А был ли раскол суперконтинента Пангея?

Разворот книги «Origin of the Continents and Oceans» (1924) с изображением эволюции поверхности Земли.

В начале ХХ века гипотезу о дрейфе континентов наиболее всесторонне проработал немецкий геофизик и метеоролог Альфред Вегенер (1880–1930). Задолго до него многие географы и философы обращали внимание на удивительное сходство очертаний западного берега Африки и восточного побережья Южной Америки, но никто не пришел к революционной мысли о том, что некогда эти и другие материки были единым целым – суперконтинентом, которому Вегенер дал имя Пангея. Почему гипотетический суперконтинент раскололся и континенты стали свободно дрейфовать по поверхности Земли, как айсберги в океане? Вегенер не смог предложить убедительный механизм дрейфа, что и вызвало снижение интереса к его идеям.

Земля. Вид изнутри

Самое простое объяснение давала альтернативная гипотеза о расширении Земли и постепенном увеличении площади ее океанов. Тогда современный дрейф континентов – кажущийся! На самом деле они остаются на своем месте, а растущие промежутки между ними постепенно заполняются (залечиваются) вновь образуемой океанической корой, скрытой под многокилометровой толщей воды. Если исключить современные океаны и оставить одни континенты на поверхности Земли, ее радиус пришлось бы уменьшить в два раза!

Такое предположение было слишком смелым для своего времени, и абсолютное большинство геологов в период между двумя мировыми войнами отвергли его, предпочитая ту точку зрения, что объем Земли не претерпевал существенных изменений в ее геологической истории.

Гипотеза о дрейфе континентов снова привлекла к себе внимание уже после Второй мировой войны, на новом витке научных исследований. Во-первых, были составлены подробные карты глубин Мирового океана и открыты цепочки срединно-океанических хребтов протяженностью в десятки тысяч километров. Во-вторых, во всех океанах были обнаружены полосовые магнитные аномалии, симметричные срединным хребтам, что однозначно свидетельствовало в пользу расширения океанов в течение последних сотен миллионов лет. В-третьих, глубоководным бурением было установлено, что океаническая кора очень молодая по сравнению с древнейшими породами, слагающими континенты.

Все это говорило о том, что древний суперконтинент действительно существовал, и современные континенты являются его разошедшимися обломками.

Поскольку мнение о постоянстве размеров Земли по-прежнему доминировало, геологам нужно было объяснить, куда девается старая океаническая кора (а может, местами и континентальная кора), если в срединно-океанических хребтах всех океанов происходит раздвижение морского дна. Возможное объяснение было найдено американскими геологами в 60-е годы прошлого века. Оно включало два процесса, которые советские геологи не стали переводить на русский язык: субдукция (погружение) и конвекция (круговорот).

Новую теорию назвали тектоникой литосферных плит. Согласно этой теории, основными структурными элементами земной поверхности стали не материки и океаны, а плиты – относительно жесткие фрагменты земной коры, приводимые в движение медленной конвекцией вещества в подстилающей мантии. Плитам было позволено разламываться, перемещаться на тысячи километров, сталкиваться, подныривать друг под друга и даже полностью субдуцировать (переплавляться в глубинах мантии).

Дрейфуем, брат!

Сначала плит на Земле было выделено мало, не более десятка, и механизм их разнонаправленного дрейфа за счет конвекции вещества в мантии казался вполне правдоподобным. Но последующие наблюдения и исследования показали, что выделенные на первых порах крупные плиты не вполне жесткие, и они подвержены внутренним деформациям и подвижкам. Модель пришлось усложнять, и геологи-тектонисты стали наносить на карты десятки плит разного ранга: от макроплит до микроплит.

Соответственно для того чтобы объяснить относительные перемещения микроплит, была предложена концепция конвекции вещества в верхней части мантии помимо полномантийной конвекции. Но физическую природу сложной сети конвективных ячеек, которые возникают в практически твердой мантии и со временем по неизвестным причинам меняют свою геометрию и ориентировку, сложно себе представить и обосновать. Приходит в голову разве что мысль о древнегреческом Аиде, страшном повелителе подземного царства со скверным характером...

Чрезмерное усложнение модели обычно наводит ученых на логичную мысль, что ее необходимо в корне пересмотреть.

Возвращаясь к тектонике литосферных плит, отметим, что оппоненты этой концепции ставили неудобные вопросы с самого начала. Принципиальных сомнений было три.

Во-первых, почему в одних океанах относительно молодая (а значит, неостывшая и легкая) океаническая кора тонет и подныривает под другие океанические или континентальные плиты, а в других океанах гораздо более старая (а значит, остывшая и тяжелая) океаническая кора такого же состава сохраняет плавучесть? Во-вторых, как физически может происходить конвекция в мантии, если она неоднородна и ее плотность заметно растет с глубиной согласно общепринятым моделям? В-третьих, неправдоподобно выглядела идея о том, что примерно 250 млн лет назад все дрейфующие материки сложились в один суперконтинент (Пангею) на одной стороне Земли, с другой стороны которой господствовал огромный океан. А затем будто бы пошел циклический процесс раскола суперконтинента...

Геологам-тектонистам так понравилось «играть» жизнью и смертью больших и маленьких литосферных плит, что они не захотели уделять должного внимания труднообъяснимым фактам. Подавляющее большинство геологов мира безоговорочно приняли тектонику плит, и уже в 80-е годы прошлого века «новая парадигма» полностью победила. Другие тектонические гипотезы были объявлены неконкурентоспособными, и поиск альтернатив и новых подходов был признан неактуальным.

В нашем веке теорию тектоники плит мало кто подвергает сомнению, и геологи ее уже называют классической, хотя нерешенные проблемы остаются. Например, в великолепно оформленной двухтомной монографии «Мировой океан», подготовленной учеными Российской академии наук и МГУ им. М.В. Ломоносова (2013), отмечается, что «тектоника плит, как и любая теория, имеет свои ограничения и не может объяснить все наблюдаемые факты. Игнорирование или неверная трактовка фундаментального принципа неполноты любой теории может привести к распространенной методологической ошибке и попыткам заменить теорию тектоники плит новой концепцией».

И все-таки она раздувается!

Вот так всего за несколько десятков лет революционная идея стала догмой и тормозом развития научной мысли. Конечно, при таком подходе пророка в своем отечестве не услышишь... А он есть! Я имею в виду российского геолога, доктора геолого-минералогических наук Владимира Ларина (р. 1939).

В 70-е годы прошлого века он предложил гипотезу об изначально гидридной Земле, ядро которой не просто металлическое, а насыщенное водородом, то есть оно состоит из гидридов металлов. Модель Ларина способна объяснить как двукратное увеличение радиуса Земли за последние 200 млн лет, так и огромные скопления нефти, природного газа и других углеводородов в верхних слоях земной коры.

Исходя из теории Ларина, углеводороды в земной коре имеют неорганическое происхождение. Это следствие мощного потока водорода, поднимающегося из ядра Земли через мантию и земную кору на протяжении длительного геологического времени. Если это так, то это хорошие новости для человечества: месторождения нефти подпитываются по глубинным разломам, и нефть не будет исчерпана в обозримом будущем!

Я окончил МГУ в 1980 году, и нам профессора тогда говорили, что нефти на нашу жизнь, вероятно, хватит. Но почти 40 лет спустя уровни ее добычи вышли на рекордные цифры. И, как и десятилетия назад, основные добывающие страны вынуждены договариваться об ограничении добычи для стабилизации цен на нефть.

Глубинное строение Земли никогда не будет известно досконально, и его всегда можно будет описать несколькими моделями. Соответственно  всегда можно будет отстаивать несколько историй формирования и развития Земли. Гипотезы о расширении Земли позволяют гораздо проще объяснить глобальные процессы, происходившие и происходящие в земной коре, чем тектоника литосферных плит.

Исходя из принципа простоты, гипотезы о расширении Земли имеют право на серьезное изучение. Таких гипотез было высказано довольно много в ХХ веке. Это и гипотеза нобелевского лауреата физика Поля Дирака (1092–1984) об уменьшении гравитационной постоянной со временем; и гипотеза о возникновении новой материи в центре планеты; и гипотеза о поглощении летящих от солнца нейтрино; и гипотеза Ларина об изначально гидридной Земле.

В 1984 году «Центрнаучфильм» выпустил короткий фильм о геологе Владимире Николаевиче Ларине и его парадоксальных взглядах. Этот познавательный фильм и сейчас нетрудно найти и посмотреть в Интернете. Фильм заканчивается словами: «Каждая предлагаемая и логичная гипотеза может сыграть важную роль в развитии нашего знания». Официальная наука в лице РАН и МГУ пока не считает гипотезу Ларина серьезной альтернативой тектонике литосферных плит. Оказалось, что принять значительное расширение Земли, продолжающееся и в наши дни, современным ученым сложнее, чем принять концепцию расширяющейся Вселенной. Ведь даже Альберт Эйнштейн сначала не поверил астрономам!