След в океане

Судьба научных открытий бывает разной. В результате математических расчетов или физического эксперимента привычная картина может измениться почти мгновенно. Когда же речь заходит о природе, окружающей человека повседневно, и о новом, непривычном для большинства толковании уже известных фактов, дело обстоит гораздо сложнее. Тут нужна настоящая революция в человеческом сознании. Именно такая перестройка и происходит сейчас и науках о Земле.

Пионером и основоположником новой идеи об устройстве и развитии нашей планеты был выдающийся немецкий ученый и естествоиспытатель Альфред Вегенер.

Метеоролог по профессии, он прожил недолгую, но героическую жизнь, безвременно оборвавшуюся во время очередной экспедиции в Гренландию. Но даже смерть его не была напрасной: он первым проник в недоступные прежде центральные районы Гренландии и внес большой вклад в их освоение. Альфред Вегенер был одним из первых в области метеорологических наблюдений в верхних слоях атмосферы. Однако главной его научной идеей, сделавшей имя ученого бессмертным, стала гипотеза дрейфа континентов.

Еще в 1912 году, внимательно рассматривая географические карты, он обратил внимание на то, что очертания континентов, окружающих Атлантический океан, если их мысленно соединить, складываются как рисунки на детских кубиках. Казалось бы, просто — взгляните на глобус и убедитесь сами! Но эта простая идея «складывания материков» вызвала настоящую бурю. Сейчас говорят о том, что дрейф континентов предполагали и раньше, что знаменитый Френсис Бэкон писал о подобном еще в 1620 году. Однако только Альфред Вегенер сформулировал эту гипотезу, сразу ставшую предметом ожесточенной дискуссии.

Согласно гипотезе Вегенера, континенты по обе стороны Атлантического океана, Северная и Южная Америка с одной стороны и Африка и Европа — с другой, когда-то были единым материком, который потом раскололся, а его части разошлись, образовав Атлантический океан. Вегенер первым предположил, что все материки около 300 млн. лет назад были объединены в один гигантский суперматерик — Пангею, окруженную одним Палеотихим океаном. Потом континенты разошлись, образовав современные океаны. Несмотря на то, что эта гипотеза даже ее автору сначала показалась фантастической, он смело взялся за ее разработку. Для этого Вегенеру пришлось изучить области наук, далекие от его специальности — геологию, палеонтологию, палеоклиматологию. Эту упорную работу, начатую в 1910 году, он продолжал несмотря на длительные экспедиции в Гренландию, которые уносили много сил и времени, несмотря на Первую мировую войну, где он был ранен. Наконец, в 1915 году Вегенер опубликовал свой главный труд «Происхождение материков и океанов», а в 1924 году совместно с метеорологом В. Кеппеном выпустил книгу «Климаты геологического прошлого». Этими революционными работами, выдержавшими много переизданий и обосновавшими идею дрейфа континентов, он дал необратимый толчок наукам о твердой Земле, намного опередив своих ученых современников. Гипотеза Вегенера бросила дерзкий вызов всей классической геологии. Камнем преткновения был вопрос: если материки движутся, то за счет каких сил? Вот этого Вегенер объяснить не смог и теория начала рушиться. Смертельный удар ей нанес знаменитый английский геофизик Г. Джеффрис. Он показал, что нет силы, способной двигать континенты по твердой мантии, слою, подстилающему земную кору и назвал дрейф континентов «физически нереальным».

К началу тридцатых годов теория Вегенера, родившаяся в 1912 году, была похоронена окончательно, ненадолго пережив своего автора.

Окончательно ли? Новые драматические события, воскресившие эту идею, развернулись на рубеже пятидесятых и шестидесятых годов нашего века. Толчок дало изучение магнетизма горных пород. С XIV века моряки используют магнитный компас, чтобы отыскать дорогу в открытом океане. Придворный врач английской королевы Елизаветы I Уильям Гильберт еще в 1600 году предположил, что сама Земля представляет собой огромный круглый магнит, у которого полюса совпадают с географическими.

Как показало изучение горных пород, большинство из них, особенно те, которые образовались при застывании магмы, обладают сильной намагниченностью. Когда порода застывает, образующиеся в ней магнитные минералы ориентируются на юг или на север. Значит, определив географические координаты изучаемой породы и направление вектора намагниченности, можно узнать, где находился магнитный полюс Земли в то время, когда порода застывала. Если поверхность Земли всегда была неподвижна, то положения древних магнитных полюсов для пород разного возраста должны полностью совпадать с современным. А если нет?

Много лет посвятил этой проблеме ленинградский геофизик профессор Алексей Никитович Храмов. Год за годом он и его немногочисленные помощники отбирали ориентированные образцы в разных областях нашей огромной страны, на Русской платформе, на Сибирской платформе. В лаборатории эти образцы распиливали и подвергали нагреванию и обработке переменными магнитными полями, чтобы выделить ту самую первичную намагниченность, по которой определяется древний магнитный полюс. Невысокий, с тихим голосом и мягкой улыбкой, Храмов внешне мало походил на ниспровергателя основ классической геологии. Однако именно исследования его лаборатории показали: древние магнитные полюса не совпадают с современными при сегодняшнем расположении континентов, а вот если континенты сложить вместе так, чтобы получилась Вегенеровская Пангея, то они совпадут для возраста около 300 млн. лет. Такие же результаты получили и зарубежные палеомагнитологи Мак-Элхинни, Ирвинг и Ранкорн. Поэтому именно магнитологи стали первыми последователями преданной забвению теории Вегенера.

Но подлинное возрождение теории континентального дрейфа наступило только с началом изучения океанского дна, уже в середине шестидесятых годов. Именно тогда в океанских глубинах открыли Срединные хребты, обрамляющие гигантские трещины, называемые «рифтовыми». По этим трещинам из земных недр, как было установлено при глубоководных исследованиях, постоянно поступают новые порции расплавленной магмы, «раздвигающие» океанское дно. Такие наблюдения в зоне рифтовой трещины Красного моря были проведены на подводных обитаемых аппаратах «Пайсис» в 1979 году. Опустившись на глубину более 1500 метров, геологи прямо наблюдали и фотографировали процессы раскрытия трещин в океанском дне, которые сопровождались излияниями базальтовых расплавов и соляных растворов.

Одновременно появились новые свидетельства дрейфа материков: специфическая картина магнитных аномалий над срединноокеанскими хребтами и глубоководными котловинами и результаты бурения океанского дна. Современная геофизика дала возможность предложить убедительный механизм движения континентов, объяснить, какие силы сталкивают с места казалось бы неподвижные материковые массивы. Согласно современным физическим моделям, таким энергетическим источником, движущим континенты, служит химико-гравитационная дифференциация вещества в глубинах нашей планеты. В результате возникают восходящие и нисходящие конвективные течения, преобразующиеся у поверхности Земли в горизонтальное движение материков.

Так старая гипотеза превратилась в новую убедительную теорию, получившую название тектоники литосферных плит. Согласно основным положениям этой теории, верхняя жесткая кристаллическая оболочка Земли — литосфера, подстилаемая снизу частично расплавленным веществом астеносферы, состоит из отдельных плит, которые могут перемещаться по астеносфере на большие расстояния — в десятки тысяч километров. Там, где конвективные течения глубинного вещества в недрах нашей планеты идут вверх, плиты расходятся (как например, в Атлантике), возникают рифтовые зоны и срединноокеанские хребты. Происходит раскрытие океана, и континенты, Африка и Европа с одной стороны и Северная и Южная Америка — с другой, отодвигаются друг от друга. Там, где конвективные течения идут вниз, например, вдоль Курильских островов и побережья Камчатки, плиты наоборот сближаются, сталкиваются, пододвигаются одна под другую. Процесс этот сопровождается землетрясениями, вулканическими извержениями и другими геологическими катаклизмами, приводящими иногда к катастрофам, уносящим тысячи человеческих жизней и разрушающим города. Когда два материка сходятся вместе, то разделяющий их океан «закрывается», а сами континенты, сталкиваясь своими краями, образуют в пограничной зоне высокие горные системы, такие как Альпы и Гималаи. С этими процессами тесно связано образование нолезных ископаемых, и прежде всего — нефти и газа. Сейчас считают, что нефтяные месторождения могут образовываться при поддвиге одной плиты под другую в осадочной толще края надвигающейся плиты.

Я уже упоминал о том, какую большую роль сыграл и моей жизни Олег Георгиевич Сорохтин, впервые приобщивший меня к идеям тектоники литосферных плит. Немалая заслуга в этом принадлежит также замечательному ученому Льву Павловичу Зоненшайну, одному из ведущих тектонистов мира, с которым мне посчастливилось работать вместе во второй половине семидесятых годов. Человек энциклопедических знаний, неисчерпаемой энергии, ярчайшего научного таланта, он буквально жил работой, занимавшей всю его жизнь без остатка. Трагическая смерть безвременно оборвала его жизнь. Но даже прикованный к постели неизлечимой болезнью он до последнего момента старался работать, не давая себе пощады. В его самоотверженности было что-то от художника, да он и был таким художником от геологии. Мягкий, отзывчивый и доброжелательный в быту, в научных спорах он был непримирим. От его беспощадной критики рассыпались в один миг с большим трудом возведенные и, казалось бы, несокрушимые научные построения. Мне неоднократно доводилось с ним спорить, и каждый раз он виртуозно клал меня на лопатки, как олимпийский чемпион неумелого новичка. В то же время, если работа выдерживала его критику, с ней можно было смело выходить на любой уровень. Он оставил после себя немало монографий, посвященных геодинамике Земли, ее геологической истории. Одна из последних книг «Тектоника плит СССР» вышла в США незадолго до его смерти. Когда-то в день его рождения я написал на своей книжечке стихов, подаренной ему:

Не суждено нам умереть В век общего веселья, — Меня по пьянке будут петь, — Тебя — читать с похмелья.

Именно Лев Павлович Зоненшайн приобщил меня к построению древних реконструкций расположения континентов и океанов в истории Земли, по палеомагннтным и геологическим материалам, в 1975 году. Сначала эти реконструкции мы делали на обычном глобусе, используя любой попавшийся под руку выпуклый предмет — от раскуроченных кухонных кастрюль до консервных банок. И только позже, с появлением программ, стали работать цивилизованно — на ЭВМ.