10 заповедей нестабильности

Глава 4

Примерно в середине XX столетия ученые вдруг поняли, что они буквально «теряют почву» под ногами, так как появилось множество доказательств нестабильных и даже хаотических смещений земной коры. Неожиданно обнаружилось, что постоянно меняют свой облик не только великие реки, океаны и обширные острова, но и казавшиеся символом постоянства гигантские материки. Появлялось все больше прямых доказательств того, что континенты непрерывно двигаются, сближаются и отделяются друг от друга. Современное описание планеты можно сравнить не с картиной, изображающей солидное и прочное здание вокзала (или хотя бы полустанка), а с постоянно меняющимся пейзажем за окном поезда.

В наши дни это никого не удивляет, но следует вспомнить, что именно профессиональные геологи более полувека издевались и подшучивали над идеей, которая позднее превратилась в плодотворную и непрерывно развивающуюся теорию «дрейфа континентов» или тектонической подвижности. В сущности, уже к концу XIX века геологи выяснили, что Земля по меньшей мере на несколько сот миллионов лет старше, чем считалось раньше, причем особое значение при оценке играли исследования так называемых осадочных отложений, образующих горные породы. Поэтому геологи никак не могли совместить наличие таких медленных, «ленивых» процессов с предлагаемой молодым немецким ученым Альфредом Вегенером теорией, согласно которой континенты постоянно дрейфуют, скользят или, образно говоря, танцуют.

Вегенер в жизни был очень активным, жизнелюбивым и оптимистичным человеком, поэтому весьма характерно, что предложенные им противоречивые гипотезы относились к геологии, а вовсе не к метеорологии и астрономии, в которых он (кстати, вполне заслуженно) считался выдающимся специалистом. Вегенер, конечно, верил в справедливость предлагаемых им теорий, однако они вовсе не были главным делом его жизни, и он совершенно не собирался посвящать свою жизнь их доказательству. Он с наслаждением занимался наукой и любимым горнолыжным спортом, где его постоянным партнером был близкий друг (позднее ставший зятем) Генрих Харрер, знаменитый альпинист, чья дальнейшая судьба, кстати, легла в основу сюжета известного американского фильма «Семь лет в Тибете» (с Брэдом Пит-том в главной роли). Блестящие догадки Вегенера не требовали ломки концептуальных представлений, а выглядели даже как-то по-детски здравыми и простыми, что с озлоблением признавали даже самые яростные критики его теорий.

Прежде всего, Вегенеру удалось довести до уровня научной гипотезы простое и очевидное обстоятельство (которое, кстати, всегда замечали дети и с удивлением отмечали еще первые картографы эпохи великих географических открытий!), что очертания континентов, включая выступы и трещины, отлично дополняют друг друга, так что если мысленно сдвигать их по глобусу, можно очень легко «собрать» контур некоего единого суперконтинента. Подрастая, дети забывают об своих ощущениях, а ученые картографы-обычно начинают заниматься сбором точной информации, а не теоретическими измышлениями. Поэтому неудивительно, что сто лет назад никто не стал серьезно относиться к идеям Вегенера о том, что поразительное сходство береговых линий Бразилии и Сенегала свидетельствует об их былом единстве, а Австралия когда-то примыкала к африканскому континенту.

Проблема в целом является довольно сложной, и не стоит сразу обвинять научное сообщество в отсутствии интереса или понимания. Каждый из нас, работавший в каком-либо коллективе или организации (исследовательский центр, университет или издательство), прекрасно знает, что в любой области есть свои психи (именуемые на жаргоне просто «чайниками»). Знакомство с основными положениями теории Вегенера заставляло многих ученых подозревать, что он относится именно к этой категории людей, приносящих научному сообществу немало хлопот. Автор книги помнит, как в начале 70-х годов один сумасшедший аспирант здорово испортил жизнь своему научному руководителю в одном из колледжей на севере штата Нью-Йорк, изводя профессора очередными решениями знаменитых математических задач (типа квадратуры круга или определения мнимых корней уравнений). Молодой человек был весьма энергичным, жестоким и опасным чудаком из породы психов с манией величия, которых в науке тянет именно к чему-то особенно таинственному и непостижимому. Реальная проблема науки состоит в том, что такие люди часто считают ученых-традиционалистов не просто дураками, а хитрыми «заговорщиками», в то время как настоящие ученые знают, что случайные революции в науке столь же редки, как взрывы сверхновых звезд в космосе.

С другой стороны, конечно, верно и то, что в научных сообществах очень часто тон задают самоуверенные эксперты, давно потерявшие способность созидать или воспринимать новые идеи (вспоминается известная академическая шутка о «младотурках, которые с неизбежностью и очень быстро превращаются в Старую Гвардию»). Поэтому не стоит удивляться, что академические круги встретили идеи Вегенера с нескрываемой насмешкой. Возможно, впрочем, что существовала и дополнительная психологическая причина враждебности, которую можно объяснить фразой из романа Бэрила Бэйнбриджа «Господин Джордж»: «…люди сейчас настолько измучены и обеспокоены непрерывными изменениями обстоятельств, чувств и мыслей, что идея о подвижности самой земной тверди может показаться им просто невыносимой».

Очень кратко возникшую ситуацию можно охарактеризовать следующим образом: Вегенер слишко рано выдвинул блестящую научную гипотезу и не предложил в ее защиту почти никаких доказательств или теоретических моделей.

В наше время данные о погоде собираются огромным количеством разнообразных автоматических приборов (от привычных «чирикающих» измерителей скорости ветра до плавающих в океане или летающих в космосе датчиков), однако еще в начале XX века метеорологи, изучающие экстремальные погодные условия, должны были отправляться в длительные путешествия и наблюдать такие условия лично. Уже во время своей первой арктической экспедиции, предпринятой по заданию германского правительства в 1906 г. для изучения погоды в Гренландии, Вегенер отметил очень странные аналогии и совпадения между явлениями в очень удаленных друг от друга регионах. Например, глубоко под ледниками архипелага Шпицберген, расположенного за Северным полярным кругом, были найдены крупные залежи каменного угля, наличие которых никак нельзя объяснить с привычных научных позиций. Уголь такого типа мог образоваться только из остатков растений (сперва разложившихся до торфа, а затем спрессованных в уголь), живших примерно 280-345 миллионов лет тому назад в так называемый каменноугольный период только в условиях болотистых лагун тропического пояса планеты с весьма богатой и своеобразной растительностью. Никто из геологов не мог предложить разумного объяснения реализации таких условий на крайнем севере планеты.

Вегенер обнаружил множество других несуразностей во временных и пространственных описаниях географических явлений. Как каменный уголь не мог образоваться вблизи полюса, так и ландшафт известной пустыни Кару в Южной Африке никак не мог возникнуть в этом районе, поскольку характерные для этой пустыни плоские протяженные участки стратифицированных пород формируются почти исключительно под воздействием ледников. Геологи прекрасно знают такие ландшафты (их даже называют природными мостовыми), но их всегда находят только там, где когда-то происходило оледенение и чудовищные массы льда «стесывали» горные породы. Неужели в прошлом погода нашей планеты могла изменяться столь причудливым образом? Над этой проблемой Вегенер задумался еще в 1909 г., когда начал читать курс лекций по метеорологии и астрономии в Марбургском университете.

К проблемам образования залежей угля из тропических растений вблизи полюса или существования ледников в знойных пустынях Африки позднее добавились и другие, не менее загадочные факты. В публикациях по геологии и палеонтологии Вегенер обнаружил, например, что окаменелые остатки папоротника достаточно редкого вида Glossopteris, жившего около 250 лет тому назад, были найдены в самых разных точках планеты (Австралия, Индия, Южная Африка и Южная Америка). В другом случае, останки маленькой водной ящерицы вида Mesoaurus, жившей около 300 миллионов лет назад, были найдены в скальных отложениях Южной Африки и Восточной Бразилии (крошечная древняя рептилия явно не могла проплыть 3000 миль по Атлантическому океану).

В 1912 г. Вегенер в лекциях и статьях сформулировал свою теорию дрейфа континентов, которая в очень кратком изложении выглядит следующим образом: примерно 200-300 миллионов лет назад все материки Земли были связаны в едином континенте Пангея, омываемом водами единого океана Панталасса; затем по каким-то неизвестным причинам Пангея раскололась на два континента (Лавразию и Гондвану), и начался процесс дальнейшего разделения и своеобразного «танца континентов», продолжающийся и поныне. Современная картина материков установилась примерно 65 миллионов лет назад, когда от Африки откололась Австралия (а с другой стороны – Америка) и т. д. Beгенер планировал начать более тщательные и серьезные исследования этой проблемы, но… наступил 1914 год и в историю науки вмешался человеческий фактор.

Вегенер был искренним пацифистом, но он выполнил свой долг и сражался за свою страну в том чудовищном и эффектном столкновении, которое позднее историки назвали Великой или Первой мировой войной. В соответствии со своим характером, Вегенер оказался бравым и смелым офицером. Он был дважды ранен, но в перерывах между боевыми действиями и при лечении в госпиталях смог написать книгу «Происхождение континентов и океанов» (The Origin of Continents and Oceans, 1915), которую сам считал всего лишь кратким конспектом и надеялся в будущем расширить и дополнить. Возможно, поэтому он оставил в тексте без ответа многие важные вопросы, которые сам же и поставил с удивительной откровенностью. Название явно связано со знаменитой книгой Дарвина «Происхождение видов», однако (в отличие от Дарвина, который годами затягивал публикацию своих исследований) Вегенер сам рвался к публикациям, активно участвовал в полемике, легко менял и создавал научные концепции, писал ответы и дополнения на возражения, выдвигал новые аргументы и т. п. Эта неприятная манера общения с коллегами соответствовала энергичному и вдохновенному характеру Вегенера, но, естественно, мало способствовала восприятию его идей.

Теория Вегенера нашла лишь небольшое число сторонников, но среди них были и представители академической науки. Однако в целом отношение к ней можно назвать просто издевательским. Дело бы даже не в отношении к недавнему врагу, немцу Вегенеру (война была еще свежа в памяти современников, а лучшими специалистами-геологами считались англичане и американцы). Гораздо важнее было то, что Вегенер действительно не мог представить никаких объяснений, не говоря уже о строгих доказательствах важнейших аспектов выдвигаемой им теории. Прежде всего, серьезных ученых интересовало, что является источником мощнейших сил, способных энергетически обеспечить механизм дрейфа континентов? Вегенер давал по этому поводу самые разные объяснения, пытаясь описать раскол континентов то так называемыми приливными эффектами под воздействием Луны и Солнца, то вращением самой Земли или другими механизмами, но расчеты убедительно показывали, что все они являются недостаточно мощными. Можно сказать, что в этом обстоятельстве (используя известный политический термин) заключалось «слабое подбрюшье» идеи в целом, потому что, как подчеркивал известный историк науки Вильям Глен: «…Вегенер так и не смог указать источник сил, способных разорвать исходный материк Пангея и заставить образовавшиеся куски двигаться по поверхности Земли, образуя существующие ныне континенты».

Лишь в последние месяцы жизни (Вегенер умер в 1930 году в возрасте 50 лет) он стал получать от многих крупных ученых некоторые убедительные аргументы в поддержку своей общей идеи, однако этого было явно недостаточно. Вплоть до своей трагической гибели во время очередной экспедиции в Гренландию Вегенер продолжал упрямо верить, что новые данные когда-нибудь докажут его правоту. При инспекции научной станции, расположенной на вершине ледяного купола острова, неожиданно рано начался сезон зимних буранов. Запасы еды станции были рассчитаны лишь на двоих зимовщиков, поэтому Вегенер и сопровождавший его проводник-инуит Расмус Виллюмсен с риском для жизни решили вернуться в основный лагерь и погибли в снежной метели.

Вегенер прожил героическую жизнь, но ушел из нее почти незамеченным, поскольку его научные идеи не получили практически никакого признания. Понадобилась еще четверть столетия, чтобы целый ряд неожиданных открытий в глубинах морей и на вершинах гор заставил научный мир вспомнить о его теориях.

Строго говоря, при жизни Вегенера мировая наука еще просто не располагала достаточным объемом фактических данных и теоретических представлений для обобщающей и радикальной теории развития нашей планеты. Например, в геологии начала века существовало пять разных теорий горообразования, считавшихся вполне серьезными и обоснованными. Поэтому сам Вегенер мог полагать, что горы могут возникать из-за столкновения материков друг с другом, а его оппоненты считали, что они формируются из-за медленного остывания Земли и связанного с этим сокращения размеров (возникновение «складок» и «морщин» при сжатии) или по каким-либо иным механизмам. В дискуссиях столетней давности серьезная научная аргументация очень часто заменялась красноречивым изложением точек зрения. Как бы то ни было, но в 20-х годах прошлого века ученые сошлись на том, что геологические процессы протекают очень медленно, и это неожиданно получило экспериментальное обоснование.

В самом конце XIX века Антуан Анри Беккерель, занимавшийся только что обнаруженными и исключительно популярными рентгеновскими лучами, случайно открыл явление радиоактивности и начал его активно изучать. К 1900 г. он уже не только многое знал о радиоактивности урана, но и установил значительно более важную закономерность, а именно что уран теряет свою радиоктивность с постоянной скоростью, превращаясь в свинец. Примерно через 10 лет была создана надежная методика радиологической датировки возраста горных пород, связанная с измерениями относительного содержания урана и свинца в геологических образцах, в результате чего уже к 20-м годам геологи с достаточной уверенностью могли утверждать, что возраст нашей планеты составляет около 4,4 миллиарда лет (более точная современная оценка – 4,6 миллиарда лет).

Сами по себе приведенные цифры мало помогали ученым в понимании истории Земли, поскольку тогда геология материков была изучена очень слабо (не говоря уже об обширной поверхности дна мирового океана, составляющего около 70 % поверхности планеты). Специалисты также пришли к единому мнению, что твердая поверхность Земли представляет собой очень тонкую твердую корку (включающую в себя материки и скрытую под водой поверхность морского дна), ниже которой располагается значительно более толстый слой горячей и почти жидкой смеси кипящей магмы и горных пород (иногда магма прорывает корку и изливается потоками вулканической лавы). Еще ниже располагается ядро планеты, структура которого пока неизвестна и остается предметом ожесточенных научных дискуссий.

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.

Вопреки распространенному представлению о внешнем виде ученых, можно с уверенностью заявить, что науку создают не только бледные очкарики-аккуратисты, но и физически крепкие, веселые юноши или девушки, чей загар напоминает о путешествиях и приключениях. Именно к этому типу относился студент-геолог Алан Кокс из Беркли, который занялся малоизученной (но чрезвычайно важной и загадочной) проблемой намагниченности различных горных пород. Дело в том, что измерения на многих геологических образцах явно свидетельствовали, что либо горные породы спонтанно меняют свою намагниченность (что представляется по меньшей мере странным), либо Южный и Северный полюсы планеты время от времени меняются местами (не менее странное событие!). Кокс отправился в предгорья Сьерра-Невады (Калифорния) и занялся тщательным исследованием образцов базальтовых пород, образующихся при застывании вулканической лавы. Доэтого геологи были уверены в том, что намагниченность таких пород определяется направлением магнитного поля Земли в момент отвердевания жидкой лавы, т. е. любой кусочек минерала просто «запоминает» направление земного магнетизма в момент своего образования и, подобно застывшей стрелке компаса, всегда остается направленным строго на север. Поэтому их совершенно сбивал с толку тот факт, что магнитное поле базальтов в Исландии было направлено в противоположную сторону (позднее такие же «неправильно намагниченные» базальты были обнаружены во многих других местах, включая Европу, Северную Америку и Японию).

Кокс начал с систематизации и обобщения данных о самых разных по датировке и намагниченности базальтовых образцах, исходя из того, что в далеком прошлом происходили какие-то непонятные «опрокидывания» {flip-flop) магнитного поля Земли. Разумеется, сначала эта гипотеза вызвала лишь раздражение специалистов, но тщательное изучение образцов показало, что магнитное поле половины образцов калифорнийских базальтов действительно направлено на север, в то время как намагниченность второй половины направлена на юг. Примерно к 1961 г. Кокс и его друг, специалист по датировке возраста горных пород Брент Дальримпл установили, что за последние 4 миллиона лет произошло не менее девяти «опрокидываний» магнитного поля Земли, хотя им и не удалось предложить никаких удовлетворительных объяснений этим событиям. Строго говоря, механизм и периодичность этого эффекта остаются непонятными и в наши дни, и мы можем лишь утверждать на основе достаточно развитой методики датировки возраста горных пород, что магнитное поле планеты по непонятным причинам через нерегулярные промежутки времени (минимальный интервал составляет около 100 тысяч лет) меняет свой знак, т. е. Южный и Северный магнитные полюсы меняются местами. К счастью, в последний раз это событие произошло до появления человечества, так как трудно даже представить, какое головокружение и тошноту должны были бы испытать люди при столь немыслимом событии.

Еще до того, как Кокс и его команда окончательно установили странный эффект «перемагничивания» планеты, двое других энергичных исследователей пришли к тому же выводу на основе совершенно иных экспериментальных данных. Фреду Вину и Драммонду Метьюзу, проводившим магнитометрические измерения на научно-исследовательском судне в западной части Индийского океана, посчастливилось в 1961 г. обнаружить в морских глубинах новый геологический феномен, неизвестный их сухопутным коллегам. Оказалось, что параллельно главным подводным хребтам (в геопоэзии Хесса они называются центральными) располагаются перемежающиеся полосы пород белого и черного цвета (такие структуры, естественно, были тут же названы «зебрами») шириной около 1,6 км, с чередующейся направленностью намагниченности.

С учетом всех описанных выше факторов гипотеза Вегенера начала быстро приобретать недостающие ей черты серьезной научной теории. Потоки лавы, создающие подводные хребты, при застывании «запоминают» направление магнитного поля в момент отвердевания. Упомянутые выше полосы, двигающиеся по направлению к континентам, несут «запись» о более ранних состояниях магнитного поля, вследствие чего чередование намагниченности в них должно повторяться (хотя бы в основных чертах) по обе стороны от центральных хребтов. Предсказываемая теорией симметрия магнитных характеристик полос «зебры» действительно была обнаружена, а в 1965 г. почти одновременно двум независимым исследовательским группам (одну из них возглавлял Дальримпл, а вторую составили эксперты по строению морского дна) удалось точно определить дату последнего «опрокидывания» магнитных полюсов (около 900 000 лет тому назад). Кроме этого, появились и другие убедительные свидетельства неоднократного перемагничивания планеты, что сделало доводы Хесса почти неотразимыми и еще раз подтвердило правильность исходных построений Вегенера. Требуемый для основ теории источник энергии был обнаружен – расширение океанов еще со времен первичного континента Пангеи создавало давление, которое заставляло материки дробиться и дрейфовать в различных направлениях, в результате чего сейчас мы наталкиваемся на разрозненные осколки единого целого в виде тропических островов Кару или покрытого льдами Шпицбергена.

В настоящее время можно считать достаточно строго установленным, что континенты действительно медленно сдвигаются от активных центральных океанических хребтов (например, Атлантика расширяется со скоростью 1 сантиметр в год), и их движение хорошо описывается так называемой теорией тектоники плит, естественно объединившей теории Вегенера и Хесса. Толщина земной коры, по-видимому, составляет около 100 километров на суше, 75 километров на дне океана и 160 километров в основании материков, что уже позволяет представить какое-то «лоскутное одеяло» из постоянно расталкивающих друг друга гигантских массивов.

На границах столкновений континентальных плит происходят мощные геологические процессы (типа землетрясений, извержений вулканов и т. п.), создающие новые глобальные структуры, примером чего может служить гигантское Тибетское нагорье, возникшее из-за столкновений Индийской и Евразийской тектонических плит (именно это когда-то утверждал Вегенер). Наиболее сложные процессы происходят на границе скольжения двух плит, двигающихся в противоположных направлениях, где поверхность Земли содрогается под воздействием гигантских сил, вызывающих разрушительные подземные толчки и другие геологические катаклизмы. В Соединенных Штатах давно пользуется печальной известностью район Сан Адреас в Калифорнии, где огромная тихоокеанская плита неотвратимо смещается на север (со скоростью около 6 сантиметров в год.), безжалостно «вдавливая» южную часть Калифорнии в северную.

Полная картина движения континентальных плит пока не расшифрована, поскольку ученые стали прослеживать ее лишь в самое последнее время (несколько десятков лет нельзя даже сопоставлять с длительностью геологических эпох). Однако уже сейчас ясно, что необходимо учитывать траектории скольжения нескольких главных плит (от тринадцати до двадцати, в соответствии с разными вариантами теории) с диаметром около 2500 км и одной огромной тихоокеанской плиты, превосходящей по размерам все остальные в несколько раз. Достаточно легко можно предсказать драматические последствия столкновения этих континентальных плит (например, Индийская плита буквально «вбивается» в Центральную Азию, в то время как лежащая на этой же плите Австралия стремится оторваться от нее).

Как и многие другие открытия последнего столетия, теория дрейфа континентов еще раз доказывает человечеству, что оно остается заложником природы, а воспринимаемый нами мир вовсе не эволюционирует, а стремится, возможно, к какой-то своей собственной цели. Тихий океан, остров Мадагаскар и многие другие образования ожидает судьба давно исчезнувших Пангеи и Панталассы. В природе непрерывно меняется все – от формы созвездий до распределения типов ДНК у биологического вида Homo sapiens или размеров наблюдаемой Вселенной. В мире нет ничего незыблемого и постоянного, что можно было бы назвать твердой почвой под ногами (того, что римляне именовали terra firma), за исключением, возможно, короткого времени жизни каждого отдельного человека, способного воспринимать этот мир и быть благодарным судьбе за сам факт своего рождения и существования.

В 60-е годы прошлого столетия, когда описываемая теория дрейфа континентов стала стремительно развиваться и входить в моду, геологи начали также экспериментально исследовать структуру коры и ядра Земли, причем опять в судьбе великой гипотезы Вегенера сыграла свою роль война и связанные с ней обстоятельства (впрочем, в этой ситуации следует говорить не о войне, а об атмосфере ее ожидания). В годы «холодной войны» для контроля над выполнением договоров о запрещении ядерных испытаний была разработана весьма эффективная и сложная военная система сейсмического мониторинга всей планеты, что стало важным дополнением к уже существовавшей сети гражданских сейсмических станций. Подобно землетрясениям, ядерные взрывы порождают целый набор первичных и вторичных (так называемых афтершоков) низкочастотных волн, которые после взрыва долго продолжают пульсировать и затухать в недрах Земли. На основе данных о таких колебаниях сейсмологи научились легко определять координаты и мощность исходных толчков. Такие измерения одновременно позволили ученым составить довольно подробные карты строения земной коры и исследовать законы прохождения сейсмических волн в самых разных (по плотности и структуре) горных породах. На основе полученных новых данных ученые смогли, наконец, создать достаточно точную картину субдукции (взаимодействия плит при скольжении) на границах зон землетрясений. Измеряя ударные волны, порождаемые движением гигантских скальных массивов, погружающихся внутрь мантии при расширении морского дна, сейсмологи смогли восстановить достаточно достоверно механизм процессов. Мантия, состоящая из горячих и частично расплавленных горных пород, имеет глубину около 3000 километров и достигает ядра Земли (стоит напомнить, что максимальная глубина скважин, достигаемая при использовании новейшего оборудования, не превышает 13 км), причем температура при переходе от коры к ядру возрастает от 1100 °С до 3500 °С.

Новейшие данные скорее подтверждают и уточняют, чем изменяют принятую в науке картину строения Земли (сложившуюся еще во времена Вегенера), согласно которой вся поверхность морского дна и материков нашей планеты покрыта тонкой и жесткой корой, плавающей на поверхности горячей и почти жидкой мантии. Кору и верхнюю, достаточно плотную часть мантии обычно называют литосферой (от греческого lithos, камень), а менее плотные породы нижней части мантии – астеносферой (от греческого asthenes, слабый).

К сожалению, за последние десятилетия мы узнали очень мало нового о строении ядра Земли. Геологи полагают, что оно имеет жидкую внешнюю оболочку (состоящую в основном из расплавленных никеля и железа, но более плотную, чем расположенная выше мантия) и центральную часть, в которой никель и железо находятся в твердом состоянии под огромным давлением. Радиус ядра (включая внешнюю оболочку) составляет примерно 3600 км. Очевидно, что ядро представляет собой чудовищную по размерам раскаленную «печь», однако ее роль в геологической истории планеты пока остается совершенно невыясненной. Ученые не знают, как ядро связано с механизмом перемагни-чивания Земли, могут ли в нем возникать достаточно мощные тепловые потоки, способные сдвигать участки коры или создавать горные хребты, и т. д.

В 1928 г., всего за два года до смерти Вегенера, кто-то из геологов предположил, что тепловая энергия вулканов обусловлена мощными конвективными потоками в глубинах Земли. Такие процессы напоминают привычное кипение воды в сосуде, когда нагретая жидкость поднимается к поверхности, слегка охлаждаясь из-за образования пузырьков, а затем конденсируется на стенках и стекает вниз. Разумеется, Вегенеру сразу понравилась эта теория, поскольку в ней присутствовал некий механизм, способный объяснить дрейф континентов. К сожалению, в те годы знания о мантии Земли были столь ограничены, что никто не мог оценить мощность предлагаемых конвективных потоков и их способность смещать континентальные блоки или плиты.

В современной модели внутреннего ядра считается возможным (хотя и не доказанным строго), что конвективные потоки могут существовать и очень медленно, буквально за миллионы лет пробиваться через вязкую, раскаленную мантию к поверхности, после чего они остывают и вновь опускаются к ядру планеты. Связанный с этим механизм напоминает турбулентность воды при кипении и вполне может оказаться «недостающим» двигателем дрейфа континентов. Конечно, этот процесс гораздо сложнее обычного кипения, хотя бы по той простой причине, что потоки магмы пробиваются к поверхности через разнообразные геологические структуры и их движение зависит от множества факторов, определяемых масштабом, траекторией движения, давлением и температурой.

Ядро Земли, по-видимому, является гигантским мотором, способным мощно и неотвратимо создавать новые горные хребты и сталкивать континенты. Однако мы должны помнить, что наша планета является всего лишь крошечной частью Солнечной системы, а само Солнце представляет собой лишь весьма заурядную звезду из их немыслимого множества во Вселенной. Астрономы считают, что общее число звезд в наблюдаемой Вселенной можно сравнить с числом песчинок на всех пляжах планеты, а по сравнению с размерами всей Вселенной все воспринимаемые нами объекты (звезды, скопления галактик, гора Эверест или скромная речка) напоминают элементарные частицы.