Александр Гангнус - Тайна земных катастроф

Иерархия больших и малых кругов обращения, циркуляции определяет лик нашей Земли. Все подчинено этим колесам обращения, круговоротам, хотя в целом эволюция планеты однонаправлена, необратима. И здесь нет никакого парадокса: рост континентов, внутреннего ядра Земли, развитие жизни необратимы, ибо степень развития этих процессов, степень структурной сложности нашего мира прямо определяются естественным ходом земных часов, числом кругов обращения вещества (ундаций) во внутрипланетных циркуляциях.

Пять ступеней этой иерархии, пять рангов ундаций вещества планеты постулировал виднейший геолог и геофизик ван Бемеллен, тот самый, что писал о "релятивистском" подходе к описанию и объяснению структурной эволюции.

"Геологическое развитие Земли — это результат громадной по масштабам и очень сложной цепной реакции", — пишет ван Бемеллен. Эта реакция, по его мнению, состоит как бы из двух этажей масштабности.

Первый, первичный этаж — это физико-химические реакции. Они направлены к установлению равновесия в субмикроскопических сферах. Эти реакции — радиоактивный распад, всякие фазовые переходы, тепловые взаимодействия, чисто химические реакции, кристаллизация и перекристаллизация. Но, устанавливая равновесие на своем этаже масштабности, физико-химический процесс неизбежно нарушает равновесие на другом, "мегаскопическом" уровне. Гравитационное равновесие на планете, стремящейся принять форму капли, в разрезе строго разделенной на слои все возрастающего к центру удельного веса.

Когда это равновесие нарушается, колесики земной титанической машины запускаются. Перемещаются континенты, погружаются в мантию литосферные плиты, проскальзывают вдоль пластичных слоев разные земные оболочки. Ядро, например, явно вращается относительно всей остальной Земли с востока на запад, — а мантия, возможно, проскальзывает в том же направлении по астеносферному слою относительно твердой "кожуры" планеты — литосферы. Все эти процессы (их можно назвать первичными тектоническими, со всей свитой вторичных тектонических и геологических процессов), в свою очередь стремясь к равновесию, вносят элемент неравновесия в первую, физико-химическую сферу. Так и идет эта общая цепная реакция, раскручивая обороты то сильнее, то слабее, сопровождая и косвенно, возможно, вызывая вспышки жизни на Земле и великие вымирания, циклы горообразования и образования месторождений полезных ископаемых...

Когда в кулуарах геологического или сейсмологического совещания сталкиваются фиксист и мобилист, в яростном споре обязательно прозвучат малопонятные непосвященным слова: "вязкость", "пластичность"... Снова и снова возникает старое недоразумение. Вегенер понимал эти слова буквально, по-ньютоновски, и полагал, что континенты просто плывут по расплавленному подкоровому субстрату. Сейсмология положила конец представлениям о расплавленном субстрате. Все слои планеты, кроме внешнего ядра Земли, проводят как продольные, так и поперечные сейсмические волны. А поперечные волны могут идти только через твердое тело. Это было одним из сильнейших возражений против мобилизма и против любых представлений о "течениях" в мантии, о "ячейках конвекции" и т. д. Но уже Б. Б. Голицын, прекрасный физик, хорошо понимал, что с представлениями обыденного здравого смысла, с физической моделью вязкости "по-ньютоновски" в мантии делать нечего.

Голицын писал: "...благодаря тем громадным давлениям, которые господствуют на таких глубинах, вещество магмы (так в те времена называли подкоровое вещество. — А. Г.) но представляется нам в жидком состоянии, а является скорее телом пластическим, тягучим, чем-то средним между жидкостью и твердым телом (например, как смола, которая с течением времени может течь как настоящая жидкость)".

Пример со смолой стал классическим. Именно твердый вар и еще лед, которые при ударе рассыпаются как хрупкое вещество и, кстати, отлично проводят поперечные волны, на долгие годы стали иллюстрацией представлений о "твердой жидкости": и вар, и лед текут вполне заметно.

И только недавно эти интуитивные представления стали оформляться в математические и физические категории. Выяснилось, что при давлениях и температурах, характерных для земных недр, мантия становится "неньютоновской". Это и есть то, что Бемеллен называет релятивистской геомеханикой, перекидывая мостик между двумя "неньютоновскими" революциями в науке — в физике и в науках о Земле.

Итак, упругая, как сталь, мантия течет. Скорости этого течения примерно соответствуют максимальным скоростям взаимного перемещения плит на лике Земли — около 10 сантиметров в год. Чтобы замкнулась ячейка циркуляции среднего масштаба (то, что Бемеллен называет геоундациями), то есть чтобы атом вещества прошел полный путь от срединного хребта до ближайшей островной дуги типа дуг Мексиканского залива, а потом вернулся обратно, к Срединноатлантическому рифту (учтем еще, что в прошлом расстояние между дугой и рифтом было меньше, а скорости расширения больше: океан-то расширяется все медленнее), достаточно каких-нибудь 30-50 миллионов лет. Для мегаундаций, то есть замыкания грандиозных "колес" циркуляции, двигающих Америкой, Австралией, Индией, Африкой, плитами Тихого океана, время полного возвращения "на круги своя" — 100-150 миллионов лет. Это значит, что вещество, входившее в состав песчинок на океаническом дне где-то в юрском или меловом периоде, может, побывав в мантии и пройдя там через цепь реакций, снова появиться на поверхности и оказаться сейчас в песке одного из островов, затерянных в просторах океана.

Это значит, что новая глобальная циркуляционная тектоника впервые в истории науки дала геологам средство сверхдолгосрочного прогноза. Просто продолжая нынешние движения плит на ближайшие миллионы лет, мы уже можем нарисовать достаточно уверенную карту будущего расположения материков и океанов. Учитывая взаимодействие циклов-ундаций, можно попробовать предсказать и еще дальше, ответить, например, на вопрос, соберутся ли снова в ближайшие 150-200 миллионов лет материки в единую новую Пангею или нет, каков будет тогда климат и как расположатся месторождения еще не родившихся полезных ископаемых? И хорошо бы эти наши прогнозы было кому к тому времени сверить с действительностью!

Мир идей в науках о Земле... Было бы неправильным представлять его себе так: вот есть теория, она консервативна, ложна, ей на смену приходит новая, правильная. Далека от полноты, на мой взгляд, хотя и ближе к истине, и такая модель взаимоотношений идей: вот две точки зрения, старая и новая, в противоборстве победит, конечно, новая, но возьмет лучшее от старой.