движется к северо-западу, а северо-американская скользит мимо нее на юго-восток, со скоростью 5 см в год, - здесь возникают тысячекилометровые системы разломов коры, как на дне, так и на суше (например, разлом Сан-Андреас возле Сан-Франциско). И наконец, существует четвертый вид границ, где движение слишком сложно и пока еще не изучено – это «многоплиточные» границы, как, например, между Африкой и Европой, где кроме двух основных плит имеется также множество мелких. Но в тектонике плит неясно не только это; есть и более существенные неясности: какова причина движения плит вообще? когда оно началось? может ли оно замедлиться, остановиться или прекратиться совсем? уникально это явление или существует также на других планетах. Зато совершенно ясно другое, а именно – движение плит обеспечивает регенерацию углерода на Земле, способствует стабилизации магнитного поля Земли и, меняя расположение океанов и континентов, уничтожает одни биологические ниши и создает другие, иными словами – существенно влияет на возможность существования жизни на Земле.

Вот такая вырисовывается грандиозная картина, и тем более удивительно, что ей всего каких- нибудь полвека. Еще полвека назад идею о движении континентов почти повсеместно высмеивали, а о возможности движения океанских плит не думали вообще. Тем более провидческой представляется в этом свете книга, уже 100 лет назад предсказавшая многое из того, что составляет сегодня учение о тектонике плит, вплоть до подводных гряд новой коры на дне океанов. Книгу эту, «Происхождение континентов и океанов», написал замечательный человек по имени Альфред Вегенер - немецкий ученый, создатель современной метеорологии и героический исследователь Гренландии. Вегенер родился в 1880 году и по окончании Берлинского университета начал заниматься изучением атмосферы с помощью воздушных шаров с приборами на них; как специалист (и даже рекордсмен) в этой области он был приглашен в 1906 году участвовать в датской экспедиции в Гренландию. В возрасте 30 лет он опубликовал ставшую классикой книгу «Термодинамика атмосферы»; в возрасте 32 лет совершил вторую экспедицию в Гренландию, едва не погиб и стал первым человеком, перезимовавшим в тамошних льдах; в том же году выступил с первой статьей о движении континентов; еще через 3 года превратил ее в книгу; затем был призван в армию, дважды ранен и демобилизован. Вернувшись в науку он совершил третье путешествие в Гренландию; еще трижды переиздал свою книгу, каждый раз вызывавшую все более ожесточенную и даже злобную критику и насмешки; в 50 лет возгласил четвертую экспедицию в Гренландию, где несколько недель спустя, спасая двух своих товарищей от голодной смерти, доставил им на санях, в 60-градусный мороз, продовольствие и на обратном пути пропал без вести в снегах Гренландии; его труп был обнаружен только год спустя в нескольких километрах от лагеря экспедиции.

На мысль о движении континентов Вегенера навело не просто сходство рисунка Cеверной и Южной Америк с рисунком берегов Евразии и Африки; это сходство отмечали многие до него. Он первым доказал сходство рисунка берегов по обе стороны Атлантического океана на уровне 200 метров над уровнем моря, а не на уровне моря (что ему часто приписывали противники и за что высмеивали, напоминая, что за прошедшие века реки своими наносами давно исказили эти берега). Он первым изучил строение горных пород на этих берегах и доказал их сходство; он первым изучил растительный мир по обе стороны Атлантического океана и доказал его общность. И наконец, он первым доказал, что общность растительных миров по обе стороны океана не могла быть вызвана, как тогда думали, существованием позднее затонувших сухопутных «мостиков» между Америкой, Африкой и Евразией. Эта совокупность фактов и открытий побудила его высказать мысль, что на Земле имеет место непрерывный «дрейф континентов» и что нынешние материки – это осколки некогда существовавшего единого Ур-континента (Пангеи). Увы – он не смог предложить никакого объяснения причин этого движения (лишь в 1930 г. была высказана гипотеза, что основной такой причиной является тепловая конвекция вещества в мантии, вызванная разницей температур между раскаленным ядром Земли и относительно холодной астеносферой). А его представления о континентальном дрейфе были неправильны: он думал, что континенты раздвигают кору океанов, как ледоколы – лед.

Только в наше время стало понятным, что движутся не только континентальные, но и океанские плиты; а когда к этому добавилось открытие подводных гряд с их свежей корой, наземных и подводных трещин и расколов, скопления вулканов и очагов землетрясений в районах «подплывания» океанских плит под континентальные, и когда, наконец, само движение плит было засвидетельствовано и измерено спутниками системы GPS, торжество теории Вегенера (под ее новым, более точным названием «тектоника плит») стало полным и окончательным. И его памяти было воздано должное.

Хотя, как сказано выше, остается еще много вопросов. Нужны новые Вегенеры.

Рафаил Нудельман
"Окна", 17.12.2015