Знание-сила 1997 № 01 (835)

И. Никитин

Фото Гарольда Эдгертона. «Отскок»

Никита Максимов

Это все-таки свершилось! Не часто случается так, чтобы в какой-либо сфере науки при жизни одного поколения ученых происходили сразу две революции. А именно такая картина складывается сейчас в области познания эволюции и внутреннего строения Земли. И если при первой революции обошлось без российских ученых, то вторая, к нашей чести, начинается непосредственно при их живейшем участии.

На каждом очередном этапе развития той или иной науки лидирующее положение и ней завоевывают концептуальные схемы, которые охватывают более широкий, чем прежде, круг фактов и дают им более удовлетворительное объяснение. В истории геологии последнего времени были две эпохальные теории — геосинклинальная и тектоника литосферных плит. В нашей стране их смена происходила весьма драматично, а порой и скандально. Российское научное сообщество не сразу восприняло построения плитотектоники — об этом в нашем журнале очень много писали Л. Л. Зоненшайн, О. Г. Сорохтии, С. А. Ушаков.

Но постепенно плитотектоническая идея овладела массами. Если сравнивать ее с геосинклинальной теорией, которая просуществовала более ста лет, то плитотектоническая парадигма довольно молода, ей всего около тридцати лет. Правда, еще в 1889 году английский пастор и талантливый физик О. Фишер изложил в своем труде «Физика земной коры» очень современную модель развития Земли, схожую во многом с положениями плитотектоники. Следующий шаг был сделан выдающимся немецким геофизиком Альфредом Вегенером, который в 1915 году опубликовал свою знаменитую гипотезу дрейфа континентов. Но только в 1968 году, когда американский геофизик В. Морган и французский геофизик Кс. Ле Пишон выделили наиболее крупные литосферные плиты и объяснили механизмы их движения по поверхности земного шара, плитотектоническая гипотеза стала обретать очертания полноценной теории. С этого момента началось бурное развитие наук о Земле, а вскоре оно стало давать уже и практические результаты. Многочисленные успехи в поиске полезных ископаемых связаны именно с нею.

Плитотектоника принесла с собой новое представление о внешних оболочках планеты: о литосферных плитах, которые — в масштабах миллионов лет — ведут замысловатый хоровод, то объединяясь в один суперконтинент, то разбегаясь в разные стороны. Горизонтальные движения плит — ведущая идея этой теории. Подобно льдинам на реке в весеннюю пору, плиты сталкиваются друг с другом, выдавливают земную твердь в виде горных хребтов и горных систем или продавливаются вглубь, образуя сверхглубокие впадины в океане. Эта могучая деятельность геологической стихии проявляется лишь краткими катастрофическими событиями: землетрясения, вулканы и прочее — мимолетные знаки процессов, длящихся сотни миллионов лет.

Но специалистам она открывается в виде гигантской системы швов между плитами, охватывающей всю планету и создавшей нынешний видимый ее облик. Африка, как считают многие специалисты, остается на своем месте последние двести миллионов лет со времени существования последнего суперконтинента Пангеи. Антарктида отплыла далеко на юг. Австралия — на восток. Атлантический рифт, раздвигающийся со скоростью одни сантиметр в год, отодвигает Северную и Южную Америку на запад, где они наталкиваются на мощное противодействие тихоокеанского разлома, в котором скорость раздвижения достигает восьми сантиметров в год.

Вся эта грандиозная картина тектонических событий, по мнению плитотектолистов, следствие процессов в мантии — в слое между твердой поверхностью планеты и ее ядром, который составляет более восьмидесяти процентов объема Земли. Возникающие в толще мантии горячие зоны выбрасывают к поверхности нагретые подвижные струи вещества, и те движут континентами, своим напором заставляют их смещаться в ту или иную сторону.

Отчасти упрощая, можно было бы сказать, что в этой схеме континенты подобны щепкам в весеннем половодье: куда несет, туда и плывут.

Минувшие десятилетия были щедры па подтверждения этой теории. Однако со временем становилось все более очевидным, что тектоника плит не может претендовать на роль всеобъемлющей, подлинно глобальной модели развития Земли. Академик РАН В. Е. Хайн считает, что тому есть три главные причины.

Первая: эта теория описывает процессы, происходящие лишь в верхних оболочках Земли, — литосфере и астеносфере. Между тем их совокупная толщина составляет лишь одну двадцатую часть среднего радиуса Земли. Воистину справедливо Сравнение литосферных плит со скорлупой кокосового ореха.

Вторая: движение плит по земной поверхности в этой теории лишь описывается, она не раскрывает механизма и природы сил, вызывающих упорядоченное перемещение плит.

И наконец, в-третьих, из нее не ясно, является ли перемещение литосферных плит процессом, который происходил на нашей планете с самого зарождения континентов.

Единственным ответом на все эти вопросы могла бы стать теория, которая, помимо литосферных плит, описывала бы внутреннее строение Земли и процессы, происходящие в ее глубинах. Своего рода синтетическая теория эволюции Земли. Однако разработка ее связана со множеством сложностей, ибо требует совместного труда не только геологов и геофизиков, но и специалистов из смежных областей — физики, химии, географии, математики. Известна не одна попытка создать подобную теорию. Но лишь в начале девяностых годов стало ясно, что назревает перелом.

Как часто бывает, первые раскаты прозвучали вовсе не из тех мест, откуда их ожидали,— из Японии. В 1994 году там вышел юбилейный, сотый номер журнала Японского Геологического общества. В этом номере, в подборке статей геологов и геофизиков, было заявлено о новой парадигме динамики Земли. Случайно ли, что это произошло именно в Японии? Вовсе нет. Япония, пребывающая в зоне активной сейсмичности, не жалеет средств ни на прикладные, ни на фундаментальные исследования жизни земных глубин. Именно благодаря этому японские геофизики достигли в последнее время блестящих успехов в области сейсмической томографии, на данных которой и основана новая парадигма. Кроме того, на взгляд Виктора Хайна, есть еще одно любопытное обстоятельство: достаточно закономерно, что новые теории рождаются не в тех странах, где получили право на жизнь предыдущие. В Северной Америке и Западной Европе тектоника плит уже пустила глубокие корни, и там, по мнению академика, гораздо труднее пробиться новым идеям.