Знание-сила 1997 № 01 (835)

Коллектив авторов

Срединио-Атлантический хребет образовался на месте восходящего потока, который двести миллионов лет назад раздробил последний по времени суперконтинент Пангею и разнес в стороны существующие ныне континенты. С каждым следующим миллионом лет восходящий поток под Атлантикой будет все больше и больше, пока не достигнет таких размеров, что заставит континенты — Африканский и Евразийский на востоке и Американские на запале — частично перекрыть Тихий океан. Именно на азиатской окраине нынешнего Тихого океана возможно через шестьсот миллионов лет образование нового суперконтииента (рисунок 7).

Оказывается, данные Трубицина, Рыкова и плитотектоники хорошо уживаются вместе. Но...

Глобальный процесс подъема и опускания вещества в мантии в своем частном проявлении приводит к перемещению плит, так сказали бы плитотектонисты, ставя во главу угла процесс. Одна ко, на взгляд российских ученых, это не так. Именно континенты, перемещаясь по планете, вспарывают ее недра до самого ядра. Именно они управляют процессами возникновения или затухания потоков из самых глубин мантии. Не будь на Земле континентов, не было бы того целостного и упорядоченно действующего механизма, который наблюдается на самом деле.

С другой стороны, движение континентальных плит строго закономерно, и, однажды возникнув, они неминуемо должны были вновь и вновь образовывать суперконтиненты, чтобы затем расходиться в разные стороны. Эта предначертанность геологической истории Земли стала понятна только сейчас в результате работы Валерия Трубицина и Виталия Рыкова. Количество континентов, их форма и размеры могли быть различными, но однажды образовавшись, они тем самым предопределили дальнейшую тектоническую судьбу планеты.

Конечно, еще должно пройти время до создания моделей, в которых реальные материки двигаются по сфере, но уже сейчас ясно, что работа, выполненная впервые в мире российскими учеными,— начало революции в наших представлениях о динамике развития Земли. Лед тронулся, и наши соотечественники были тому причиной. •

Неизбежная простота

На этой странице и следующем развороте представлены результаты последовательного выполнения компьютерной программы российских ученых. Взяв для начала ячейки Бенара, возникающие при нагревании вязкого вещества, в которых существуют восходящие потоки — красный цвет и нисходящие — синий цвет, они наложили на них две «щепочки») — условно континенты.

Ученые исходили из того, что существуют три уравнения, описывающих процесс тепловой конвекции, а перемещение континентов подчиняется уравнениям движения твердого тела Эйлера. Итого получилась система из шести уравнений, результат решения которых не зависит ни от каких гипотез. Как вы видите, континенты то сближаются, то расходятся. Но самое интересное и важное то, что происходит под ними. Материки меняют всю существовавшую систему конвекции и начинают влиять на потоки вещества вплоть до самого ядра. (Ученые в этой модели растянули всю мантию и не учитывали ее неоднородность.) И даже несмотря на такие грубые допущения, модель на разных своих стадиях совпадает с наблюдаемой картиной. Например, последний кадр — это практически реальный разрез через Тихий океан с огромным грибом восходящего красного вещества, который очень похож на тот, который получили японцы. По его краям отчетливо видны две синие зоны, в которых под разными углами вещество затягивается в глубь Земли. Самое удивительное, что именно под такими углами эти зоны и существуют в природе, и пока никто не смог объяснить, почему под Евразией (она слева) наклон зоны субдукции восемьдесят градусов, а под Америкой почти горизонтальный. Никто, кроме Трубицина и Рыкова.

Однако совпадение результатов программы с реальной геологической ситуацией — лишь первый итог. Самое потрясающее, что впервые удалось доказать влияние континентов на всю мантию Земли вплоть до ядра. Эти по земным масштабам достаточно скромные образования осуществляют как бы некий цикл, часть из которого здесь представлена. Сначала они сходятся, как бы усаживаясь на поток холодного вещества и — в конце концов — «накрывают» его. Затем срабатывает своеобразный эффект «клапана»: ранее холодное нисходящее вещество начинает нагреваться, становится легче и в результате на его месте возникает горячий восходящий поток, который и раскалывает своего «прародителя».

Любопытно, что ученые доказали для Земли своеобразный закон неизбежности. Его можно сформулировать так: при условиях, которые существовали на Земле после ее образования, взаиморасположение структур Атлантического и Тихого океанов должно быть именно таким, как на современной Земле. Размер и число континентов, конечно, могли быть другими, но ситуация, когда при движении континента у него сзади «Атлантический океан» (который гонит его прочь от себя), а спереди — «Тихий океан» (чьи зоны субдукции его притягивают), уже закономерна.

ФОКУС

Паровые двигатели микромира

Когда косые лучи предзакатного солнца наконец проникли в комнату, она постепенно начала заполняться жизнью. Первым зашевелилось странное создание, чем-то напоминающее гигантского муравья. Поводя длинными антеннами-усиками и неуклюже подергиваясь, оно потащило свое тело по гладкой поверхности стола. Неожиданно ему чуть ли не на голову откуда-то свалилось еще одно необычное существо тщедушного вида и стало предпринимать отчаянные попытки принять вертикальное положение. Три примостившиеся на противоположном краю стола металлические «бабочки», попав под луч света, начали медленно складывать и раскрывать свои красивые крылья. Тем временем на другом углу робот-убийца «Тэрбот-2» мертвой хваткой вцепился в какое-то подвернувшееся электронно-механическое создание.

«Тэрбот-2 — мой самый совершенный хищник, он способен буквально отрубить голову любой другой твари»,— комментирует происходящее хозяин этого странного зверинца, сотрудник Лос-Лламосской атомной лаборатории Марк Тидден. Им созданы и хищник, и его жертва, и упомянутый «муравей» семисантиметрового роста, и еще около семидесяти странных минироботов.

Причем «строительным» материалом стали детали весьма обыденных устройств: сломанных часов, раздавленных портативных магнитофонов и даже поздравительных открыток, в которые в Америке часто теперь вделывают микрочипы.