Карта, которая говорила сама за себя
Любой, кто хоть раз внимательно смотрел на карту мира, замечал одно и то же: западный берег Африки и восточный берег Южной Америки совпадают по форме так, что их хочется сдвинуть и соединить. Это не иллюзия и не случайность — и именно так выглядит открытие, которое для понимания истории Земли значит столько же, сколько теория эволюции для биологии.
Первым, кто записал это наблюдение, был Фрэнсис Бэкон. В 1620 году он опубликовал в «Новом органоне» замечание о сходстве береговых линий — без объяснения, просто констатацию факта. Почти сорок лет спустя, в 1658 году, аббат Ф. Пласе предположил, что оба материка некогда были единым целым и разделились после всемирного потопа. Это объяснение европейская наука приняла с готовностью, потому что оно укладывалось в библейскую картину мира.
Настоящее объяснение пришло позже и было встречено значительно холоднее.
Метеоролог с геологической идеей
Альфред Вегенер был метеорологом. Не геологом, не геофизиком — метеорологом. В академической науке начала XX века это имело значение: человек не из своей области, занявшийся чужой проблемой, по умолчанию воспринимался с подозрением. Особенно если его выводы противоречили устоявшимся представлениям.
Вегенер потратил пять лет на сбор материала из геологии, географии и палеонтологии, и в 1915 году опубликовал книгу «Происхождение материков и океанов». Главный тезис был следующим: около 250–200 миллионов лет назад на Земле существовал единый материк — Пангея, что буквально означает «вся земля» по-гречески. Вокруг него плескался единый океан, Панталасса («всё море»). Под действием сил вращения Земли Пангея раскололась на блоки, которые стали расходиться по более плотной базальтовой мантии — как льдины на реке, но в масштабе геологического времени.
Реакция коллег была недвусмысленной: «дикая фантазия». Возражения были трёх видов. Первое: никаких наблюдаемых перемещений материков наука не фиксирует. Второе: Вегенер не смог объяснить движущую силу дрейфа — предложенные им ротационные силы вращения Земли оказались при расчётах слишком слабыми. Третье, неформальное: метеоролог берётся рассуждать о геологии планеты за несколько сотен миллионов лет — это само по себе выглядело дерзостью.
Вегенер не отступил. В 1930 году он отправился в Гренландию — в очередную экспедицию в поисках новых данных. Там он погиб. Ему было пятьдесят лет.
Сорок лет посмертного ожидания
Признание пришло через четыре десятилетия. На Токийской объединённой океанографической ассамблее — уже в 1960-х годах — гипотеза дрейфа материков была официально принята подавляющим большинством геологов и геофизиков мира. К этому времени наука накопила то, чего у Вегенера не было: данные о строении океанического дна, магнитных аномалиях и срединно-океанических хребтах, которые оказались «швами» — местами, где новая кора выдавливается снизу и раздвигает плиты в стороны. Движущая сила нашлась: конвекционные течения в мантии, работающие как медленный конвейер.
Вегенер оказался прав почти во всём. Дату распада Пангеи он назвал точно — около 225 миллионов лет назад. Механизм дрейфа описал верно — хотя и ошибся в объяснении того, что именно заставляет плиты двигаться. Ошибка в физике не отменила правоты в геологии.
Сегодня тектоника плит — базовый курс любой геологической программы. Карты движения континентов составляются с точностью до сантиметров в год: GPS-измерения показывают, что Африка и Южная Америка расходятся со скоростью около 2,5–3,3 сантиметра в год. За жизнь одного человека — примерно на длину его руки. За миллион лет — на 25–33 километра. Цифры скромные, но времени у Земли было достаточно.
Как Пангея распадалась: хроника на 225 миллионов лет
Первый раскол Пангеи произошёл около 175–200 миллионов лет назад. Она разделилась на два суперконтинента: Лавразию на севере (будущие Северная Америка, Европа и Азия) и Гондвану на юге (будущие Южная Америка, Африка, Австралия, Антарктида, Индостан и Мадагаскар). Единый океан Панталасса тоже разделился: Тихий океан унаследовал его западную часть и существует до сих пор, а восточная часть стала океаном Тетис.
Тетис погиб около 6–7 миллионов лет назад. Его остатки — это Средиземное, Чёрное, Азовское, Каспийское и Аральское моря. То, что сегодня выглядит как разрозненные водоёмы, разделённые сушей, когда-то было единым огромным водным пространством между Европой и Азией с одной стороны и Африкой с Индостаном — с другой.
Дальнейшее дробление шло несколько сотен миллионов лет. Индостан откололся от Гондваны и пополз на север; примерно 50 миллионов лет назад он столкнулся с азиатской плитой — этот удар смял породы в складки, которые мы сейчас называем Гималаями. Австралия отделилась от Антарктиды около 45 миллионов лет назад и поплыла на север — она до сих пор движется в этом направлении со скоростью около 7 сантиметров в год, самый быстрый из крупных континентов. Южная Америка оторвалась от Африки раньше — около 105 миллионов лет назад. Атлантический океан с тех пор расширяется.
Пацифида: материк, которого нет на современных картах
Гондвана была не единственным суперконтинентом, от которого откалывались части. Ещё один фрагмент — Пацифида — располагался там, где сейчас находится большая часть Тихого океана. О нём говорят косвенно: прямых следов почти не осталось, потому что океаническая кора тяжелее континентальной и при столкновении с ней уходит вниз, в мантию. Пацифида не просто раскололась — она по большей части исчезла.
Признаки её существования тем не менее сохранились. Американские геологи в 1997 году зафиксировали геологические аномалии на западном побережье Северной и Южной Америки — участки в районе Аляски, Калифорнии и Перу, состав пород которых не соответствует структуре американского континентального щита. То же самое — в Австралии, Антарктиде, Новой Зеландии. Эти «чужеродные» фрагменты — осколки Пацифиды, приставшие к другим материкам около 100 миллионов лет назад, когда разрушающийся суперконтинент широким веером разошёлся по периферии Тихого океана.
Геологи считают, что Пацифида была частью Гондваны и первой от неё откололась. Активные тектонические процессы в районе нынешнего Тихого океана — 150–100 миллионов лет назад — разломали её на части, большинство которых затонули. Тихоокеанское «огненное кольцо» — пояс вулканов и землетрясений, охватывающий весь периметр океана от Японии до Чили, — это не случайное совпадение. Это место, где плиты продолжают двигаться и погружаться в мантию. Тихий океан буквально поглощает себя по краям, сжимаясь примерно на 2–3 сантиметра в год с тихоокеанской стороны.
Острова Пасхи и память об ушедшей земле
Люди появились на планете значительно позже того, как Пацифида ушла под воду. Последние её фрагменты исчезли около 100 миллионов лет назад — задолго до появления Homo sapiens. Тем не менее на островах Тихого океана существуют предания об ушедшей под воду земле, которые повторяются с поразительным постоянством.
На острове Пасхи записана легенда: «Наша земля раньше была большой страной, очень большой страной. На неё опустил свой посох Увоке. Поднялись волны, и страна сделалась маленькой». Вариации этого сюжета — вождь, который видит, как земля уходит под воду, успевает посадить людей на лодки, отплывает и наблюдает, как исчезает всё, кроме маленького островка — известны в десятках полинезийских культур.
Объяснение здесь более прозаичное, чем память о Пацифиде. На протяжении последних двадцати тысяч лет уровень Мирового океана менялся существенно. В период последнего ледникового максимума, около 20 000 лет назад, уровень океана был примерно на 120 метров ниже нынешнего: огромное количество воды было заморожено в ледниковых щитах. По мере таяния льдов океан поднимался — и прибрежные территории, острова, шельфы уходили под воду. Этот процесс занял несколько тысяч лет и в значительной мере совпал с периодом существования человека разумного в Тихоокеанском регионе. Вполне возможно, что полинезийские легенды об ушедшей земле фиксируют именно это — реальные наблюдения за реальным процессом, происходившим в масштабе поколений.
Академик В. А. Обручев в 1956 году высказывал более смелую версию: высокие культуры экваториального пояса — строители пирамид, создатели статуй острова Пасхи — могли быть уничтожены катастрофами, связанными с окончанием ледниковых периодов. «Возникает интересный вопрос: не была ли вызвана гибель иных культур и их сооружений какой-то катастрофой?» — спрашивал он, имея в виду колоссальный подъём уровня океана при таянии ледниковых щитов. Статуи острова Пасхи в этом контексте становятся не просто монументами — а возможно, последними свидетелями цивилизации, у которой под ногами буквально уходила земля.
Что такое Тихоокеанское кольцо и почему оно не успокаивается
Тихоокеанское огненное кольцо — пояс сейсмической и вулканической активности протяжённостью около 40 000 километров — это прямое следствие того, что происходило с Пацифидой и что продолжает происходить с тихоокеанскими плитами сейчас. В этом поясе находится около 75% всех действующих вулканов Земли и происходит около 90% всех землетрясений.
Причина — субдукция: там, где тихоокеанская плита встречается с континентальными, она уходит под них в мантию. Это не плавный процесс — плита цепляется, гнётся, накапливает напряжение, а потом срывается. Землетрясения магнитудой 8 и выше происходят в этом поясе в среднем раз в несколько лет. Японское землетрясение 2011 года магнитуды 9,1, вызвавшее цунами, унёсшее около 20 000 жизней и повредившее атомную электростанцию Фукусима, — это прямое следствие движения тихоокеанской плиты под евразийскую. Та же механика, которая разрушила Пацифиду, продолжает работать.
Для понимания масштаба: тихоокеанская плита движется на северо-запад со скоростью около 5–10 сантиметров в год. Это, казалось бы, ничто. Но за последние 100 миллионов лет она переместилась примерно на 5000–10 000 километров. Гавайские острова — линейная цепочка вулканов, протянувшаяся на 2400 километров, — это след этого движения: горячая точка в мантии прожигает через себя движущуюся плиту, как раскалённый прут прожигает движущуюся бумагу. Самый молодой и активный вулкан — Килауэа на Большом острове Гавайи — находится сейчас прямо над этой горячей точкой. Через несколько миллионов лет плита сдвинется дальше, Килауэа угаснет, а новый вулкан начнёт формироваться правее. Процесс идёт непрерывно.
Гондвана и то, что от неё осталось
Гондвана — южный суперконтинент, отколовшийся от Пангеи около 180 миллионов лет назад, — включала в себя почти всё, что сейчас находится к югу от экватора: Африку, Южную Америку, Австралию, Антарктиду, Индостан и Мадагаскар. Пацифида тоже была частью Гондваны — одним из первых её фрагментов, отколовшихся и ушедших под воды формирующегося Тихого океана.
То, что осталось от Гондваны, сегодня составляет около 70% суши южного полушария. Сходство фауны и флоры на континентах, разделённых океанами, — одно из прямых доказательств их общего прошлого: страусы живут в Африке, Австралии и Южной Америке; двоякодышащие рыбы — на тех же трёх континентах; ленточные черви рода Gyrocotyle паразитируют на акулах всего южного полушария. Это не миграция через океан — это общее наследство. Они оказались на разных континентах потому, что континенты разошлись уже после того, как предки этих животных там обосновались.
Палеонтологические данные, которые использовал Вегенер, были именно такими: одинаковые ископаемые в Африке и Южной Америке — пресноводные рептилии мезозавры, наземные растения глоссоптерисы. Ни те, ни другие не умели пересекать океаны. Если их кости находят на обоих берегах Атлантики — значит, когда-то берега были одним берегом.
Будущая Пангея: что будет через 250 миллионов лет
Плиты не остановились. Движение продолжается, и геологи строят модели того, как будет выглядеть Земля через сотни миллионов лет. Несколько сценариев конкурируют между собой, но общая логика такова: материки, которые сейчас расходятся, в будущем снова сойдутся.
Атлантический океан сейчас расширяется — но субдукционные зоны по его краям когда-нибудь начнут его поглощать. Тихий океан, напротив, сжимается. Примерно через 250 миллионов лет большинство моделей предсказывают образование нового суперконтинента — его уже назвали Пангея Проксима, или Амасия (в зависимости от модели). Ни той, ни другой Пангеи никто из ныне живущих не увидит. Но механизм, запущенный 225 миллионов лет назад, никуда не делся.
Австралия через несколько миллионов лет столкнётся с Азией — её северное движение не изменится. Африка продолжает сдвигаться на север; Средиземное море в итоге закроется, и там, где сейчас плещется средиземноморский прибой, поднимутся горы выше Гималаев. Это займёт 50–100 миллионов лет. На фоне возраста Земли в 4,5 миллиарда лет — не так уж много.
Вегенер, «дикая фантазия» и сорок лет на признание
История Вегенера — хорошая иллюстрация того, как работает наука в реальности, а не в идеальном представлении о ней. Он собрал обширную доказательную базу, предложил стройную теорию и был отвергнут профессиональным сообществом. Не потому что доказательства были слабыми — они были достаточно сильными. А потому что у него не было объяснения механизму, и потому что он был чужаком в дисциплине.
Научное сообщество не монолит и не всегда судит только по существу. Статус источника имеет значение; дисциплинарная принадлежность имеет значение; репутация имеет значение. Геологи начала XX века были достаточно уверены в стабильности континентов, чтобы воспринять противоположный тезис как покушение на основы. «Дикая фантазия» — это не научная оценка, это социальная реакция.
Конрад был прав, когда писал о непостоянстве того, что кажется незыблемым. Суша, которая кажется самым надёжным основанием, медленно движется. Океаны, которые кажутся вечными, исчезают — как исчез Тетис, чьими остатками мы купаемся на черноморских пляжах. Континенты, которые кажутся разделёнными навсегда, когда-то были единым целым — и станут им снова.
Вегенер это знал в 1915 году. Коллеги признали это в 1960-х. Он не дожил.
Гренландия, 1930 год. Экспедиция. Ему было пятьдесят лет, и он искал новые доказательства своей правоты. Тело нашли весной следующего года — он умер, судя по всему, от сердечного приступа, возможно вызванного перенапряжением во время перехода. Его похоронили там, где нашли, — в гренландском льду.
Земля под ним тоже двигалась. Примерно на два сантиметра в год.