Том Джексон - Взламывая планету Земля

В начале 1900-х годов два физика, Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди, доказали, что радиоактивность — это процесс распада нестабильных атомов, высвобождение энергии и материала и образование новых элементов. (Элемент — это вещество с определенной структурой атомов. Радиоактивность меняет эту структуру, поэтому один элемент преобразуется в другой.) Резерфорд и Содди доказали невозможность предсказать радиоактивный распад отдельных атомов. Однако они придерживались схемы полураспада, что означает, что время, необходимое для распада половины радиоактивного материала, — величина постоянная. Сегодня мы знаем о крайне нестабильных радиоактивных веществах, период полураспада которых составляет миллионные доли секунды, хотя в породах чаще встречаются торий и уран, у которых период полураспада измеряется миллионами лет. Если вы знаете первичное количество этих металлов — сколько их было при формировании породы, — тогда по их количеству в текущий момент можно будет узнать возраст этой породы.

Артур Холмс доказал, что в более древних породах радиоактивного материала меньше.

Некоторые исследователи пытались измерить радиоактивный распад по количеству присутствующих альфа-частиц — небольших заряженных частиц, отделяющихся от атомов при распаде. Однако проще воспользоваться цепочкой распада. Например, радиоактивный уран, прежде чем достичь стабильной формы свинца, распадается на несколько крайне нестабильных атомов и дочерние продукты, такие как радон, радий и полоний. Американский химик Бертран Болтвуд был первым, кто применил этот подход. Он сравнил соотношение урана и свинца в горных породах, чтобы определить их возраст, и предположил, что некоторым из них 500 млн лет. В 1911 году британский исследователь Артур Холмс обнаружил породы возрастом 1,6 млрд лет. В 1927 году он откорректировал эту цифру до 3 млрд лет. В 1950-е годы понимание цепочек радиоактивного распада привело к тому, что ученые смогли определить возраст метеоритов — 4,55 млрд лет: это возраст Земли и Солнечной системы.

Минералы циркона — старейшие на Земле. Некоторым кристаллам больше 4 млрд лет.

Когда первые точные карты мира стали широко доступны, многие люди заметили одну и ту же вещь — части суши идеально подходили друг другу, как кусочки паззла. Это наблюдение привело к великому предположению.

Первые карты мира, на которых материки приобрели максимально точные для того времени очертания, появились в конце XVI века. Многие детали на картах все еще основывались на домыслах и заблуждениях — особенно в Арктическом и Антарктическом регионах и на восточном побережье Тихого океана, территории, слабо исследованной европейцами. Однако Атлантический океан и его побережья были хорошо изучены. С момента создания первого атласа Авраамом Ортелием люди стали задаваться вопросом, почему Атлантическое побережье Южной Америки и Африка так хорошо подходят друг другу. Авраам Ортелий даже предположил, что Америка «оторвалась от Европы и Африки… этому способствовали землетрясения и наводнения. Следы разрыва обнаруживаются, когда кто-нибудь берет карту мира и тщательно рассматривает побережья».

Столетие спустя Александр фон Гумбольдт имел схожие взгляды. Примерно в то же время Чарльз Лайель, многое сделавший для того, чтобы геология стала главной наукой в 1830-х годах, сформулировал общий вывод: «Следовательно, континенты, хоть и постоянны для целых геологических эпох, полностью меняют свое местоположение с течением времени».

Однако новое поколение геологов XIX века оставило без внимания идею постоянно меняющейся поверхности планеты. (Только представьте сколько времени это займет!) Главный сторонник идеи о неподвижности материков Джеймс Дана, вслед за «Руководством по минералогии», в 1863 году выпустил «Руководство по геологии». В этой книге он заявлял: «У континентов и океанов есть свои очертания или формы, сформированные еще в далекие времена». Эта точка зрения стала известна, как теория фиксизма, и с учетом веса Даны в научной среде было тяжело с ней поспорить. Лучшим доказательством постоянства служил континентальный шельф, который образовался из осадочных пород, намытых реками с суши. Его бы не существовало, если бы континенты находились в движении.

Книга «Зрелище круга земного», которая считается первым атласом мира, была опубликована в 1570 году географом Авраамом Ортелием в Бельгии. Ортелий сделал описания представленных земель, но сам создал только несколько карт. Книга представляет собой сборник из 53 упорядоченных по континентам карт, составленных другими маститыми картографами. Карта все еще включала абстрактную Неведомую Южную Землю вместо Антарктиды. Интересно, что этот континент был показан отклоненным к северу между Индийским и Тихим океанами и покрывал область современной Австралии. За 40 лет до того, как этот островной континент стал известен европейцам в XVII веке, картографы уже предполагали, что там что-то есть.

На рисунках Альфреда Вегенера схематично показано, как некогда континенты были единым массивом суши (слово «Пангея» означает «вся Земля»), а потом они разошлись, заняв места на современной карте мира.

Более старая идея, конкурирующая с теорией фиксизма, получила название «дрейф материков». Согласно этой теории, Атлантический океан сформировался, когда Америка откололась от Африки и Азии, и все континенты мира медленно перемещаются и меняют форму. Теорию приписывают немецкому метеорологу Альфреду Вегенеру, который ввел термин «дрейф материков» в 1912 году. В последующие годы он продвигал эту идею, черпая доказательства в соответствующих ископаемых находках, сопоставляя геологические пласты пород. Все указывало на то, что в какой-то момент далекого прошлого все семь современных континентов были объединены в один. С момента раскола континентов начинаются различия в окаменелостях и слоях пород. Вегенер назвал этот единый сверхконтинент Пангеей и окружил его Панталассой — единым сверхокеаном. Это созвучно с более ранними идеями Эдуарда Зюсса, который, используя те же аргументы, предположил существование южного суперконтинента Гондваны, отделенного от северного континента Лавразии океаном Тетис. Оба были правы: около 200 млн лет назад Пангея раскололась на Гондвану и Лавразию. Однако возникал вопрос: как может дрейфовать сплошная твердая земля? Вегенер считал, что массив суши может перемещаться по морскому дну за счет центробежных сил вращения Земли. Истина, открытая в 1960-е годы, внесла ясность.