Знание-сила, 1999 № 09 – 10

Но перейдем от революционной терминологии к геологической. Факт, что Земля круглая, усваивался и доказывался в свое время с очень большим трудом, следующее «откровение» об оболочках внутри Земли- коре, мантии и ядре было принято совсем легко. Сложнее дело обстояло с движением плит по поверхности Земли. За почти тридцать лет и эти идеи о том, что верхняя твердая земная оболочка (литосфера) разбита на систему плит, были приняты и поняты многими. Но опубликованные в 1994 году работы японских геофизиков прозвучали как гром среди тихой заводи специалистов. Мантия – слой между твердой поверхностью планеты и ее ядром, занимающий больше восьмидесяти процентов объема Земли, предстала в виде сложной и целостной системы горячих (восходящих) и холодных (нисходящих) потоков вещества.

Причем это были не модельные расчеты, а результаты, полученные в ходе просвечивания Земли сейсмическими волнами. Конечно, и в этих моделях были свои недостатки, но картина плавно переходящих друг в друга сфер стала разрушаться.

Однако, зафиксировав такую статичную картину строения Земли, сделав моментальный снимок ее недр, японским ученым, равно как и многим другим, не удалось объяснить механизмы их формирования и развития. И стало понятно, что имеющиеся теории не слишком хорошо уживаются с новыми фактами. В научном мире возникла своеобразная пауза.

Валерий Трубицын и Виталий Рыков не стали строить гипотезы, позволяющие примирить новые факты с уже имеющимися, – они начали разрабатывать с нуля математическую модель, описывающую конвекцию в мантии Земли с учетом влияния на нее океанической литосферы и дрейфующих континентов.

Наглядный результат их сложной и долгой работы до смешного прост – это компьютерная программа, выдающая последовательность разнообразных цветных двумерных картинок, на которых происходит перемещение нескольких модельных континентов и вещества мантии под ними.

Сложнее с «идеологическими» выводами из сделанной работы.

Известно, что с момента рождения на Земле континентов примерно через каждые восемьсот миллионов лет на нашей планете возникали единые суперконтиненты. Раньше было ясно, что конвекционные потоки в мантии перемещают континентальные плиты по земному шару, но механизм, который заставляет их собираться с такой периодичностью, оставался загадкой, и считалось, что это результат очень большого числа взаимодействующих хаотических процессов. Российские ученые выяснили, что это «нечто» есть сами континенты. Сами континенты управляют сложной динамикой в недрах Земли, играя «на клавишах» восходящих и нисходящих потоков вещества в мантии. Вновь возникающий мощный нисходящий поток, как воронка, затягивает вещество вглубь Земли и одновременно сбивает в кучу континенты. Но стоит заткнуть эту воронку твердой пробкой из континентов, как примерно через двести миллионов лет мантия под ними нагреется и, вместо нисходящего холодного потока» здесь возникает поток восходящий и горячий. Он, в свою очередь, разбивает единый суперконтинент и разносит образовавшиеся его части в разные стороны, пока вновь, через сотни миллионов лет, на другим месте не начнет действовать воронка нисходящего потока.

Такова схема общепланетарного цикла перемещения вещества и континентов по Трубицыну и Рыкову.

Не будь на Земле больших континентов, земная кора состояла бы из разномасштабных осколков океанической питосферы, хаотично плавающих и поглощаемых мантией.

С другой стороны, движение твердых континентов подчиняется строгим закономерностям, и, однажды возникнув, они неминуемо должны были вновь и вновь образовывать суперконтиненты, чтобы затем расходиться в разные стороны. Эта предначертанность геологической судьбы Земли стала понятна только сейчас, в результате работ Валерия Трубицына и Виталия Рыкова. Количество континентов, их форма менялись в процессе их столкновений, но однажды образовавшись, они не могут изменить свою судьбу, отправившись в бесконечное путешествие по поверхности Земли.

Итак, на примере этой двумерной модели ученым стали понятны самые общие принципы функционирования «динамо- машины» внутри Земли. Однако в первых

ПУТЕШЕСТВИЕ ВГЛУБЬ ЗЕМЛИ

На этих рисунках представлены разрезы современной Земли – на уровне 50, 300,700 и 2800 километров. Цвета синий-зеленый-белый-желтый-серый- красный-фиолетовый-коричневый присвоены веществам со все возрастающей температурой.

Что прежде всего обращает на себя внимание?

Огромные холодные плюмы – скопления вещества на уровне 300 километров под Гренландией, Сибирью и Африкой. Не очень ярко обозначена линия срединно-океанического хребта в Атлантике горячим веществом. Огромные, раскаленные поля в Тихом и Индийском океане. Причем по сравнению с уровнем 50 километров заметно расползание этих полей по площади.

На уровне же 700 километров все несколько успокаивается. Остаются холодные плюмы под Сибирью (вот какой огромный) и Африкой. Причем последняя приобретает еще один. Появляется холодное вещество под Америками, исчезает под Грен ладней. Горячие поля под океанами сходят на нет, превращаясь просто в островки разогретого вещества, а под Индийским океаном вообще появляется холодное вещество. И наконец, картина на границе мантия – ядро (2800 километров) – холодное вещество все больше «завоевывает» площади. Из горячих полей остается только Атлантический и Тихоокеанский.

В БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ

Последовательность цветов – температур на этой серии картинок такая же, как и на левой серии.

А срезы отвечают возрасту – через 30 миллионов лет, 125 миллионов и 1 миллиард 360 миллионов лет.

Будущее на первый взгляд не так уж страшно, как могло показаться. По крайней мере, 125 миллионов лет все материки мало того, что сохранят свои очертания, они еще не сильно переменят местоположение (Атлантика продолжает расширяться). Правда, в этой модели учеными был задан принцип жесткости континентов, который не позволяет им развалиться на маленькие части. Такие расчеты сейчас уже начались, но пока не ясно, разорвется ли Евразия по линии Индия – Байкал, Африка – по линии африканского рифта, 35~й меридиан. Северная и Южная Америка, видимо, не претерпит существенных изменений.

Горячие потоки двигают континенты, сдвигая, сбивая их в единый материк, который потом разваливается на очередные мелкие составляющие.

Предыдущие суперконтиненты возникали: 2,6- 2А миллиарда лет назад – Моногея, 1,8 миллиарда – Мегагея, 1 миллиард – Мезогея, 200 миллинов лет назад – Пангея.