Но ведь не менее очевидным казалось ученым древности, что Земля стоит на трех слонах или китах. А в Великобритании до недавнего времени существовало «Общество плоской Земли» (Flat Earth Society). Собирались ученые джентльмены и делали глубоко научные доклады, убедительно опровергая результаты давних плаваний Магеллана и современных полетов орбитальных космических станций.
Человеческое сознание консервативно. Приняв однажды на веру школьные представления об устройстве окружающего мира, мы с большим неудовольствием расстаемся с ними в зрелом возрасте. И чем старше становимся, тем труднее соглашаемся с тем, что всю жизнь, оказывается, совершенно неправильно воображали картину мира. Вспомним, какую бурю всеобщего негодования вызвал великий Коперник, разрушивший такую привычную и удобную геоцентрическую систему Птоломея. А как забеспокоились физики и философы, когда, казалось бы, незыблемая масса вдруг стала исчезать после того, как Альберт Эйнштейн сформулировал основные положения теории относительности! Примерно то же самое происходит и сегодня. Одна из наиболее «спокойных» областей науки – геология вдруг превратилась в арену поистине революционных событий, и привело к этому изучение океанского дна.
Судьба научных открытий бывает разной. В результате математических расчетов или физического эксперимента привычная картина может измениться почти мгновенно. Когда же речь заходит о природе, окружающей человека повседневно, и о новом, непривычном для большинства толковании уже известных фактов, дело обстоит гораздо сложнее. Тут нужна настоящая революция в человеческом сознании. Именно такая перестройка и происходит сейчас в науках о Земле.
Пионером и основоположником новой идеи об устройстве и развитии нашей планеты был выдающийся немецкий ученый и естествоиспытатель Альфред Вегенер (1880-1930). Метеоролог по профессии, он прожил недолгую, но героическую жизнь, безвременно оборвавшуюся во время очередной экспедиции в Гренландию. Но даже смерть его не была напрасной: он первым проник в недоступные прежде центральные районы Гренландии и внес большой вклад в их освоение. Альфред Вегенер был одним из первых в области метеорологических наблюдений в верхних слоях атмосферы. Однако главной его научной идеей, сделавшей имя ученого бессмертным, стала гипотеза дрейфа континентов.
Еще в 1912 году, внимательно рассматривая географические карты, он обратил внимание на то, что очертания континентов, окружающих Атлантический океан, если их мысленно соединить, складываются как рисунки на детских кубиках. Казалось бы, просто – взгляните на глобус и убедитесь сами! Но эта простая идея «складывания материков» вызвала настоящую бурю. Сейчас говорят о том, что дрейф континентов предполагали и раньше, что знаменитый британский философ и государственный деятель Френсис Бэкон (1561-1626) писал о подобном еще в 1620 году. Однако только Альфред Вегенер сформулировал эту гипотезу, сразу ставшую предметом ожесточенной дискуссии.
Согласно гипотезе Вегенера, континенты по обе стороны Атлантического океана, Северная и Южная Америка с одной стороны и Африка и Европа – с другой, когда-то были единым материком, который потом раскололся, а его части разошлись, образовав Атлантический океан. Вегенер первым предположил, что все материки около 300 миллионов лет назад были объединены в один гигантский суперматерик – Пангею, окруженную одним Палеотихим океаном. Потом континенты разошлись, образовав современные океаны. Несмотря на то что эта гипотеза даже ее автору сначала показалась фантастической, он смело взялся за ее разработку. Для этого Вегенеру пришлось изучить области наук, далекие от его специальности: геологию, палеонтологию, палеоклиматологию. Эту упорную работу, начатую в 1910 году, он продолжал несмотря на длительные экспедиции в Гренландию, которые уносили много сил и времени, несмотря на Первую мировую войну, где он был ранен. Наконец, в 1915 году Вегенер опубликовал свой главный труд – 94-страничную брошюру со скромным названием «Происхождение материков и океанов», а в 1924 году совместно со своим тестем, немецко-русским метеорологом Владимиром Петровичем Кёппеном (1846-1940) выпустил книгу «Климаты геологического прошлого». Этими революционными работами, выдержавшими много переизданий и обосновавшими идею дрейфа континентов, он дал необратимый толчок наукам о твердой Земле, намного опередив своих ученых современников.
Три раза Вегенер предпринимал сложные экспедиции в Гренландию, в 1906-1907, 1912-1913 и 1929-1930 годах. Последняя экспедиция стала для него роковой. Выжив в свинцовую вьюгу на полях Первой мировой, он умер от сердечного приступа в палатке за тонкими стенками, в которой свистел сильный восточный ветер и царила полярная ночь. Рядом с ним был только верный друг – эскимос Расмус, с которым они прошли без отдыха 600 километров. Так 2 ноября 1930 года завершилась последняя экспедиция Альфреда Вегенера. Теперь его ледяной саркофаг постоянно перемещается при дрейфе льдов, сползая к западному побережью Гренландии.
Альфред Вегенер был великим ученым, намного опередившим свое время. Согласно его предположению, 300 миллионов лет назад, в конце палеозоя и начале мезозоя, все континенты находились в одном месте, образуя гигантский сверхконтинент, которому он дал название Пангея. Все остальное пространство на поверхности нашей планеты было занято океаном. Современные океаны – Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый – образовались на нашей планете гораздо позднее за счет распада Пангеи и отодвигания современных континентов друг от друга. Так, Атлантический океан, по геологическим меркам, возник относительно недавно – около 120 миллионов лет до нашей эры.
Надо сказать, что эта идея первоначально вызывала огромный интерес, но вскоре была отвергнута подавляющим большинством геологов. «Следует просить автора соблюдать необходимую дистанцию и в дальнейшем не удостаивать геологию своим вниманием, а искать другие области знания, где пока еще забыли написать на своих дверях: «О, Флориан святой, пощади этот дом, подожги другой»». Такой была реакция одного из крупнейших ученых того времени на гипотезу Вегенера, одну из самых ярких научных идей ХХ столетия. Связано это было с тем, что тогда еще не было достаточного и убедительного фактического материала, который мог бы подкрепить эту смелую гипотезу.
Гипотеза Вегенера бросила дерзкий вызов всей классической геологии. Камнем преткновения был вопрос: если материки движутся, то за счет каких сил? Вот этого Вегенер объяснить не смог, и теория начала рушиться. Смертельный удар ей нанес знаменитый британский геофизик Гарольд Джеффрис (1891-1989). Он показал, что как будто нет силы, способной двигать континенты по твердой мантии, слою, подстилающему земную кору, и назвал дрейф континентов «физически нереальным». К началу 1930-х годов теория Вегенера, родившаяся в 1912-м, была похоронена окончательно, ненадолго пережив своего автора. Окончательно ли?
Новые драматические события, воскресившие идею дрейфа континентов, развернулись на рубеже 50-60-х годов прошлого века. Толчок дало изучение магнетизма горных пород. Начиная еще с XIV столетия, для того, чтобы отыскать дорогу в океане, моряки используют магнитный компас. Придворный врач английской королевы Елизаветы I Уильям Гильберт (1544-1603) еще в 1600 году предположил, что сама Земля представляет собой огромный круглый магнит, у которого полюса совпадают с географическими. Как показало изучение горных пород, большинство из них, особенно те, которые образовались при застывании магмы, обладают сильной намагниченностью. Когда порода застывает, образующиеся в ней магнитные минералы ориентируются на юг или на север. Значит, определив географические координаты изучаемой породы и направление вектора намагниченности, можно узнать, где находился магнитный полюс Земли в то время, когда порода застывала. Если поверхность Земли всегда была неподвижна, то положения древних магнитных полюсов для пород разного возраста должны полностью совпадать с современным. А если нет?
Много лет посвятил изучению этой проблемы питерский геофизик, профессор Алексей Никитович Храмов (1927-2014), оппонировавший мою докторскую диссертацию. Год за годом он и его немногочисленные помощники отбирали ориентированные образцы в разных областях нашей огромной страны, на Русской платформе, на Сибирской платформе. В лаборатории эти образцы распиливали, подвергали нагреванию и обработке переменными магнитными полями, чтобы выделить ту самую первичную намагниченность, по которой определяется древний магнитный полюс.
Невысокий, с тихим голосом и мягкой улыбкой, Храмов внешне мало походил на ниспровергателя основ классической геологии. Однако именно исследования его лаборатории показали: древние магнитные полюса не совпадают с современными при сегодняшнем расположении континентов, а вот если континенты сложить вместе так, чтобы получилась вегенеровская Пангея, то они совпадут для возраста около 300 миллионов лет. Аналогичные результаты получили и зарубежные палеомагнитологи Мак-Элхинни, Ирвинг и Ранкорн. Поэтому именно магнитологи стали первыми последователями преданной забвению теории Вегенера.
Но подлинное возрождение теории континентального дрейфа наступило только с началом изучения океанского дна, уже в середине 60-х годов. Именно тогда в океанских глубинах открыли срединные хребты, обрамляющие гигантские трещины, называемые «рифтовыми». По этим трещинам из земных недр, как было установлено при глубоководных исследованиях, постоянно поступают новые порции расплавленной магмы, «раздвигающие» океанское дно.
Такие наблюдения в зоне рифтовой трещины Красного моря были проведены на подводных обитаемых аппаратах «Пайсис» в 1979 году. Опустившись на глубину более полутора километров, геологи прямо наблюдали и смогли сфотографировать процессы раскрытия трещин в океанском дне, которые сопровождались излияниями базальтовых расплавов и соляных растворов.
Одновременно появились новые свидетельства дрейфа материков: специфическая картина магнитных аномалий над срединно-океанскими хребтами и глубоководными котловинами и результаты бурения океанского дна. Современная геофизика дала возможность предложить убедительный механизм движения континентов, объяснить, какие силы сталкивают с места казалось бы неподвижные материковые массивы. Согласно современным физическим моделям, таким энергетическим источником, движущим континенты, служит химико-гравитационная дифференциация вещества в глубинах нашей планеты. В результате возникают восходящие и нисходящие конвективные течения, преобразующиеся у поверхности Земли в горизонтальное движение материков.
Так старая гипотеза превратилась в новую убедительную теорию, получившую название тектоники литосферных плит. Согласно основным положениям этой теории, верхняя жесткая кристаллическая оболочка Земли – литосфера, подстилаемая снизу частично расплавленным веществом астеносферы, состоит из отдельных плит, которые могут перемещаться по астеносфере на большие расстояния – в десятки тысяч километров.
Там, где конвективные течения глубинного вещества в недрах нашей планеты идут вверх, плиты расходятся (как, например, в Атлантике), возникают рифтовые зоны и срединно-океанские хребты. Происходит раскрытие океана, и континенты, Африка и Европа с одной стороны и Северная и Южная Америка – с другой, отодвигаются друг от друга. Там, где конвективные течения идут вниз, например, вдоль Курильских островов и побережья Камчатки, плиты, наоборот, сближаются, сталкиваются, пододвигаются одна под другую. Процесс этот сопровождается землетрясениями, вулканическими извержениями и другими геологическими катаклизмами, приводящими иногда к катастрофам, уносящим тысячи человеческих жизней и разрушающим города. Когда два материка сходятся вместе, то разделяющий их океан «закрывается», а сами континенты, сталкиваясь своими краями, образуют в пограничной зоне высокие горные системы, такие, как Альпы или Гималаи. С этими процессами тесно связано образование полезных ископаемых, прежде всего нефти и газа. Сейчас считают, что нефтяные месторождения могут образовываться при поддвиге одной плиты под другую в осадочной толще края надвигающейся плиты.
В конце 1970-х годов мы с замечательным, ушедшим из жизни геологом Львом Павловичем Зоненшайном (1929-1993) составили серию карт-реконструкций расположения континентов и океанов на поверхности Земли во время «фанерозоя» – существования явной жизни, то есть от 570 миллионов лет до наших дней. Получилось несколько «древних глобусов» с интервалами 100 миллионов лет.
Согласно этим реконструкциям, около 200 миллионов лет назад, в юрскую эпоху, между северными континентами – Европой, Азией и южными – Африкой, Индией и Австралией располагался огромный океан Тетис, соединявший Палеотихий океан с начинавшим раскрываться Атлантическим. После раскола Гондваны и движения южных континентов на север Тетис начал уменьшаться в размерах и закрываться. На его северном краю в результате сближения Африки и Евразии возник гигантский пояс островных дуг с огнедышащими вулканами, протянувшийся от Юго-Восточной Европы до Гималаев и давший богатейшие месторождения золота, олова, вольфрама, полиметаллов. В кайнозойскую эру океан Тетис почти полностью закрылся, и Африка неотвратимо надвинулась на Европу, сминая ее южную часть. Так образовались Альпы.
Этот натиск Африканской плиты продолжается и в наши дни: частые землетрясения сотрясают незаживший шов между Африкой и Европой, время от времени возобновляются извержения вулканов в Италии. Только узкая полоска Тетиса осталась незакрытой – это Средиземное и Черное моря. Незаживший шов, граница между Африканской и Евразиатской плитами, протягивается и к западу от Гибралтарского пролива, уже в Атлантике, до самых Азорских островов. Здесь она проходит по Азоро-Гибралтарской зоне разломов.
Новая глобальная теория была поначалу в штыки принята официальной советской наукой. После того как в 1978 году в издательстве «Наука» из печати вышла наша совместная с Л.П. Зоненшайном монография «Реконструкции положения материков в фанерозое (по палеомагнитным и геологическим данным)», один из приверженцев старой «фиксистской» теории написал на нас настоящий донос в Академию наук. В этой замечательной бумаге авторы книги обвинялись в «низкопоклонстве перед буржуазной лженаукой» и попытке обмануть «простых советских людей». Подчеркивалось также нерусское звучание наших фамилий.
Вот отрывок из этого вопиюще безграмотного документа: «Эти ваши ученые отстаивают и доказывают реакционное воззрение господ мобилистов» (далее шла цитата из Ленина). «Авторов не устраивает марксизм-ленинизм, и они ищут опору в других теориях. Это очевидно из их отбора палеополюсов. Видимо, эта теория господ Городницкого и Зоненшайна больше устраивает, но она не устраивает всех советских людей, всех людей труда».
Президиум Академии переправил письмо в наш институт, и мы с Зоненшайном, а не авторы безграмотного доноса, писали ответ, всячески пытаясь оправдаться и доказать, что не являемся «буржуазными лжеучеными».
В конце 1970-х годов в одном из рейсов судна «Академик Курчатов» я по просьбе экипажа прочел научно-популярную лекцию о дрейфе континентов. После лекции ко мне подошел первый помощник капитана (так в гражданском флоте называли замполитов) и спросил: «Скажите, а мы можем контролировать движение материков и направлять его?» «Кто мы?» – не понял я. «Как кто? – удивился перпом. – Конечно, партия и правительство». «Да нет, что вы, – рассмеялся я, – человечество не в силах это сделать». «Значит, плохая у вас наука. Надо научиться», – недовольно заявил мой собеседник. Такие тогда были времена.
Проблема происхождения и возраста Мирового океана и его самой древней части – Тихого океана одна из наиболее обсуждаемых в геологии. Надо сказать, что уже античные мыслители, которые, вообще-то, геологию не очень себе представляли, ибо дальше Греции, как правило, и Ойкумены никуда не попадали, но они уже подозревали, что современное распределение суши и моря не является чем-то стабильным, извечным, в отличие от нашей учительницы географии. За доказательствами далеко ходить не надо. Огромные части суши просто покрыты морскими раковинами и различного рода остатками морских животных, не говоря уже об отложениях типично морских – таких, как известняки, которые становились мрамором, из которого ваяли древние скульпторы.