Краткая история почти всего на свете
Шрифт:
Во Вторую мировую войну минералог из Принстонского университета Гарри Хесс был направлен на военно-транспортный корабль США «Кейп Джонсон». На борту корабля был новый сложный эхолот для облегчения прибрежного маневрирования при десантных операциях, но Хесс подумал, что его вполне можно использовать в научных целях, и никогда его не выключал, даже в открытом море и в пылу сражения. Он обнаружил совершенно неожиданные вещи. Если ложе океана, как все полагали, очень древнее, то оно должно быть покрыто толстым слоем осадочных пород, как дно рек и озер илом. Однако измерения Хесса показали, что ложе океана — это что угодно, только не сглаженная липкая поверхность из древних илистых отложений. Оно всюду изрезано глубокими ущельями, впадинами и трещинами, усеяно подводными вулканическими плоскими горами с крутыми округлыми склонами, которые Хесс назвал гайотами по имени работавшего ранее в Принстоне геолога Арнольда Гайота [174] . Все увиденное было загадкой, но надо было воевать, и Хесс отложил обдумывание на потом.
174
Арнольд Гайот (Arnold Henry Guyot, 1807–1884) — швейцарский геолог, географ и метеоролог. Одним из первых принял идею ледниковых периодов в истории Земли. Переехав в Америку, вел интенсивные метеорологические наблюдения, которые привели в итоге к учреждению Американского метеорологического бюро.
После войны Хесс вернулся к преподаванию в Принстоне, однако тайны океанского ложа продолжали занимать его мысли. Тем временем на протяжении 1950-х годов океанографы предпринимали все более и более сложные обследования океанского дна. При этом их ждал еще больший сюрприз: самый мощный и протяженный горный хребет на Земле находился большей частью под водой. Он тянется сплошными полосами по морским ложам всего мира, подобно узору линий на теннисном мяче. Если начать с Исландии и двигаться к югу, то можно дойти до середины Атлантического океана, обогнуть снизу Африку, пересечь Индийский и Южный [175] океаны и чуть ниже Австралии под углом войти в Тихий океан, пересечь его в направлении Южной Калифорнии, повернуть затем вдоль западного побережья Соединенных Штатов и добраться до Аляски. Время от времени его наиболее высокие пики возвышаются над водой в виде острова или архипелага, например, Азорских и Канарских островов в Атлантическом океане, Гавайских в Тихом, но в большинстве случаев они невидимы и похоронены под тысячами метров соленой воды. Если сложить вместе все его отроги, система в целом протянется на 75 тысяч километров.
175
В англоязычной традиции принято выделять Южный океан, омывающий Антарктиду. К нему относят южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов.
Кое-что об этом уже было известно раньше. Те, кто в XIX веке прокладывал по дну океана кабели, судя по их поведению, знали о существовании в середине Атлантического океана горных образований. Однако наличие хребта, сплошного от начала до конца, явилось сногсшибательной неожиданностью. Более того, в нем существовали физические аномалии, которые невозможно было объяснить. Посередине атлантической части хребта расположился рифт — разлом земной коры — шириной до 20 километров на всем 19-тысячекилометровом протяжении. Создавалось впечатление, что Земля лопается по швам, подобно скорлупе ореха. Это была нелепая, вызывающая тревогу картина, но от фактов не отмахнешься.
Затем в 1960 году изучение кернов показало, что ложе океана у хребта в середине Атлантики довольно молодое, а к востоку и западу от него постепенно становится более старым. Гарри Хесс, рассматривая это явление, понял, что это может означать лишь одно: по обе стороны срединного разлома образуется новая океаническая кора, и, по мере появления свежей коры, она выталкивается в стороны. Ложе Атлантики фактически представляет собой две конвейерные ленты — одна несет кору в сторону Северной Америки, другая — в сторону Европы. Процесс этот стали называть спредингом морского дна.
Когда кора достигала конца пути на границе с материками, она снова погружалась в глубь Земли. Этот процесс называется субдукцией, пододвижением одной тектонической плиты под другую. Субдукция объясняла, куда деваются осадочные породы. Они возвращаются в недра Земли. Этим также объяснялось, почему ложе океана повсюду сравнительно молодо. Нигде не находили пород старше 175 миллионов лет, что было загадкой, потому что породы, составляющие материки, часто насчитывали миллиарды лет. Теперь Хесс смог понять, почему океанические породы существовали ровно столько, сколько им требовалось, чтобы достичь берега. Это была великолепная теория, объясняющая множество вещей. Хесс обстоятельно развил свои доводы в важной статье, которая почти всюду была проигнорирована. Бывает, что мир просто не готов к новым глубоким идеям.
Между тем двое исследователей, независимо друг от друга, обнаружили удивительные вещи, обратившись к одному любопытному факту из истории Земли, который был известен уже несколько десятков лет. В 1906 году французский физик Бернар Брюн обнаружил, что магнитное поле планеты время от времени меняет полярность и что свидетельства таких переполюсовок навсегда фиксируются в определенных горных породах в момент их зарождения. Конкретно, крошечные вкрапления железной руды в породах указывают туда, где находились магнитные полюса во время их формирования, и потом неизменно указывают это направление после остывания и затвердевания пород. По сути, они «запоминают», где во время их образования находились магнитные полюса. Многие годы это было просто диковинкой, но в 1950 году Патрик Блэкетт из Лондонского университета и С. К. Ранкорн из Ньюкасльского университета, изучая магнитные структуры древних британских горных пород, были поражены, обнаружив, что те указывали, что в отдаленном прошлом Британия, словно сорвавшись с якоря, повернулась вокруг собственной оси и продвинулась на некоторое расстояние к северу. Более того, оказалось, что если положить рядом карты магнитных структур Европы и Америки, относящиеся к одному периоду, они совпадают, как две половинки разорванного листа бумаги. Что-то сверхъестественное! На их открытия тоже не обратили внимания.
Двоим ученым из Кембриджского университета, геофизику Драммонду Мэтьюсу и его аспиранту Фреду Вайну наконец удалось связать все нити вместе. В 1963 году, пользуясь результатами магнитных обследований ложа Атлантического океана, они убедительно показали, что спрединг морского дна происходил в точности так, как предполагал Хесс, и что материки также находятся в движении. Одновременно к такому же заключению пришел один невезучий канадский геолог, которого звали Лоренс Морли. Но он не мог найти никого, кто бы издал его работу. Редактор «Журнала геофизических исследований» с принесшим ему известность снобизмом ответил: «Подобные домыслы могут служить предметом забавных разговоров за коктейлями, но вряд ли годятся для публикации на страницах серьезного научного издания». Позднее один из геологов сказал по этому поводу: «Возможно, это самая значительная работа в области наук о Земле, которой когда-либо было отказано в опубликовании».
Как бы то ни было, время для идеи подвижной земной коры наконец пришло. В 1964 году в Лондоне под эгидой Королевского общества был организован симпозиум с участием большинства самых важных фигур в данной области, и обнаружилось, что все они до единого вдруг оказались сторонниками этой теории. На встрече было решено, что Земля представляет собою мозаику из взаимосвязанных сегментов, многообразные величественные столкновения между которыми определяют по большей части динамику поверхности планеты.
Термин «дрейф материков» был довольно скоро отвергнут, когда поняли, что в движении находится вся земная кора, а не только материки. Но для того, чтобы устоялся термин для обозначения ее отдельных частей, потребовалось время. Сначала их называли «блоками коры», а иногда «каменной отмосткой» (paving stones). Но так продолжалось не позднее 1968 года, когда в «Журнале геофизических исследований» появилась статья трех американских сейсмологов, где эти куски получили название, под которым они с тех пор известны, — плиты. В той же статье была названа и новая наука: тектоника плит.
Старые идеи умирают с трудом, и не все поспешили принять новую захватывающую воображение теорию. В самом популярном и влиятельном учебнике геологии «Земля» почтенного Харолда Джеффриса [176] еще в 1970-е годы, как и в первом издании 1924 года, настойчиво утверждалось, что движения плит физически невозможны. В нем в равной мере отвергались конвекция и спрединг морского дна. А в опубликованной в 1980 году книге «Бассейн и горная система» Джон Макфи отмечал, что даже в это время каждый восьмой американский геолог не верил в тектонику плит.
176
Харолд Джеффрис (Harold Jeffreys, 1891–1989) — британский математик, геофизик и астроном. Выдвинул идею о том, что Земля обладает жидким ядром. Разработал байесовский подход к понятию вероятности, в котором вероятность утверждения оценивается по степени уверенности в нем.