Разворот книги «Origin of the Continents and Oceans» (1924) с изображением эволюции поверхности Земли.
В начале ХХ века гипотезу о дрейфе континентов наиболее всесторонне проработал немецкий геофизик и метеоролог Альфред Вегенер (1880-1930). Задолго до него многие географы и философы обращали внимание на удивительное сходство очертаний западного берега Африки и восточного побережья Южной Америки, но никто не пришел к революционной мысли о том, что некогда эти и другие материки были единым целым – суперконтинентом, которому Вегенер дал имя Пангея. Почему гипотетический суперконтинент раскололся и континенты стали свободно дрейфовать по поверхности Земли, как айсберги в океане? Вегенер не смог предложить убедительный механизм дрейфа, что и вызвало снижение интереса к его идеям.
Земля. Вид изнутри
Самое простое объяснение давала альтернативная гипотеза о расширении Земли и постепенном увеличении площади ее океанов. Тогда современный дрейф континентов – кажущийся! На самом деле они остаются на своем месте, а растущие промежутки между ними постепенно заполняются (залечиваются) вновь образуемой океанической корой, скрытой под многокилометровой толщей воды. Если исключить современные океаны и оставить одни континенты на поверхности Земли, ее радиус пришлось бы уменьшить в два раза!
Такое предположение было слишком смелым для своего времени, и абсолютное большинство геологов в период между двумя мировыми войнами отвергли его, предпочитая ту точку зрения, что объем Земли не претерпевал существенных изменений в ее геологической истории.
Гипотеза о дрейфе континентов снова привлекла к себе внимание уже после Второй мировой войны, на новом витке научных исследований. Во-первых, были составлены подробные карты глубин Мирового океана и открыты цепочки срединно-океанических хребтов протяженностью в десятки тысяч километров. Во-вторых, во всех океанах были обнаружены полосовые магнитные аномалии, симметричные срединным хребтам, что однозначно свидетельствовало в пользу расширения океанов в течение последних сотен миллионов лет. В-третьих, глубоководным бурением было установлено, что океаническая кора очень молодая по сравнению с древнейшими породами, слагающими континенты.
Все это говорило о том, что древний суперконтинент действительно существовал, и современные континенты являются его разошедшимися обломками.
Поскольку мнение о постоянстве размеров Земли по-прежнему доминировало, геологам нужно было объяснить, куда девается старая океаническая кора (а может, местами и континентальная кора), если в срединно-океанических хребтах всех океанов происходит раздвижение морского дна. Возможное объяснение было найдено американскими геологами в 60-е годы прошлого века. Оно включало два процесса, которые советские геологи не стали переводить на русский язык: субдукция (погружение) и конвекция (круговорот).
Новую теорию назвали тектоникой литосферных плит. Согласно этой теории, основными структурными элементами земной поверхности стали не материки и океаны, а плиты – относительно жесткие фрагменты земной коры, приводимые в движение медленной конвекцией вещества в подстилающей мантии. Плитам было позволено разламываться, перемещаться на тысячи километров, сталкиваться, подныривать друг под друга и даже полностью субдуцировать (переплавляться в глубинах мантии).
Дрейфуем, брат!
Сначала плит на Земле было выделено мало, не более десятка, и механизм их разнонаправленного дрейфа за счет конвекции вещества в мантии казался вполне правдоподобным. Но последующие наблюдения и исследования показали, что выделенные на первых порах крупные плиты не вполне жесткие, и они подвержены внутренним деформациям и подвижкам. Модель пришлось усложнять, и геологи-тектонисты стали наносить на карты десятки плит разного ранга: от макроплит до микроплит.
Соответственно для того чтобы объяснить относительные перемещения микроплит, была предложена концепция конвекции вещества в верхней части мантии помимо полномантийной конвекции. Но физическую природу сложной сети конвективных ячеек, которые возникают в практически твердой мантии и со временем по неизвестным причинам меняют свою геометрию и ориентировку, сложно себе представить и обосновать. Приходит в голову разве что мысль о древнегреческом Аиде, страшном повелителе подземного царства со скверным характером...
Чрезмерное усложнение модели обычно наводит ученых на логичную мысль, что ее необходимо в корне пересмотреть.
Возвращаясь к тектонике литосферных плит, отметим, что оппоненты этой концепции ставили неудобные вопросы с самого начала. Принципиальных сомнений было три.
Во-первых, почему в одних океанах относительно молодая (а значит, неостывшая и легкая) океаническая кора тонет и подныривает под другие океанические или континентальные плиты, а в других океанах гораздо более старая (а значит, остывшая и тяжелая) океаническая кора такого же состава сохраняет плавучесть? Во-вторых, как физически может происходить конвекция в мантии, если она неоднородна и ее плотность заметно растет с глубиной согласно общепринятым моделям? В-третьих, неправдоподобно выглядела идея о том, что примерно 250 млн лет назад все дрейфующие материки сложились в один суперконтинент (Пангею) на одной стороне Земли, с другой стороны которой господствовал огромный океан. А затем будто бы пошел циклический процесс раскола суперконтинента...
Геологам-тектонистам так понравилось «играть» жизнью и смертью больших и маленьких литосферных плит, что они не захотели уделять должного внимания труднообъяснимым фактам. Подавляющее большинство геологов мира безоговорочно приняли тектонику плит, и уже в 80-е годы прошлого века «новая парадигма» полностью победила. Другие тектонические гипотезы были объявлены неконкурентоспособными, и поиск альтернатив и новых подходов был признан неактуальным.
В нашем веке теорию тектоники плит мало кто подвергает сомнению, и геологи ее уже называют классической, хотя нерешенные проблемы остаются. Например, в великолепно оформленной двухтомной монографии «Мировой океан», подготовленной учеными Российской академии наук и МГУ им. М.В. Ломоносова (2013), отмечается, что «тектоника плит, как и любая теория, имеет свои ограничения и не может объяснить все наблюдаемые факты. Игнорирование или неверная трактовка фундаментального принципа неполноты любой теории может привести к распространенной методологической ошибке и попыткам заменить теорию тектоники плит новой концепцией».
И все-таки она раздувается!
Вот так всего за несколько десятков лет революционная идея стала догмой и тормозом развития научной мысли. Конечно, при таком подходе пророка в своем отечестве не услышишь... А он есть! Я имею в виду российского геолога, доктора геолого-минералогических наук Владимира Ларина (р. 1939).
В 70-е годы прошлого века он предложил гипотезу об изначально гидридной Земле, ядро которой не просто металлическое, а насыщенное водородом, то есть оно состоит из гидридов металлов. Модель Ларина способна объяснить как двукратное увеличение радиуса Земли за последние 200 млн лет, так и огромные скопления нефти, природного газа и других углеводородов в верхних слоях земной коры.
Исходя из теории Ларина, углеводороды в земной коре имеют неорганическое происхождение. Это следствие мощного потока водорода, поднимающегося из ядра Земли через мантию и земную кору на протяжении длительного геологического времени. Если это так, то это хорошие новости для человечества: месторождения нефти подпитываются по глубинным разломам, и нефть не будет исчерпана в обозримом будущем!
Я окончил МГУ в 1980 году, и нам профессора тогда говорили, что нефти на нашу жизнь, вероятно, хватит. Но почти 40 лет спустя уровни ее добычи вышли на рекордные цифры. И, как и десятилетия назад, основные добывающие страны вынуждены договариваться об ограничении добычи для стабилизации цен на нефть.
Глубинное строение Земли никогда не будет известно досконально, и его всегда можно будет описать несколькими моделями. Соответственно всегда можно будет отстаивать несколько историй формирования и развития Земли. Гипотезы о расширении Земли позволяют гораздо проще объяснить глобальные процессы, происходившие и происходящие в земной коре, чем тектоника литосферных плит.
Исходя из принципа простоты, гипотезы о расширении Земли имеют право на серьезное изучение. Таких гипотез было высказано довольно много в ХХ веке. Это и гипотеза нобелевского лауреата физика Поля Дирака (1092–1984) об уменьшении гравитационной постоянной со временем; и гипотеза о возникновении новой материи в центре планеты; и гипотеза о поглощении летящих от солнца нейтрино; и гипотеза Ларина об изначально гидридной Земле.
В 1984 году «Центрнаучфильм» выпустил короткий фильм о геологе Владимире Николаевиче Ларине и его парадоксальных взглядах. Этот познавательный фильм и сейчас нетрудно найти и посмотреть в Интернете. Фильм заканчивается словами: «Каждая предлагаемая и логичная гипотеза может сыграть важную роль в развитии нашего знания». Официальная наука в лице РАН и МГУ пока не считает гипотезу Ларина серьезной альтернативой тектонике литосферных плит. Оказалось, что принять значительное расширение Земли, продолжающееся и в наши дни, современным ученым сложнее, чем принять концепцию расширяющейся Вселенной. Ведь даже Альберт Эйнштейн сначала не поверил астрономам!
Когда началась мезозойская эра - около 250 миллионов лет назад, - почти все нынешние континенты были объединены в гигантскую массу суши - Пангею, о чем уже рассказывалось выше. Но к ее окончанию, 66 миллионов лет назад - не так уж давно, выражаясь геологически, - география мира выглядела гораздо более похожей на современную. Оставались еще, конечно, значительные различия: Индия представляла собой большой остров, располагавшийся к югу от экватора, и двигалась на север в сторону своего будущего столкновения с Азией, а Австралия все еще была прикреплена к Антарктическому континенту. Но в целом карта мира, каким он был 66 миллионов лет назад, была не такой уж неузнаваемой.
Мезозойскую эру иногда называют царством рептилий. Хотя в это время процветали многие группы рептилий, наиболее характерными, особенно в юрский период, были динозавры, что может подтвердить всякий, кто читал книгу «Парк юрского периода» или видел фильм с таким же названием. Конец этой эры, как и конец палеозоя, был отмечен крупным массовым вымиранием. Оно не было таким жестоким, как в конце палеозоя, но, поскольку оно захватило и динозавров, оно поразило воображение как ученых, так и неученых. Хотя динозавры достигли больших успехов в науке выживания, их конец был исключительно внезапным, более внезапным, чем большая часть остальных вымираний, отмеченных в геологической летописи. Как будет рассказано в следующей главе, массовое вымирание конца мезозоя явилось, судя по всему, результатом неожиданной глобальной катастрофы. Если бы не это несчастье, то динозавры вполне могли бы существовать и поныне.
В каменной летописи сохранилось довольно много данных, указывающих на то, что в самом конце палеозойской эры, в пермский период, уровень моря сильно опустился. Поскольку континенты были спаяны в один материк Пангею, вдоль океанических хребтов образовалось сравнительно мало нового океанского дна. Молодые океанические хребты вздымались почти к поверхности океана, оттесняя океанскую воду на континенты. В противоположность этому более старое океанское дно опускается до более глубоких уровней, вызывая противоположный эффект, и это, возможно, и обусловило низкий уровень моря в течение пермского периода. Имеются также указания на то, что в конце палеозоя и в начале мезозоя климат был крайне сухой, особенно во внутренних частях континента Пангея. Часть этих данных дают нам фауна и флора, сохранившиеся в окаменевших остатках, а часть - типы осадочных пород, которые образовались в это время.
Какие особенности пород указывают на сухой и теплый климат? Важной особенностью является обилие песчаников, в частности, песчаников, представляющих собой окаменелые песчаные дюны. В современном нам мире песчаные дюны характеризуют жаркие и сухие условия пустынь; нет никаких причин считать, что в прошлом дело обстояло иначе. Песчаники могут образоваться в нескольких различных природных средах, но обычно легко различить те, которые были когда-то песчаными дюнами, и те, что отложились вдоль песчаных пляжей или в реках. Например, ветер плохо переносит крупные зерна и гальку, поэтому песчаные дюны отличаются мелкими зернами, которые откладываются гораздо более равномерно, чем в случае прибрежных или речных песков. Кроме того, слоистое строение, отражающее реальную последовательность отложения осадков, весьма различно в этих двух случаях. Но хотя дюнные отложения были весьма распространены в перми, они не являются единственным свидетельством сухости климата. Для этого времени характерны толщи эвапоритов, или солевых отложений, образующихся в условиях, когда бассейны морской воды оказываются изолированными от открытого океана и просто высыхают, оставляя после себя лишь отложения солей, которые были в них растворены. Как и песчаные дюны, отложения эвапоритов указывают на теплый и сухой климат.
Среди геологов имеются разногласия относительно значения только что рассмотренных фактов для понимания глобального климата в палеозое. Пангея пересекалась экватором, и многие эвапориты и дюнные отложения возникали в условиях низких широт. Может быть, климат того времени не был столь уж теплым, и их распространенность есть всего лишь результат географического расположения. Более того, огромная континентальная масса Пангеи имела, как полагают, во внутренних частях сухой климат с сильными перепадами температур - жаркое лето и холодная зима, независимо от средних глобальных условий. Поэтому вопреки имеющимся данным, следует быть осторожным в их интерпретации. Не так-то просто реконструировать детали климата Земли четверть миллиарда лет назад со сколь-нибудь большой точностью.
Но независимо от деталей мы знаем, что континенты движутся медленно и распад Пангеи потребовал значительного времени. Влияние этого очень крупного массива суши на климат продолжалось еще в течение большей части мезозоя. Отложения эвапоритов, широко распространенные в перми, стали еще более обильными в триасовый период. Но триасовые эвапориты не только отмечают жаркий и сухой климат; они документируют начальные стадии раскола Пангеи. По мере того как этот сверхконтинент медленно раздвигался вдоль длинной системы рифтов, море периодически вторгалось в развивающиеся рифтовые долины.
То ли благодаря изменению уровня океана, то ли потому, что доступ к морю был отрезан по иным причинам, затапливаемые рифты иногда высыхали, особенно если они располагались в жарких областях, оставляя после себя характерные соляные отложения. В более близкие к нам времена такой же процесс протекал в Красном море, которое представляет собой все еще довольно молодой рифт, разделяющий Египет и Саудовскую Аравию. На ранних стадиях своего развития этот рифт тоже время от времени затапливался океанскими водами, которые впоследствии испарялись. Запись о наступлениях моря осталась в виде серии соляных пластов, которые подстилают более нормального типа осадки на дне Красного моря.
Раскол Пангеи был главным географическим событием мезозойской эры. Хотя распад этого сверхматерика происходил очень медленно, он был все же достаточно непрерывный. Все началось с раскола и разделения Европы и Африки с востока на запад, который предшествовал постепенному раскрытию Северо-Атлантического океана между Северной Америкой, Европой и Африкой, что в конце концов привело к отделению Южной Америки от Африки с образованием Южно-Атлантического океана. К концу этого процесса физический мир оказался преображенным; новое географическое перераспределение континентов имело важные последствия как для климата, так и для хода биологической эволюции. Циркуляция воды в океанах - главный механизм переноса тепла от одного региона земной поверхности к другому - в результате перераспределения континентов радикально изменилась. Вновь образовавшиеся океанские бассейны стали барьерами на путях распространения растительной и животной жизни, в частности, для обитателей суши; воздействовали они и на морские организмы. Поскольку раскол и распад Пангеи оказался столь важным для нашего современного мира, повлияв на всё его особенности от распределения животной жизни и до нашего нынешнего климата, стоит несколько более подробно проследить его ход. Моментальные снимки, или отдельные «кадры» географии мира через некоторые интервалы времени, показанные на рис. 9.1, позволяют проследить ход этого процесса.
В конце палеозойской эры часть окружающего сушу океана внедрилась в Пангею в направлении на запад в регионе, который мы сейчас называем Средиземным морем. В конце концов это вторжение распространилось дальше на запад, расколов Пангею и разделив Европу и Африку. Возникший в результате этого водный бассейн, простирающийся в широтном направлении, стал самостоятельным морем, известным среди геологов как океан Тэтис, или пролив Тэтис. Его образование оказало существенное влияние на мировой климат, поскольку позволило протекать через него океанским течениям широтного направления, и по мере того, как процесс рифтообразования продвигался еще дальше на запад, отделяя Южную Америку от Северной и Центральной Америки, водные бассейны, образовавшиеся на западе и на востоке Пангеи, наконец, соединились. Рифтовые бассейны, возникшие при раскрытии океана Тэтис, были расположены в теплых низкоширотных областях, и по мере того, как морская вода периодически затопляла их в ранние стадии их развития, а затем испарялась, формировались отложения солей. Эти триасовые эвапориты встречаются сегодня вдоль северо-западного края Африки и во многих областях Европы.
Рис. 9.1. Раскол Пангеи является главной особенностью географии мира в течение мезозоя. Приведенные выше три «моментальных снимка» показывают распределение континентов приблизительно 170, 120 и 70 миллионов лет назад (сверху вниз). Чтобы помочь читателю лучше представить себе этот процесс, серой растушевкой показаны современные континенты, а границы континентов, какими они были в мезозое, обозначены жирной черной линией. Диаграммы приводятся с изменениями из книги: А. Г. Смит, Д. Г. Смит и Б. М. Фаннелл. «Атлас мезозойских и кайнозойских береговых линий». Изд-во «Кембридж Юниверсити Пресс», 1994. Используется с разрешения.
Эвапоритовые отложения мезозоя оказались полезным средством при прослеживании этапов распада Пангеи. С помощью определения их возраста геологи смогли установить последовательность образования рифтов и тем самым хронологию распада Пангеи. Связь между начальными этапами рифтообразования в Пангее и соляными отложениями была впервые установлена в 1975 году Кевином Берком, работавшим тогда в Университете штата Нью-Йорк в Олбани. На рис. 9.2 приведена схематическая карта, показывающая размещение эвапоритов, образовавшихся, согласно Берку, в результате рифтинга Пангеи, и пути проникновения в рифтовые зоны морской воды. Сначала вы должны представить себе склеенными в одно целое четыре континента, соответствующие современным Северной Америке, Европе, Африке и Южной Америке, как показано на рис. 8.4, без Атлантического океана и Средиземного моря. Как уже было разъяснено выше, такова была ситуация в конце палеозойской эры. Затем, после прорыва пролива Тэтис с востока на запад, начался раскол сверхматерика. В узких рифтах, предшествовавших полному развитию этого пролива, откладывались эвапориты. Их возраст относят к раннему триасу; они принадлежат к древнейшим из солевых отложений мезозоя. Североамериканские аналоги этих отложений образовывались вдоль континентального шельфа восточной Канады в период, когда рифты начали отщеплять Северную Америку от Европы и Северной Африки.
Рис. 9.2. Соляные отложения (участки на рисунке с косой штриховкой) образовались, когда морские воды хлынули в рифты, возникшие при расколе Пангеи. Приводится с изменениями по рисунку 1 из статьи К. Берка в журнале Джиолоджи, ноябрь 1975, стр. 614. Геологическое общество Америки.
С течением времени рифтообразование продолжало перемещаться на запад и на юг, пройдя через район Мексиканского залива и в конце концов отколов Южную Америку от Северной. И только к середине юрского периода образовались крупные месторождения солей Мексиканского залива. Полагают, что вода, из которой отложились эти эвапориты, поступала в рифт с тихоокеанского края континента. Эти отложения встречаются как на территории самого Мексиканского залива, так и на прилегающей суше, будучи погребенными под морскими осадками Техаса, Луизианы и Мексики. Эвапориты Мексиканского залива особенно хорошо изучены геологами, поскольку в некоторых местах соль, в силу ее низкой плотности, поднялась в виде больших компактных масс сквозь окружающие осадочные породы, деформируя их и образуя структурные ловушки, в которых накапливались большие количества нефти. Эти так называемые соляные купола, погребенные ниже уровня донной поверхности и обнаруживаемые только с помощью геофизических методов, являются поэтому притягательной мишенью при поисках нефти.
Еще одна группа эвапоритов образовалась из морской воды, затопившей ранние узкие рифты, с которых началось отделение Африки и Южной Америки. Эти отложения моложе, чем европейские или эвапориты Мексиканского залива, и относятся к началу мелового периода. Таким образом, возраст солевых отложений, располагающихся вдоль окраин современных континентов, дает нам очень точную и поучительную хронику постепенного распада на части Пангеи. Конечно, эвапориты не являются единственными памятниками континентального рифтообразования, но они особенно полезны, поскольку представляют собой морские осадки и их возраст обычно может быть определен довольно точно по окаменелостям, встречающимся в более нормальных осадках, с которыми эвапориты переслаиваются.
Не все континентальные рифты создавали условия для образования эвапоритовых отложений. Тем не менее даже очень древние рифты обычно могут быть идентифицированы на основе типичной последовательности пород, которая встречается внутри них и позволяет проследить их эволюцию. По мере того как континентальная кора начинает разделяться и раздвигаться, в рифтах накапливаются осадки, характерные для каждой постепенно опускающейся долины с обрывистыми стенками, то есть мощные толщи материала, смытого со стенок долины, характерные породы типа конгломератов, представляющих собой смеси сравнительно крупных обломков разного размера и разных пород, скрепленных между собой более тонкозернистым цементом. Часто вдоль больших рифтов образуются озера, в конце концов оставляющие после себя участки относительно тонкозернистых осадков. Хорошим современным примером рифта, находящегося на этой стадии развития, является Восточно-Африканская рифтовая долина. Она отмечается длинной цепочкой озер, крупнейшими из которых являются Танганьика и Ньяса. Обычным явлением для рифтов является также вулканическая деятельность, поскольку в таких местах земная кора растянута и утончена, а вещество мантии поднимается кверху и начинает плавиться. Хороший современный пример - Восточно-Африканская рифтовая долина, усеянная вулканами, самый известный из которых Килиманджаро. Таким образом, набор характерных признаков каждого настоящего рифта, его, так сказать, автограф уникален и с высокой вероятностью включает конгломераты, озерные отложения, вулканические породы и, возможно (если рифт достаточно развит, чтобы оказалось возможным проникновение в него морской воды), эвапоритовые отложения. Иногда рифту так и не удается расколоть и раздвинуть континентальную кору; тогда образованный им большой шрам постепенно заполняется осадками, почти не оставляя на поверхности каких-либо явных следов своего существования.
Но если он продолжает расширяться, то спорадическое поступление в него морской воды в конце концов становится постоянным и рифт превращается в полноценное море или океан, как случилось с пангейскими рифтами, которые в конце концов стали Атлантическим океаном. Когда это случается, уникальная последовательность осадков, отмечающая ранние стадии развития рифта, сохраняется только в виде узких полосок вдоль противоположных берегов нового океанического бассейна, которые могут быть отделены друг от друга тысячами километров.
Убийца континентов
В начале июля практически на каждом сайте Интернета, рассказывающего об открытиях, появилось сенсационно-пугающее сообщение: испанские учёные разгадали одну из главных загадок в истории планеты Земля.
В новом выпуске журнала Nature Geoscience они опубликовали материал, в котором ответили на давно волнующий науку вопрос: почему протоконтинент Пангея раскололся на две части, из которых позже появились знакомые нам шесть материков? Что же здесь пугает?
Версия испанцев
По мнению испанцев, грандиозное действо имело место около 150 - 220 млн лет назад, когда суперконтинент, омываемый океаном Панталассой, распался на две части - северную (Лавразия) и южную (Гондвана).
Причины назывались самые разные - от перегревания мантии, вызвавшего движение тектонических плит, до столкновения планеты с метеоритом, попавшим ровно в центр гигантского материка.
Габриэль Гутерес-Алонсо из университета Саламанки и его коллеги считают эти теории безосновательными и предлагают свою гипотезу.
Согласно общепризнанной версии, континент Пангея в своё время, примерно 350 млн лет назад, сам произошёл от столкновения двух материков - тех самых Лавразии и Гондваны, на которые позже и распался.
В местах этого столкновения появились две древнейшие горные системы - Урал и Аппалачи, которые тогда были значительно выше, чем сегодня.
Однако столкновением дело не закончилось: встречное движение литосферных плит продолжалось, в результате чего континентальный шельф бывшего южного континента целиком ушёл под северную часть суши. В науке этот процесс называется самопоглощением.
Столь мощное сопротивление двух континентов вызвало такое огромное напряжение в центре созданного ими нового материка, что земная поверхность не выдержала и выгнулась новым горным кряжем.
Это было начало конца: напряжение нарастало и дальше, и выдержать его Пангея не смогла. Попытка поглотить саму себя закончилась новым разломом.
Можно сказать, что никакой Пангеи не существовало, просто Лавразия и Гондвана «сцепились» в схватке на 200 млн лет, а потом снова распались.
Существует теория, согласно которой примерно раз в 500 млн лет все материки собираются в один суперконтинент. Так что у нас осталось примерно половина этого срока перед тем, как Евразия, Африка, Австралия, Антарктида и обе Америки объединятся в Пангею.
Фиксируемые сейчас направления движения материков свидетельствуют, что так оно и будет. Убийца континентов готов вырваться из-под земли.
Бомба под ногами
На фоне живописных рассказов о том, как нас всех затопит, если до того не разорвёт в клочья от столкновения с астероидом, это ещё один вариант апокалипсиса. На этот раз прямо под нашими ногами.
Новый «конец света» якобы медленно, но верно надвигается на человечество. Бомба замедленного действия находится под нашими ногами - в недрах земли.
То, что эта сила может быть разрушительной невероятно, убедило последнее землетрясение в Китае. Так называемый слой D, который лежит на глубине в 2,7 тысячи км на границе земного ядра и мантии, учёные называют кладбищем континентов.
Потому что там встретили свой конец древние плиты земной коры, миллионы лет назад ушедшие в эту бездну и расплавленные веществом, температура которого сравнима с температурой Солнца. И вот теперь считают, что подобная судьба ожидает и сегодняшние Америку с Евразией.
Доказательством того, что суша однажды уже была поглощена магмой, стали остатки древней земной коры, выброшенные на поверхность планеты вместе с лавой во время извержения вулкана на Гавайских островах.
Регионы с повышенной вулканической актив-ностью возглавляют список вероятных кандидатов в жертвы подземной стихии.
Исследователи пришли к выводу, что влияние «подземного мира» на происходящее на планете значительно сильнее, чем это предполагалось ранее.
Колебания слоя D, толщина которого составляет каких-то 200 км, являются причиной повышения сейсмической активности на планете, причём в масштабах, доселе невиданных.
Речь идёт не о землетрясениях и извержениях вулканов. Речь идёт о рождении и смерти континентов. Об этом свидетельствуют результаты компьютерного эксперимента.
Кроме испанцев аналогичное исследование проводили и в Массачусетском технологическом институте геофизики Ульрихом Хансеном и Каи Штеммер.
Модель, созданная учёными, основывается на формулах, описывающих активность, происходящую в недрах земли. Точная температура на такой глубине до сих пор неизвестна, поэтому исследователи были вынуждены подготовить несколько возможных вариантов.
Однако при любой температуре происходящие в D-слое, согласно расчётам, колебания в мантии будут. Они и вызывают движение, способное привести к драматическим последствиям для континентов.
Сценарий выглядит устрашающе: сначала суша уйдёт под воду, а потом провалится в недра земли, и на место Америк, Евразии, Африки, Австралии и Антарктиды придут новые континенты. Вот только дать им названия уже будет некому.
Англичане уверены: США будут первыми
Люди вымрут после мощнейшего извержения вулкана, вторят своим коллегам и английские учёные. Рабочая группа по стихийным бедствиям при правительстве Великобритании, проведя исследование, пришла к сходным выводам.
Апокалипсис не за горами, а в них самих. Авторы доклада утверждают, что извержения вулканов, которые до сих пор наблюдали учёные, - это семечки по сравнению с тем, на что способна старушка Земля.
На планете случались извержения в сотни раз более мощные. После каждого из них огромные территории оказывались погребёнными под толстым слоем лавы, пыль с золой поднималась в атмосферу и препятствовала проникновению солнечных лучей.
В итоге на нашей планете становилось гораздо холоднее. Последний раз извержение столь катастрофического масштаба беспокоило планету 74 тысячи лет назад.
Оно произошло на Суматре и закончилось скверно - наступила вулканическая зима. Особенно сильно похолодало в Северном полушарии. Что и говорить, печальная история.
Но ещё печальней становится от осознания того, что никакой возможности предотвратить повторение подобной катастрофы нет. Более того, нельзя даже наверняка указать регион, по которому стихия нанесёт удар.
Авторы доклада осторожно предполагают, что это будут Соединённые Штаты. Возможно, эта гипотеза возникла потому, что учёные именно этой страны провели наиболее фундаментальные исследования собственных вулканов и их активности.
В том же, что суперизвержение непременно случится, англичане не сомневаются. Причём ждать осталось не так уж и долго. Как выяснили учёные, гигантские вулканы просыпаются примерно раз в 100 тыс. лет.
К слову сказать, гигантские метеориты наша планета встречает в пять раз реже - не больше одного за полмиллиона лет. Вот незадача: все в голос твердят, мол, это будет скоро, но никто точной даты не называет.
Подготовила Марина КУДРЯШОВА
по материалам интернет-сайтов
Коллаж ЛюдмилыМАНУРИНОЙ
Идея о том, что в глубокой древности очертания земных материков были совсем иными, занимала ученых на протяжении столетий. Выдвинутая в начале ХХ века немецким естествоиспытателем Альфредом Вегенером теория о едином суперконтиненте - Пангее, существовавшем миллионы лет назад, произвела настоящую сенсацию. Однако наука не стоит на месте, и сегодня ученые утверждают, что период разобщенности суши, который переживает наша планета, подходит к концу и что процесс образования нового суперконтинента уже начался.
В огненном кольце
В настоящее время три четверти всех действующих на планете вулканов сосредоточено в Тихоокеанском регионе. Причем располагаются они на периферии океана, образуя своеобразное кольцо. На западе вулканы стоят на островах, которые отделяют так называемые окраинные моря: Берингово, Охотское, Японское. На американском берегу таких морей нет, и вулканы расположены непосредственно по краю континента. Доктор геолого-минералогических наук, профессор МГУ Михаил Ломизе утверждает, что каждое вулканическое извержение - это отголосок мощных геологических процессов, которые происходят в недрах Земли.
Внешняя твердая оболочка нашей планеты, сложенная горными породами с высокими упругими свойствами, называется литосферой. Она-то и является фундаментом, на котором расположены материки и океаны. Толщина этого фундамента колеблется от нескольких десятков до 350 километров. Под ним залегает астеносфера - размягченная оболочка толщиной в несколько сот километров. Именно астеносфера служит той пластичной подстилкой, которая позволяет жестким литосферным плитам передвигаться и скользить в горизонтальных направлениях относительно более глубоких недр Земли. Вместе с литосферными плитами "дрейфуют" и находящиеся на них континенты. Сегодня древняя и очень мощная (толщиной около 70 километров) Тихоокеанская плита уходит в районе Камчатки под континентальную окраину. Сначала она двигается полого, а затем резко перегибается и под углом примерно 55 градусов опускается в глубину. При помощи сейсмической томографии ученым удалось установить, что плита достигает глубин более 1000 километров. "В наши дни Тихий океан с его непосредственным обрамлением работает как единая геологическая система планетарного масштаба, в которой кольцо активных вулканов занимает вполне определенное место", - считает Михаил Ломизе.
Распад Пангеи
Для того чтобы понять происходящие ныне геологические процессы, мысленно перенесемся на 200-225 миллионов лет назад. В то время географическая картина Земли существенно отличалась от современной. На планете существовал единый суперконтинент, охватывавший около 40 процентов земной поверхности. Это и была Пангея (Единая земля) Альфреда Вегенера. Окружавший Пангею единый океан Панталасса занимал всю остальную поверхность планеты, по своим размерам он был близок к суммарной площади всех современных океанов. Огромный залив, называемый морем Тетис, вдавался в суперконтинент между будущими Евразией и Австралией. В срединных хребтах Панталассы, так же как и в современном Тихом океане, происходило разрастание океанической литосферы. Механизм этого процесса таков. Океаническая литосфера более тяжелая и тонкая, поэтому она уходит под более прочную поверхность континентов. Открывающееся пространство заполняется за счет подъема расплавленного глубинного вещества, происходит образование и разрастание океанической литосферы. Судя по всему, именно так развивались события в эпоху Пангеи. По аналогии с геологической активностью наших дней можно полагать, что вокруг древнего суперконтинента располагалось вулканическое кольцо, подобное современному тихоокеанскому. Действительно, его остатки можно обнаружить на современной карте мира: на востоке Австралии и в Новой Зеландии, в Антарктиде, Андах и Кордильерах, вдоль восточных окраин Азии. По этим фрагментам ученым удалось к сегодняшнему дню восстановить очертания вулканического кольца Пангеи, которое подобно обручу охватывало древнюю сушу. Лучше других сохранился сегмент вулканического кольца Пангеи, который находится ныне в Андах - в Перу и Чили. Это мощные наслоения излившихся лав, пеплов и других продуктов вулканических извержений, происходивших в начале мезозоя на побережье или в мелком море, затопившем окраину суперконтинента.
Во второй половине юрского периода Пангея начала распадаться. Ее пересекли разломы и расщелины, а разделенные ими части суперконтинента начали расходиться, удаляясь одна от другой. Пространство между расходящимися континентами постепенно заполнял океан. Так один за другим обособились современные континенты. Все они представляют собой фрагменты Пангеи. Кстати, последним (примерно 5 миллионов лет назад) отделился континентальный блок Аравийского полуострова, который до образования расщелины Красного моря был частью Африки. По мере распада Пангеи открылись Атлантический и Индийский океаны с их ответвлениями. Таким образом Тихий океан очень условно можно назвать остатками Панталассы.
Ученый секретарь Института международной теории прогноза землетрясений и математической геофизики, кандидат геолого-минералогических наук Александр Горшков считает, что при распаде Пангеи обрамлявшее ее кольцо вулканов оказалось разорванным. Со временем вулканические зоны оказались на противоположной стороне земной сферы и, продолжая встречное движение, начали постепенно сближаться, наступая со всех сторон на пространство, оставшееся от Панталассы. Так определились контуры современного Тихого океана, а из отдельных вулканических поясов сложилось Тихоокеанское огненное кольцо, впрочем, все еще не полностью сомкнувшееся. Можно сказать, что по своему происхождению Тихоокеанское кольцо представляет собой как бы вывернутое наизнанку вулканическое кольцо Пангеи. По наблюдениям ученых, Тихоокеанская океаническая плита движется на северо-запад со скоростью 8-10 см/год, в то время как Евразийская плита практически неподвижна. Более тяжелая и тонкая океаническая литосфера отодвигается под более прочную континентальную и наклонно уходит в глубину в размягченное вещество астеносферы. Происходит так называемая субдукция. По мере субдукции океаническая литосфера попадает в область все более высоких температур и давлений, где из нее выделяются перегретые минеральные растворы (флюиды). С глубины 500 км эти флюиды и тепловой поток направляются вверх, возбуждая плавление горных пород и образование магмы. В свою очередь магма прорывается на земную поверхность, порождая вулканические извержения. По аналогии с геологической активностью наших дней можно полагать, что над зонами субдукции, окружавшими Пангею, развивались вулканы, сходные с современными вулканами Тихоокеанского вулканического кольца.
Континенты, соединяйтесь!
Распад Пангеи и центробежное перемещение ее фрагментов продолжаются и в наши дни. Континенты, окружающие Тихий океан, все еще наступают на него. Движение идет безостановочно из года в год, изо дня в день, причем его направление и скорость определяются не только геологическими методами, но и непосредственно путем геодезических наблюдений. При помощи системы GPS ученым, например, удалось установить, что в настоящее время сохраняются приблизительно те же направления и скорости движений континентов, что были установлены геологами для последних трех миллионов лет. Северная Америка наступает на Тихий океан со скоростью около 2,5 см в год, Южная - около 3,5 см в год. Австралия перемещается даже с большей скоростью (до 7,5 см/год), но под острым углом к границе с океаном. Антарктида тоже наступает, но очень медленно (1 см/год и менее). Только Евразия почти не смещается и даже, вероятно, немного отступает от океана в северо-западном направлении. Кроме огненного кольца Тихого океана, существует и другой пояс напряженности между континентами. Вторая "линия фронта" простирается на протяжении более 10 тыс. км от Гибралтара до Индокитая. Анализируя последнее разрушительное землетрясение в Алжире, некоторые геофизики склонны предполагать, что оно стало следствием именно противостояния Африканской и Евразийской литосферных плит.
"Зная даже примерные скорости движения плит, - говорит профессор Ломизе, - нетрудно рассчитать, где окажутся континенты через 10 или 20 миллионов лет и какими будут к тому времени очертания Тихого океана". Но главное условие такого расчета - постоянство направления и скорости движения литосферных плит - противоречит геологическим реальностям. Поэтому все подобные построения приблизительны и имеют смысл для некоего ограниченного отрезка времени. Однако некоторые исследователи считают, что конец Тихого океана неизбежен и что произойдет он достаточно скоро, разумеется, по геологическим масштабам времени. Такое суждение основывается на представлениях о развитии Земли, согласно которым образование и распад суперконтинентов происходили уже несколько раз с определенной периодичностью - около 200 миллионов лет. Продолжающийся ныне этап распада Пангеи начался 165-170 миллионов лет назад и, вероятно, близок к своему завершению.
"Есть некоторые признаки близости предстоящего перехода от распада Пангеи к новому объединению континентов, - говорит Михаил Ломизе. - Главный из них - зрелость раскрывающихся межконтинентальных океанов, особенно Атлантического. Нараставшие с возрастом толщина и плотность подстилающей их литосферы местами приближаются к тем критическим значениям, при которых океаническая литосфера потеряет свою плавучесть и начнет погружаться в подстилающую астеносферу. Это будет способствовать прекращению раскрытия межконтинентальных океанов и создаст механизм для их сокращения".
Ученые прогнозируют, что примерно через 50 миллионов лет в результате столкновения Африканской литосферной плиты с Евразийской исчезнут Средиземное и Черное моря. Ко времени исчезновения Средиземноморья Африка и Евразия образуют единый континент. К слову, около 5 миллионов лет назад Средиземное море уже было на грани гибели. В результате подвижки литосферных плит закрылся Гибралтарский пролив и прекратилось поступление вод из Мирового океана. Море постепенно высыхало - его уровень стал на несколько сотен метров ниже, чем в океане. Однако узкий Гибралтарский хребет рухнул, и воды Атлантики восстановили пошатнувшееся равновесие.
Одновременно с "закрытием" Средиземного моря северное побережье России ощутимо сместится к юго-юго-востоку. Камчатка окажется на широте Японии. Африканский континент, наоборот, окажется гораздо севернее. Линия экватора будет проходить в районе современной ЮАР.
Постепенное сокращение Атлантики завершится через 250 миллионов лет соединением обеих Америк с единой Евразией и Африкой. Индийский океан станет огромным Средиземным морем. Антарктида покинет Южный полюс и соединится с Австралией. При этом она освободится от своего ледяного покрова. Однако с точки зрения геологии совсем не обязательно, что при этом наступит всемирный потоп. Дело в том, что соотношение суши и воды на Земле за последние 570 миллионов лет не менялось.
При интенсивном таянии ледников Антарктиды и Гренландии их литосферные плиты освободятся от колоссальной тяжести и начнут приподниматься. Соответственно дно Мирового океана начнет опускаться. В результате увеличится объем чаши океана, которая вместит в себя талые воды. Правда, процесс этот будет весьма растянут во времени. С территории нынешней Скандинавии ледник отступил около 10 тысяч лет назад, и за это время она "всплыла" на 200 метров.
"Не надо забывать, что такие процессы длятся миллионы лет, - подчеркивает Михаил Ломизе. - Не стоит ожидать, что в результате природных катаклизмов в считаные дни уйдут под воду целые материки или страны. Мгновенные затопления полосы побережья случаются достаточно редко. Например, в 1960 году на юге Чили в провинции Вальдивия во время землетрясения земля опустилась на 1-2 метра. В результате были затоплены тысячи гектаров прибрежной равнины. Однако это всего лишь несколько километров суши. Ширина, например, Японии - это сотни километров. На ее затопление потребуется время жизни не одного поколения".
Если хотите искупаться, то поспешите на пляж. Вы еще можете успеть. Некоторые ученые утверждают, что через 300 миллионов лет Атлантический океан совершенно исчезнет. К тому времени восточное побережье Соединенных Штатов Америки станет новым Средним Западом, удаленным от ближайшего океана на 4800 километров.
Движение континентов
Континенты, которые, казалось бы, так прочно стоят на месте, на самом деле перемещаются. Приблизительно один раз в 500 миллионов лет материки сталкиваются. Во время этой вселенской коллизии береговые линии вздымаются к небу горными хребтами. Когда это произойдет в следующий раз, все континенты сольются в один огромный материк, окруженный со всех сторон Мировым океаном. Можно будет проехать на машине из Детройта в Париж и проследовать дальше до Пекина. Правда, если к тому времени человечество не перестанет существовать, то оно несколько раз поменяет названия государств, стран и городов.
Теория тектонических плит
Эта картина «наездов» одних континентов на другие основана на теории тектонических плит. То, что мы называем земной корой, на самом деле мозаика плит, плавающих по поверхности раскаленных, частично расплавленных горных пород земной мантии. Как плоты по поверхности моря, скользят материки по полужидким камням мантии Земли. Континенты - Северная Америка, Южная Америка, Африка, Евразия (Европа и Азия), Австралия и Антарктида - находятся на тектонических плитах.
Материалы по теме:
Как менялась поверхность Земли?
Если плиты дрейфуют, то вместе с ними перемещаются и континенты. Насколько они подвижны? Ну, например, в 1994 году плиты Америки и Евразии разошлись, дрейфуя, приблизительно на два сантиметра. Атлантический океан стал чуточку шире.
Ученые думают, что перемещение материков - это циклический процесс, который повторяется снова и снова. Материки сходятся и вновь расходятся примерно каждые 500 миллионов лет. Можете не принимать слова ученых на веру. Просто посмотрите на глобус. Континенты выглядят, как элементы головоломки из кусочков, которые надо собрать в одну картинку. При одном взгляде на материки нетрудно представить себе эти картинки, соединенными вместе. Например, выгнутая часть северо-восточного побережья Южной Америки очень точно соответствует вогнутой береговой линии западного побережья Африки. Соедините части головоломки вместе и получите супер континент.
Последний супер континент, который распался на куски 180 миллионов лет назад, ученые называют «Пангея», что по гречески означает «вся Земля». Думается, что Пангея была со всех сторон окружена гигантским, планетарным океаном, предшественником современного Тихого океана.
