Земля после нас: Что расскажут камни о наследии человека?

Тектонический эскалатор

Как он работает, этот двигатель, производящий земные пласты — хранилища почти бесконечной истории? Не исключено, что наши воображаемые исследователи будут страшно озадачены, ведь механизм двигателя Земли довольно специфичен. В Солнечной системе нет ничего подобного, да и в других планетарных системах сравнительно близкие аналоги, вероятно, встречаются нечасто.

При любой попытке проследить историю земной жизни и изменения условий окружающей среды по геологической летописи сразу же возникает проблема. Ибо вопрос далеко не только в том, почему слои, образовавшиеся на дне древних морей, оказались высоко на суше. Любой ученый, пытающийся выстроить последовательную историю Земли, найдет в напластованиях горных пород что угодно, кроме последовательности, лишь только попытается восстановить их первоначальный порядок.

Потому как во многих регионах мира слои наклонены, или перевернуты, или смяты крупными складками, или разбиты на сегменты, в которых изначальные слои заметно смещены друг относительно друга. Некоторые слои имеют признаки рекристаллизации под воздействием тепла и давления, указывающие на то, что они, по-видимому, каким-то образом были погружены на большие глубины ниже земной поверхности, а затем снова подняты наверх и вынесены на поверхность. Напластования соседнего Марса не только не обладают такими же богатствами, как Земля, но и не имеют настолько сложного строения. Безумная геометрия земных слоев, так же как землетрясения и извержения вулканов, — неоспоримые признаки активности планеты, поверхность коры которой, на первый взгляд твердая и стабильная, в действительности чрезвычайно подвижна.

Наши будущие исследователи должны будут принять как данность, что осадочный чехол состоит преимущественно из отложений, которые были смыты с высоких участков рельефа (например, гор) и перемещены на низкие (скажем, дно озера или глубокого моря). Это очевидно. Так происходило, в частности, на Марсе. Но там это, по сути, свершилось в течение одного цикла, очень давно, и теперь возвышенности представляют собой эродированные зоны, а равнины — скопления смытых с гор отложений. На протяжении трех миллиардов лет, в течение которых почти не случалось событий, имевших реальные последствия, марсианские напластования остаются неподвижными. Но наша планета, подобно фениксу, продолжала обновляться, ее поверхность покрывалась все большим количеством слоев, поэтому последние 9/10 времени из 4,5 миллиардов лет своей истории Земля добросовестно фиксировала почти все периоды. Как же так вышло?

Учитывая основополагающую роль силы тяжести в управлении переносом рыхлого материала по любой планетарной поверхности, ясно, что для образования слоев требуется постоянное рельефообразование, возникновение возвышенностей и низменностей. Земля — исключительно хороший создатель рельефа, в ее распоряжении имеется множество механизмов.

Иногда механизм столь же очевиден, как простое заполнение ямы. Например, котловина озера Уиндермир в английском Озерном крае была изначально вырыта и углублена мощным напором ледникового льда. Пока что это все еще озеро, но уже сейчас оно заполняется слоями грязи, приносимой потоками, которые стекают в него со склонов окружающих холмов. Через довольно непродолжительное (в геологическом отношении) время Уиндермир целиком заполнится и превратится в участок суши. В нем может накопиться толща отложений мощностью около 50 м, а в самых глубоких местах, возможно, до 100 м.

Это ничто в сравнении с колоссальной мощностью горных напластований, образовавшихся в других регионах. В Большом каньоне видны пласты мощностью в 1 км; зрелище впечатляющее, но, при всем уважении к чувствам аризонцев, это довольно скромное достижение. Мощность напластований в древних горах Шотландии, Уэльса, Аппалачах, на Урале и в другие местах, как правило, значительно превышает 10 км и глубже, чем самое глубокое море. Мы можем обследовать еще более загадочные напластования — возьмем пример наугад — вокруг красивого, живописно расположенного городка Гальштат в Австрийских Альпах. Окружающие его отвесные, единообразно полосатые горные склоны представляют собой слоеный пирог высотой в несколько сотен метров из хорошо выраженных слоев породы. Однако каждая отдельная полоса (то есть слой мощностью около 1 м) имеет однозначные признаки того, что он образовался на мелководье, рядом с древней береговой линией. Что же произошло? Быть может, уровень древнего моря непрерывно повышался, чтобы соответствовать поверхности отложений, также повышавшейся по мере образования очередного слоя? Уровень моря в глобальном масштабе может повыситься, но мы не знаем механизма, который мог бы заставить его подняться, скажем, на 1 км.

Если море должно оставаться примерно на одном и том же уровне, значит, двигаться должна гора — почти в буквальном смысле. Немногим более 200 миллионов лет назад в том месте, где впоследствии возник Гальштат, не было никаких гор. Там плескалось мелководное море. Мелководным оно было в течение примерно 10 миллионов лет. Но затем земная кора под ним опустилась более чем на полкилометра. Однако будущий Гальштат не утонул в пучине, потому что с той же скоростью, как поверхность дна понижалась, происходило накопление илов, которые впоследствии превратились в известняки. И слои известковых отложений, нагромождавшиеся все выше и выше, отлично компенсировали опущение земной коры. Будущий Гальштат держал голову над водой. Он находился на движущемся вниз тектоническом эскалаторе. И теперь этот же самый участок земной коры снова поднимается, и вокруг нынешнего Гальштата мы можем наблюдать Гальштат древний, вернее, тысячи сменивших друг друга древних Гальштатов, которые обнажаются на этих великолепных горных склонах. Еще через несколько миллионов лет все эти древние Гальштаты исчезнут навсегда, размытые дождями и реками. Но в качестве компенсации на обозрение всем, кто окажется рядом (мы, современные люди, можем устроить себе предварительный просмотр, просто пробурив скважину под нынешним Гальштатом), обнажатся еще более древние Гальштаты.

Итак, земная кора пребывает в непрерывном движении. Для нашего повествования наибольшее значение имеют два направления движения: вверх и вниз. Или, точнее, сначала вниз, чтобы погрузить бесчисленные морские ложа, а затем вверх, чтобы вновь обнажить их в виде напластований на каком-нибудь выветривающемся горном склоне.

Наши исследователи в далеком будущем зададутся вопросом о силах, которые заставили прочную земную кору совершать эти колебательные движения. Досконально изучив свидетельства, они должны в конечном итоге прийти к тому же выводу, к которому в последнее время пришли и мы, люди: колебания земной коры — лишь незначительный побочный результат куда более радикальных перемещений земной коры, настолько необычных, что они покажутся почти неправдоподобными. Через 100 миллионов лет это может вызвать настоящее интеллектуальное замешательство, ибо поведение коры Земли — одно из чудес Солнечной системы.

Свидетельства бесспорного подъема земной коры можно наблюдать в горных цепях: Альпах, Гималаях и, вероятно, наиболее наглядно — в Кордильерах обеих Америк. Леонардо да Винчи осознал этот факт, когда обнаружил на вершине горы ископаемые морские раковины и пришел к очевидному выводу. Горные цепи. Линейная природа великих горных хребтов мира очевидна даже из названия, используемого для их описания. Ибо в действительности горы нечасто образуют изолированные массивы или разрозненные группы, как в сказках или фэнтези о Средиземье. Они протянулись по ландшафту цепями, вот почему древние путешественники и переселенцы считали, что пересекать их дьявольски сложно. Горы нельзя было просто обойти. Приходилось переваливать через них и чаще всего это означало небезопасное продвижение над головокружительными ущельями. Отважные путешественники былых времен, вероятно, проклинали горы, испытывали перед ними благоговейный трепет и вместе с тем недоумение. Почему ландшафт так резко устремляется ввысь? Откуда вообще взялись эти горы? Действительно, откуда?

В то время как трансконтинентальные путешественники прошлого преодолевали трудности, геологи прошлого тоже недоумевали. Ибо горные хребты — не просто тысячемильные цепи вершин, устремляющихся в небо. Они сильно искорежены неизвестными могучими силами. Еще до этого было замечено странное совпадение: именно там, где позже поднимались горы, на морском дне скапливались огромные толщи отложений. Когда геологи прошлого начали прослеживать скопления напластований от горных хребтов к граничившим с ними более спокойным ландшафтам, они обнаружили, что в горах слои намного мощнее, чем в их окружении. То есть, очевидно, огромное количество отложений заполняло глубокие линейные прогибы в океанах. Отложения превратились в горные породы, а позднее эти океанические прогибы по какой-то странной причине были сильно сдавлены и превратились в горные хребты. Это казалось больше, чем совпадением.

Геологи определенного возраста воспитаны на теории геосинклиналей — так называются эти прогибы, накапливающие осадочные породы. Выделяли различные виды геосинклиналей: эвгеосинклинали, миогеосинклинали, ортогеосинклинали — терминология была на редкость изощренной. Учение о геосинклиналях хорошо подходило для описания геометрического залегания пластов, составляющих горные хребты, но становилось неубедительным, когда дело доходило до вопроса о первопричинах возникновения последних. Ибо здравомыслящие и реалистичные геологи того времени не могли всерьез воспринимать идею о том, что земная кора смещалась по горизонтали куда сильнее, чем на небольшое расстояние — несколько десятков километров, — необходимое для того, чтобы смять породы, из которых состоят горы.

Разумеется, обсуждалась идея о гораздо более значительных движениях земной коры, и в ее пользу находилось до странности много доказательств. Так, береговая линия Южной Америки подозрительно соответствовала африканской. И дело не только в сходных очертаниях: практически идеально совпадало само строение континентов, линии древних горных цепей. Ископаемые динозавры этих двух континентов тоже были похожи. Поскольку никто не считал наземных динозавров хорошими пловцами, способными совершать морские путешествия на тысячи миль, вошла в моду гипотеза сухопутных перемычек (или мостов), якобы позволявших ящерам активно мигрировать между материками. Позднее эти перемычки, словно Атлантида, благополучно погрузились в океанские пучины. Схема сухопутных мостов, призванная объяснить сходство (или различие) окаменелостей, и не только динозавров, в разных частях света, все более усложнялась. По мере накопления новых знаний об ареалах распространения ископаемых животных и растений возникла потребность в целой сети исчезнувших извилистых перешейков.

Несколько геологов начала XX века были заинтригованы этой неясной совокупностью обстоятельств и задались вопросом: быть может, континенты каким-то образом сдвигались со своих мест и дрейфовали по всему земному шару, порой раскалываясь, а порой смыкаясь с другими континентами? Такое представление помогло бы объяснить распространение окаменелостей. Самым энергичным и преданным приверженцем этой идеи был Альфред Вегенер[5], в 1912 году опубликовавший книгу, в которой подробно излагал внушительную подборку фактов в защиту гипотезы континентального дрейфа.

Все согласились с тем, что точка зрения Вегенера отнюдь не лишена оснований, а проблема оказалась весьма сложной для понимания. Но гораздо сложнее было найти объяснение тому, как континенты сумели пропахать океаническую кору, чтобы затем столь впечатляюще столкнуться друг с другом. Ведь Вегенер не предложил никакого разумного механизма перемещения континентов. И к его провидческим соображениям относились либо с опаской, либо с едва сдерживаемым гневом. Невероятная гипотеза казалась научной фантастикой.

Британский геолог Артур Холмс, который приобрел профессиональную репутацию благодаря своим ранним экспериментам датирования горных пород по их естественной радиоактивности, а также благодаря блестящим научным трудам, не считал гипотезу Вегенера столь уж безумной. Он выдвинул идею механизма, способного объяснить дрейф континентов. Возможно, предположил Холмс в статье, написанной для Геологического общества Глазго, частично расплавленная мантия под земной корой всегда находится в движении, циркулируя в конвективных течениях, как густое варенье в нагреваемом снизу котелке. Земная кора может перемещаться вместе с верхней частью мантии: в некоторых местах разрываться, в других сжиматься. Некоторые из коллег-геологов Холмса признавали такую возможность, но большинство специалистов не были в этом убеждены. Ведь это же континенты! Образования колоссальнейших размеров. Перемещение их на тысячи километров — слишком большая натяжка, чтобы с ней можно было согласиться.

Доказательства того, что континенты действительно смещались, появились не благодаря каким-либо прорывам в теоретическом осмыслении или новым данным, собранным на материках. Помогли океаны. Во времена Вегенера океаны представлялись огромными темными безднами, многомильные глубины которых непроницаемее стали, таинственнее даже космического пространства. Но что бы ни таилось под глубоководным илом на дне морской пучины, считалось само собой разумеющимся, что дно это столь же древнее, как и континентальная кора, а история его насчитывает миллионы лет.

И все же имелись признаки того, что океаны в чем-то фундаментально отличаются от материков. Первые измерения гравитационного поля и эффекта земной коры под океанами показали, что она везде более плотная, чем горные породы, из которых сложены континенты. Таким образом, океанское дно — не продолжение поверхности суши, просто оказавшейся под водой; оно состоит из другого материала. К тому же океаны исключительно глубоки. Даже весьма приблизительные ранние промеры глубин, проведенные в викторианские времена, показали, что подавляющая часть земной поверхности находится на двух уровнях: в районе уровня моря, плюс-минус пара сотен метров, и примерно 5 км ниже уровня моря (глубина большей части океанического ложа). Конечно, существуют высокие горы, но они составляют лишь несколько процентов поверхности суши. В океанах же есть несколько впадин, узких желобов более 10 км глубиной. Между средним уровнем континента и средним уровнем океанического дна почти везде довольно крутой склон. Очень странно.

Все стало казаться еще более странным, когда океаны начали бороздить специально спроектированные суда и, преодолевая всевозможные технические трудности, извлекать с этих глубин буровые керны рыхлых отложений и скальных пород и исследовать осадочные толщи, покрывающие дно океана, с помощью звуковых волн. Стало очевидно, что представления о древности океанических бассейнов дали серьезную трещину. Ибо не удалось найти вообще ничего древнего. Там, внизу, все было ужасно... молодым.

Океанские ложа повсюду оказались геологическими младенцами! Если некоторые участки материков являлись согбенными старцами, возраст которых превышал 3 миллиарда лет, на дне океана едва ли можно было отыскать нечто составлявшее более 1/20 этого возраста. По сути, основная часть нынешнего океанского дна возникла значительно позднее того времени, когда динозавры, эти запоздалые дети эволюции, уже ушли в небытие. Бурение и эхолотирование океанского ложа показали, что оно состоит из тонких слоев молодых отложений, лежащих на плотных, богатых железом и магнием базальтовых породах, которые объясняли странный избыток гравитационного притяжения по сравнению с рыхлой континентальной корой, в которой преобладали кремнезем и алюминий. Кроме того, выяснилось, что, чем ближе к центральным частям некоторых океанов, тем тоньше и моложе становятся слои отложений, особенно при приближении к хребту, проходящему посередине Атлантического океана, так что сам хребет лишь слегка припорошен современными илами, покрывающими тяжелые базальтовые породы. Что же произошло?

К решающему выводу в конце концов привел магнетизм. Уже было известно, что в геологическом прошлом неоднократно происходили инверсии магнитного поля Земли между нынешним его состоянием, когда Северный магнитный полюс находился там же, где и сейчас, и противоположным, когда на месте Северного магнитного полюса оказывался Южный магнитный полюс. Некоторые породы, особенно богатые железом вулканические, такие как базальты, содержат минералы железа, которые намагничены, словно крошечные стрелки компаса, и ориентированы в том направлении, где находился Северный магнитный полюс, когда базальт еще был расплавленной магмой. Как только расплавленная магма остывает и твердеет, все эти стрелочки застывают на месте, наделяя базальт так называемой остаточной намагниченностью. Остаточная намагниченность бесчисленных стрелок компаса, заключенных в породе, обнаруживается и измеряется специальными приборами — магнитометрами, которые тянут за судами на буксире.

Магнитометр, буксируемый за судном, удаляющимся, скажем, от Срединно-Атлантического хребта, покажет, что кристаллы магнетита в базальтах океанского ложа на самом хребте направлены в сторону современного Северного полюса. Однако чуть дальше от хребта они укажут на Южный полюс, еще немного дальше — снова на Северный, еще дальше — опять на Южный. Терпеливое судно вернется к хребту, проплывет несколько сотен километров вдоль него, а затем попытается пройти параллельным профилем, чтобы посмотреть, повторится ли та же картина. Картина повторится. На самом деле магнитная карта Мирового океана полосатая, как штрих-код. Полосы параллельны срединно-океаническим хребтам и показывают...

Тут наконец всех осенило. Бывший командир подводной лодки Гарри Хесс догадался, что океаническая кора, по-видимому, возникла недавно, а молодой аспирант Фред Вайн и его научный руководитель Драммонд Мэтьюз — что магниторазведочные данные показали: океаническое ложе — своего рода записывающий прибор. В их прозорливости таились поразительные отголоски гипотезы, выдвинутой полвека назад Артуром Холмсом. На каждом срединно-океаническом хребте непрерывно производилось океанское дно, которое потом разъезжалось по обе стороны от гребня хребта, точно две симметричные друг относительно друга конвейерные ленты.

Молодость океанических бассейнов несомненна. Вполне вероятно, что этот вывод будет сделан и внеземной научной экспедицией, как только она всерьез займется сопоставлением общих физических характеристик континентальной и океанической коры Земли; ведь технологически развитые пришельцы, бесспорно, будут изучать гравитационные и магнитные свойства Земли, а также использовать подобия наших радио- и гидролокаторов. Таким образом, они обнаружат принципиальное отличие между материком и океаном еще до того, как откроют методы исследования исторических событий, закодированных в слоях (в частности, использование окаменелостей для определения геологического времени). Обнаружение полосовых магнитных аномалий им очень поможет, но свойство породы, которое показывает, что это — единообразная ориентация крошечных кристаллов магнетита, может показаться (внеземному глазу) изначально слишком невразумительным, ненаучным и потому не заслуживающим систематического анализа. Даже и без этой информации осознание того, что земные океаны постоянно раскрываются и расширяются, сразу приведет к выводам относительно поведения планеты в целом. И конечно, здесь можно сделать больше, чем один вывод.

Один из вариантов — то, что Земля расширялась, увеличиваясь в общем объеме и диаметре, в период существования сохранившихся участков океанского дна (возраст которых, как мы теперь знаем, немногим более 200 миллионов лет). Похоже на научную фантастику. Тем не менее в 1970-х годах эта гипотеза ненадолго вошла в моду у некоторых геологов, а совсем небольшая группа ученых привержена ей до сих пор, и возможно даже, еще сильнее, чем прежде. Их представления поразительны: якобы на протяжении большей части своей истории Земля была примерно вдвое меньше своего нынешнего диаметра и не имела океанических бассейнов. А затем по неизвестным причинам начала надуваться, как воздушный шарик, пока не достигла своих сегодняшних размеров, и все еще увеличивается. И если темпы предполагаемого роста сохранятся, то к тому времени, когда наконец прибудут межзвездные исследователи, диаметр Земли заметно увеличится (возможно, на 20 %), а континенты будут казаться в море океанов (если можно так выразиться) еще более изолированными.

Безумие? Что ж, экспансионисты (как называют приверженцев этой теории в странах, где она широко распространена) предложили немало доказательств в защиту своей картины мира. Например: вновь соединить друг с другом разошедшиеся континенты на Земле меньшего диаметра получится гораздо лучше (пожалуй). И если бесспорны доказательства того, что новая океаническая кора возникла (по геологическим понятиям) недавно, остается неразрешимая, по мнению экспансионистов, проблема: куда девается старая кора, ведь для поддержания постоянного диаметра Земли избавляться от нее необходимо.

Вопрос о том, куда девается старая океаническая кора, вероятно, озадачит внеземных ученых, особенно если он окажется за пределами их опыта сравнительной планетологии. Разгадка этого ребуса отнюдь не очевидна. Таким образом, они вполне могут принять гипотезу о расширяющейся Земле, по крайней мере на начальном этапе. Но недостатки этой гипотезы вскоре озадачат и их; некоторые из этих недостатков будут вытекать из сравнений с другими планетами, пусть даже только в пределах этой солнечной системы.

Потому как Земля в подобной интерпретации — единственный расширяющийся объект в своей системе, во всяком случае среди твердых планет и их спутников (когда речь зайдет о газовых гигантах вроде Юпитера и Сатурна, доказать или опровергнуть расширение будет трудно, поскольку они не обладают фиксированной системой координат поверхности). Например, у Луны и Марса твердые поверхности: древние, отчетливо видимые и картируемые; тот период времени, в течение которого Земля якобы раздувалась, они преодолели без малейшего намека на расширение. И каков должен быть механизм этого расширения? Общее уменьшение силы гравитационных полей, позволяющее плотно сжатым минеральным структурам в недрах Земли расширяться и таким образом занимать больший объем? Опять же, это явление должно было затронуть все планеты (и солнечные системы внутри галактик), а не только одну, тогда как общее снижение гравитации не лучшим образом сказалось бы на ньютоновской орбитальной механике. И, кроме прочего, существует также вопрос о влиянии на климат и системы жизнеобеспечения Земли сравнительно позднего, примерно в последние 5 % земной истории, внезапного появления океанов. Поскольку история Земли уже начнет медленно воссоздаваться, устойчивость земных экосистем в ходе такой революции неизбежно станет вызывать все больше вопросов.

Сторонники гипотезы расширяющейся Земли, возможно, полагают, что подобные вопросы выходят за рамки их проблематики и что их интересуют только те доказательства, которые они видят, а придумать всеобъемлющую теорию, которая объяснит все это, должен кто-нибудь другой. Что ж, наши будущие архивисты смогут взглянуть на эту проблему шире, и, по некотором размышлении, оставят гипотезу о единственной заметно увеличивающейся планете в пределах солнечной системы на тот крайний случай, если прочие теории окажутся несостоятельными. Это значит, что они постараются выяснить, как земной шар может избавиться от значительных количеств старой, ненужной океанической коры тихо, незаметно, не навредив при этом хрупкому и чрезвычайно уязвимому сообществу живых обитателей планеты.

Уничтожение участков земной коры — дело непростое. Тем более что «кора» здесь оказывается не просто отдельным объектом в техническом смысле, а всей породой от земной поверхности вплоть до Мохо (как геологи называют поверхность, или границу, Мохоровичича, под которой находится мантия Земли), причем толщина ее составляет около 10 км в океанах и, как правило, 30-50 км на материках. Все это вместе взятое образует так называемую литосферу, чья толщина под океанами достигает 50 км (и около пары сотен км под континентами). Литосфера лежит над другим слоем, астеносферой, физически значительно менее прочной, поскольку она находится немного ближе к точке плавления. Это большое количество породы, от которой нужно избавиться; и сделать это, не оставив на поверхности Земли никаких улик, невозможно.

Улики есть: это линейные зоны резко контрастного рельефа и повторяющихся катастрофических процессов. Ныне наиболее наглядная из них — тихоокеанское «огненное кольцо», граничащее на востоке с американскими Скалистыми горами и Андами, а на западе — с более сложной сетью, проходящей через Японию, Индонезию, Суматру. Здесь происходят землетрясения и извержения самых мощных вулканов. Породы также заметно смяты и разбиты, а некоторые из них несут следы погружения на большие глубины и последующего столь же стремительного подъема на поверхность.

В этих зонах разрушается океанское дно, и целые сегменты литосферы опускаются в недра Земли. Их спуск начинается в глубоких океанских желобах, и трудное, сопряженное с трением движение вниз сопровождается мощными землетрясениями. Континентам не нужно «пропахивать» дно океана. Напротив, они перемещаются над постоянно движущейся литосферой. Материки вечно дрейфуют, словно гигантские каменные «летучие голландцы», тогда как океанические бассейны медленно, непрерывно раскрываются или закрываются.

Таким образом, в этой радикальной модели земная кора далека от целостности. Наоборот, она, точно скорлупа Шалтая-Болтая, покрыта трещинами, отмечающими края медленно дрейфующих тектонических плит. Кора, подстилающая океаническое ложе, представляет собой просто испарину, вызванную гигантскими конвективными ячейками, в которых на глубине нескольких сотен километров медленно перемешивается раскаленное, частично расплавленное содержимое земных недр. Континенты — это накипь, которая, однажды образовавшись, неизменно остается слишком легкой, чтобы ее можно было загнать обратно в недра Земли, и поэтому им суждено подлинное бессмертие. В этом представлении о мире как об огромной, медленно кипящей сфере с подвижной внешней поверхностью, все четко согласовано.

Теперь дрейф континентов — непреложный факт. Атлантический океан, эта преграда между Европой и Северной Америкой, постоянно увеличивается, растет со скоростью человеческого ногтя. Это было обнаружено и неопровержимо доказано при помощи немыслимо точных измерительных приборов, установленных на орбитальных спутниках. Однако научная основа гипотеза тектоники плит — до сих пор остается всего лишь гипотезой. Впрочем, это в высшей степени удачная гипотеза, которую неплохо подтверждают все проводимые в настоящее время геологические наблюдения как за извержениями вулканов или землетрясениями, так и за распространением современных сообществ животных и растений.

Учитывая масштабы перемещений земной коры, это еще и удивительно плавный процесс. Правда, он ежегодно убивает людей посредством землетрясений, извержений вулканов и цунами. Но это необходимо рассматривать в определенном контексте. Срединно-Атлантический хребет, например, отмечает собой линию, где Земля буквально раскалывается на две части. Эта незаживающая планетарная рана в масштабах геологического времени характеризуется непрестанными излияниями магмы. Однако жители Исландии, существующие в масштабах человеческого времени, обитают на самой вершине этого хребта. Занимаются сельским хозяйством, рыболовством и в общем-то процветают (если, посетив эту страну, вы захотите узнать, насколько они процветают, просто попробуйте купить в Рейкьявике пиво).

Зоны столкновения тектонических плит приводят к более серьезным разрушениям. Сегодня участок Тихого океана длиной в 1000 км и шириной в 50 км уходит под Южную Америку. Целые океанские острова просто искромсаны на куски, смяты и искорежены. Это территория сильных землетрясений и смертоносных извержений вулканов. В идеале, человек не должен жить рядом с ними. Однако в перенаселенном мире у многих людей нет выбора, а вулканические почвы плодородны, поэтому сегодняшняя сытость перевешивает завтрашнюю катастрофу.

Кроме того, тектоника плит обеспечивает сухое жилище наземным существам вроде нас. Континенты, скопление отходов этого грязного процесса, вечно парят на спинах вечно движущихся плит. Не возникни на Земле тектоника плит, не было бы и континентов. Смогли бы тогда эволюционировать люди или какие-то человеко-подобные создания? Возможно, вместо нынешней популяции неуклюжих сухопутных двуногих появились бы ластоногие люди-русалки, элегантно рассекающие глубокие спокойные воды океана, охватывающего весь земной шар. Но это сомнительно. Без суши не было бы рек, а без рек не было бы широкомасштабного круговорота питательных веществ, захватывающего океаны. При подобном сценарии трудно было бы представить появление гуманоидов с жабрами. Эволюция, возможно, не продвинулась бы дальше кучки бактерий, ведущих беспощадную борьбу за жалкие крохи питательных веществ.

Это еще одна причина быть благодарными смещающимся тектоническим плитам. Благодаря своей внутренней радиоактивности Земля производит огромное количество тепла. Это тепло должно куда-то деваться. Теплопроводность не успевает справляться, просто потому что Земля слишком велика. Поэтому в почти, но не совсем твердых недрах Земли происходит медленная конвекция, которая приводит в движение вышележащие плиты, что в свою очередь дает магме регулярную возможность достигать земной поверхности и отдавать тепло.

Вообразите Землю без этого отлаженного теплообменного механизма. А впрочем, не нужно ничего воображать. Вот Венера — твердая планета размером примерно с Землю. На ней нет тектоники плит. Похоже, там эволюционировала другая, гораздо менее приятная форма теплоотдачи. Судя по количеству ударных кратеров, поверхность этой планеты насчитывает всего около полумиллиарда лет. Это необычный пример, требующий объяснения.

Кажется, полмиллиарда лет назад там что-то произошло. Это что-то было названо «омоложением» поверхности Венеры, когда планета создала себе совершенно новый ландшафт. Данный сценарий предполагает, что полмиллиарда с лишним лет назад накопившееся тепло внезапно вырвалось на поверхность в потоке лавы, затопившем всю планету. Венера в этой интерпретации была буквально вывернута наизнанку. Такое событие явилось бы серьезной неприятностью для любой недавно эволюционировавшей формы жизни, независимо от того, насколько хорошо она была адаптирована к венерианскому ландшафту, существовавшему непосредственно перед этим.

В чем разница между этими двумя космическими телами — планетарными Джекиллом и Хайдом? В значительной степени ответом на этот вопрос может являться обычная, всем знакомая вода, которой изобилует Земля. Это высокоэффективная смазка, которая помогает проскальзывать друг мимо друга даже блокам коры стокилометровой толщины. Вода на Венере давно выкипела, и эти густые клубящиеся облака — не пар, а горячая серная кислота. На сухой планете тектоника плит, по-видимому, работать не будет: слишком большое трение. И потому вместо равномерной теплоотдачи там, похоже, периодически происходит армагеддон.

Можно убедительно доказать, что мы действительно живем в лучшем из миров. Добрый доктор Панглос[6] был прав совершенно. Удивительно, как все это работает: Земля действительно идеальный механизм, уникум среди ближайших соседей и, возможно, раритет на галактическом уровне.

Так почему же, учитывая все доказательства в пользу этой модели земного механизма, которые можно было собрать, идея дрейфующих континентов так долго не приживалась? Ведь, если оглянуться назад, совершенно очевидно, что доказательства, кропотливо собранные Вегенером и его немногочисленными последователями, такими как Александр Дю Туа[7], невозможно объяснить никаким иным способом. Одна из причин — сама несуразность идеи движущего механизма, тектоники плит, с помощью которого континенты перемещаются по поверхности Земли. Как и шмель, эта гипотеза не должна была бы взлететь, однако она летает. Другой причиной, по-видимому, была страстность, с которой Вегенер и Дю Туа отстаивали свою точку зрения. Они были новообращенными. Ученые же в большинстве своем народ скептический и предпочитают не увлекаться идеями, особенно небывалыми и недоказанными. Все рассуждения, за исключением сдержанных и беспристрастных аргументов, с должным учетом возможных контраргументов, для них априори подозрительны. Один критик назвал состояние Вегенера «самоупоением». И потому подавляющее число исследователей во времена Вегенера придирались к любым недостаткам в его аргументации.

Выискать недостатки было нетрудно. Например, Вегенер первоначально приводил в качестве доказательства дрейфа континентов тот факт, что отложения ледникового периода валунные глины, пески, гравий и т. п. в Европе простирались к югу примерно на то же расстояние, что и в Северной Америке, на основании чего предполагал, что эти массивы суши разделились всего несколько тысяч лет назад. Это был вздор, и Вегенеру следовало осознать свое заблуждение. Ледниковые щиты на обоих континентах продвигались на одно и то же расстояние к югу просто потому, что управляющий ими климат на всем земном шаре функционирует в соответствии с широтными поясами. Справедливые доводы Вегенера (а их было совсем немало) оказались скомпрометированы немногочисленными слабыми аргументами.

И все же по существу Вегенер был прав, хотя обязан этим не только здравому смыслу, но и удаче. Выдвинутая им идея дрейфа континентов породила гипотезу тектоники плит, а механизмы тектоники плит отвечают за большую часть геологических процессов, включая образование и накопление отложений.

Так как же происходит в этом новом контексте активной деятельности Земли накопление слоев, передающих свое послание далекому будущему? В целом тектонические плиты земной коры могут либо раздвигаться, непрерывно формируя новое океаническое ложе, либо сталкиваться, и в этом случае одна плита должна уходить под другую; либо просто смещаться относительно друг друга, например, как две континентальные плиты по обе стороны разлома Сан-Андреас в Калифорнии. Эта структурная основа определяет положение седиментационных ловушек (участков быстрого осадконакопления) и обусловливает образование слоев, в которых зафиксирована земная история.

По-настоящему эффективные седиментационные ловушки, несколько парадоксальным образом, находятся не очень близко к границе тектонической плиты. Возьмем, к примеру, Срединно-Атлантический хребет, где происходит расширение Атлантического океана. Если проследить его ось, Исландия будет самым наглядным тому подтверждением, поскольку большая часть хребта примерно на 1 км ниже уровня моря. Исландия в настоящее время поднята так высоко, потому что оказалась прямо над фонтаном частично расплавленного вещества — так называемым мантийным плюмом, который вздымается из недр Земли на сотни километров, медленно продвигается вверх и деформирует земную кору непосредственно над собой. Части Исландии, расположенные по обе стороны центрального разлома, расходятся в стороны, к востоку и западу. В конце концов они уйдут под воду, в океанские глубины. Пока все более-менее благополучно. Две половины бывшего острова будут все больше расходиться, а затем в течение следующих нескольких десятков миллионов лет покроются толщей океанских глубоководных глин.

Эти глубоководные глины и сами могли бы поведать много удивительных историй. Но в геологическом смысле они крайне недолговечны. Им не суждено вечное странствие по океаническому ложу. И в конце своего путешествия они, как правило, вовсе не оказываются на поверхности посредством простого и плавного тектонического поднятия, сохранив связность запечатленных в них затейливых историй. В итоге океанское ложе со своим осадочным чехлом сталкивается с неподвижным объектом, таким как материк, который, обладая большей плавучестью, волей-неволей должен устоять на месте.

Океаническая кора в таких регионах вынужденно опускается вниз, образуя глубокие желоба, отмечающие линии, по которым океанское ложе уходит под континентальную кору, вечно и неизбежно пребывающую на плаву, и погружается на сотни километров в недра Земли, где любые первоначальные структуры просто разрушаются, деформируются или расплавляются до неузнаваемости. Веществу такой опускающейся плиты почти наверняка уготовано космическое небытие. Практически все заключенные в напластованиях истории здесь безвозвратно уничтожаются, подобно книгам, брошенным в топку. Быть может, некоторым из них, точно древесной стружке, выскочившей из рубанка, удастся зацепиться за склон вздымающейся горной цепи. Это — единственные уцелевшие фрагменты глубоководной океанской летописи.

Именно континенты обеспечивают основную часть по-настоящему длинной летописи напластований, уходящей в глубины земной истории. В зонах непосредственного столкновения могут накапливаться огромные мощности образований — осадочные отложения тех самых «геосинклинальных» океанических желобов. Однако по мере подъема горных цепей, обусловленного давлением в местах схождения тектонических плит, эти напластования полностью деформируются. Менее заметны, но более распространены складки, отходящие от зон столкновения плит и образующиеся вокруг растянутой области коры, где плиты раздвигаются. Здесь участки земной коры либо поднимаются, формируя возвышенности, либо опускаются, создавая крупные прогибы земной коры в ответ на давление и деформации, вызванные движением тектонических плит.

Но опустившийся участок земной коры — это не что иное, как яма на поверхности земли. А в природе ямы редко остаются пустыми. Они заполняются водой, заиливаются, в них накапливаются отложения, смываемые с близлежащих участков земной коры, которая в это время движется вверх. Упрощенно, эти колебания земной коры, по сути, представляют собой тектонические эскалаторы, которым требуются десятки или сотни миллионов лет, чтобы совершать километровые подъемы и спуски.

Британию, например, подтолкнуло расширение Атлантического океана с одной стороны и образование высоких Альп — с другой. Сто и более миллионов лет назад медленные движения Земли опустили заиленные континентальные шельфы и обширные дельты, в которых были погребены динозавры, примерно на 1 км. Впоследствии те снова поднялись. Время от времени в этих обнажившихся шельфах и дельтах (часть из них ныне называется отложениями вельдского яруса в южной Британии) на поверхности встречаются фрагменты динозавров, и удачливый геолог-изыскатель вполне может наткнуться на них.

Эти тектонические эскалаторы невероятно распространены. В сущности, трудно найти блоки земной коры, которые совсем не опускаются и не поднимаются. Суша в большинстве случаев находится на эскалаторе, едущем вверх. Разумеется, именно поэтому она и является сушей, находящейся выше моря. Но утверждение «в большинстве случаев» подразумевает довольно много исключений (которые, между прочим, гарантируют геологическое бессмертие нашего вида). Ибо участок суши может оставаться выше уровня моря не только за счет поднятия в целом, но и за счет заиления, происходящего с той же скоростью, с которой опускается фундамент земной коры. Примеры такого баланса демонстрирует большая часть великих дельтовых равнин мира: Миссисипи, Нила, Ганга — Брахмапутры, Рейна, Хуанхэ, Хонгха. Все они сегодня густо заселены людьми, эксплуатирующими их плодородные почвы и богатые водные ресурсы.

В областях, которые неуклонно опускались и где на протяжении десятков миллионов лет слой за слоем накапливались отложения, тоже действует положительная обратная связь. Чем больше осадков откладывается, тем сильнее прогибается земная кора под огромным весом дельт и заиленных прибрежных равнин. Таким образом, движущийся вниз тектонический эскалатор получает мощный дополнительный толчок. Так подготавливается сцена для непрерывного накопления слоев в этих регионах. Это своеобразная стеклянная банка, в которой замаринованы животные и растения, обитавшие на поверхности этих дельт. А также города, которые здесь были построены.

Представьте себе блок земной коры, который медленно опускается под действием тектонических сил. Он соседствует с другим блоком, скажем горным хребтом, который, напротив, поднимается. Это довольно распространенная ситуация, которую вы можете смоделировать прямо у себя в гостиной. В следующий раз, когда вы сядете на кресло-мешок с шариковым наполнителем, попробуйте надавить на одну его часть. Поверхность поддастся, но из-за смещения наполнителя соседние участки начнут выпирать. Земная кора в чем-то похожа на это кресло, поскольку применяется тот же принцип: если один участок опускается, другие, чтобы компенсировать это, должны подняться, и наоборот.

В этом компенсирующем поднятии или опускании есть нюанс, который не применим к креслу, зато применим к земной коре. Поднимающаяся земная кора под действием ветра и дождя эродируется и распадается на частицы осадка, которые реки переносят в углубление, образованное опускающейся корой по соседству. Эти отложения, накопившись до мощностей в несколько десятков или сотен метров, становятся все тяжелее (помните, как вы в последний раз пытались поднять ведро с песком?) и давят на кору, на которой лежат. Пластичная в масштабах сотен километров и тысячелетий кора просто прогибается под этой тяжестью и опускается еще ниже.

Податливость коры приводит к двум последствиям: углубляется впадина, в которой отлагается речной осадок, и, таким образом, усиливается роль этой ловушки для поступающих отложений. А механизм «надавливания на кресло-мешок» придает соседним поднимающимся участкам дополнительный импульс для движения вверх. Они, в свою очередь, еще сильнее подставляются ветру и дождю и производят еще больше выветревыемых отложений, которые вновь переносятся реками на опускающийся участок коры и еще ожесточеннее давят на него. Тем временем поднимающийся горный хребет, избавившись от всех этих тяжелых осадков, становится легче и вздымается еще выше... И так далее.

Это простой, но эффективный механизм. Перенос миллионов тонн отложений — одновременно и реакция на восходящие или нисходящие движения земной коры, и средство усиления этих движений. Данный процесс называется положительной обратной связью; образно говоря, так Земля делает из мухи слона, а потом для сохранения баланса ту лее муху превращает в крошечную мошку. И, между прочим, тем лее способом образуются мощные толщи осадочных напластований во впадинах земной коры.

Давайте подберем несколько примеров. Прекрасный образчик — дельта Миссисипи, в настоящее время являющаяся основанием, на котором построен Новый Орлеан. Дельта — не просто место, где река Миссисипи впадает в Мексиканский залив. Именно здесь все отложения, принесенные рекой Миссисипи из внутренних областей Северной Америки, выбрасываются на побережье Мексиканского залива. Эти осадочные породы приносятся стремительно и в больших объемах, их огромная масса давит на земную кору, на которой они оказываются. В качестве компенсации обширные регионы остальной Северной Америки медленно поднимаются.

Темпы роста и опускания дельты впечатляют. Та ее часть, которая выдается в залив, прирастает на несколько километров в столетие, образуя новые участки суши, тогда как за последние несколько тысяч лет накопились слои грязи и песка мощностью в десятки и сотни метров. Пространство, позволяющее накапливаться этим отложениям, возникло в результате понижения поверхности суши. Не все понижения связаны с тектоническими движениями. Отчасти они обусловлены тяжестью поверхностного осадка, который выдавливает воду из более глубоко залегающих илов, отчего последние уплотняются и их слои становятся тоньше. Так, слой мягкого, рыхлого ила на поверхности может всего на четверть состоять из минеральных частиц и на три четверти — из воды; как только он будет погребен под несколькими десятками, а затем сотнями метров более молодых отложений, большая часть содержащейся в нем воды будет вытеснена и слой уплотнится наполовину или даже более. С недавних пор за проседание суши ответственен также человеческий фактор. В последние несколько десятилетий из-под дельты Миссисипи было выкачано много воды, нефти и газа. Вследствие этого образовались подземные пустоты, которые заполняются посредством дальнейшего оседания поверхности.

Прибавьте к этому существующий прогиб земной коры под дельтой, обусловленный тяжестью наносов. В конечном результате прибрежные районы дельты Миссисипи — собственно, вся Луизиана — неуклонно и неудержимо опускаются примерно на 1 см каждый год. Это погружение будет уравновешиваться поступлением свежих отложений, которые удержат эту территорию над уровнем моря. Если скорость поступления наносов будет выше скорости оседания, то дельта будет намываться в море, если ниже — береговая линия отодвинется, море наступит на материк и затопит бывшую сушу (вернее, в случае дельты Миссисипи не совсем сушу, а в основном болото). Однако каждый отдельный слой будет погружаться все глубже и глубже.

Дельта Миссисипи — далеко не единственный пример опускающейся, заиливающейся коры, поверхности которой удается удерживаться над уровнем моря, самую малость. Существуют также дельты Хонгхи (Красной реки) во Вьетнаме, Нила, По в Италии, Ганга и многие другие. Все это крупные ныне действующие седиментационные ловушки, подкрепленные в том числе положительной обратной связью от эффекта кресла-мешка.

Примеров из геологического прошлого также множество. Собственно, это последовательности осадочных напластований, представляющие собой древние поймы, дельты и прибрежные равнины. В Британии имеется прекрасный выбор: классические древние красные песчаники — речная система возрастом 400 миллионов лет; «каменноугольные болота», возникшие 50 миллионов лет спустя; новые красные песчаники — безводные пляжи и пустыни, появившиеся еще 50 миллионов лет спустя; Вельд и соответственно вельдские отложения — широкая, населенная когда-то динозаврами дельта с бесчисленными костями и следами этих рептилий, сформировавшаяся еще через 100 миллионов лет. В США есть дельта Кэтскилла, более или менее современная древнему красному песчанику, хотя и сформировавшаяся по другую сторону прото-Аппалачей.

Каждое из этих образований представляет собой толщу осадочных пород мощностью более 1 км, а в некоторых случаях — до 10 км. И эти напластования — не что иное, как фактически бесконечная последовательность погребенных ландшафтов, наложенных один на другой. Каждый из них, будучи погребенным, сохранил свидетельства населявшей его жизни.

С другой стороны, сегодня существуют обширные территории, где эскалатор движется наверх, и такие места обречены на небытие, поскольку кора, на которой они находятся, поднимается все выше и выше, стремясь к неизбежному разрушению в результате эрозии. Мы довольно хорошо понимаем, как ведут себя современные тектонические эскалаторы. Они включают в себя большинство горных хребтов Земли, хотя в этих хребтах могут встречаться и локальные седиментационные ловушки — там, где блоки земной коры проседают, как правило, ограниченные разломами земной коры. Есть и более обширные регионы, такие как Северо-Западная Британия, поднимающаяся по мере того, как Юго-Восточная Британия и Северное море (последнее представляет собой превосходную седиментационную ловушку, функционирующую последние 100 миллионов лет) медленно опускаются.

Этот механизм работал без перерыва с тех пор, как на Земле началось тектоническое движение плит, создавшее летопись напластований, которая почти непрерывно ведется в течение четырех миллиардов лет. Из нее мы знаем, как в это время развивались океаны, атмосфера, ландшафты и жизнь (первые полмиллиарда лет земной истории, не занесенные в эту летопись, по большей части представляют собой белое пятно). В этой длинной летописи свои правила или, во всяком случае, глубоко укоренившиеся закономерности, способные помочь исследователям — нам самим или археологам будущего, которые нас откопают, — предсказывать, что и где можно сохранить.

Впрочем, существует еще один механизм: с помощью тектоники он контролирует летопись напластований, определяя, какие главы истории сохранить, а какие вычеркнуть, даже в случае, если они и были написаны. Этот механизм более изощренный, и межпланетным исследователям, которым мы отводим роль дотошного биографа нашей необычайной планеты, будет трудно распознать его деятельность, особенно на первом, первопроходческом этапе, даже несмотря на то, что по крайней мере у некоторых частей этого механизма есть великолепные внеземные детали. Позже, по мере того как инопланетные ученые будут все глубже проникать в историю Земли, действие этого механизма начнет проясняться. Итак, давайте обратимся к чудесам царства Нептуна. Нептун, эта темная лошадка, может определить окончательную судьбу большей части нашей империи.