Кажется, что бег литосферных плит — это естественное свойство таких небесных тел, как Земля. На самом деле, это — ее уникальная особенность. Земля — единственная планета Солнечной системы, чья каменная оболочка состоит из отдельных плит, которые пребывают в движении. Оно началось, когда раскаленная изначально Земля остыла. Что же заставило плиты стронуться с места? Геологи спорят об этом десятилетиями. В последнее время в их дискуссию вмешались и астрономы, которые принялись искать подоплеку происходящего за пределами нашего земного мирка.
Так, Викки Хансен из Миннесотского университета, известная своими исследованиями Венеры, опубликовала на страницах авторитетного журнала Geology свою неожиданную гипотезу, которая убедительно объясняет подоплеку движения литосферных плит. Для этого ей пришлось обратиться к силам небесным, кои время от времени вмешиваются в события, происходящие на Земле. По мнению Хансен, все началось с падения громадного метеорита, который всколыхнул земную кору так сильно, что та не может успокоиться и по сей день.
Движение литосферных плит продолжается потому, что земная кора теперь неоднородна. На континентах она сложена в основном из осадочных пород и гранитов. Их плотность гораздо ниже, чем плотность базальтовых пород, составляющих океаническую кору. В зонах субдукции, где одна литосферная плита подныривает под другую, базальтовые породы за счет своего высокого удельного веса погружаются вглубь мантии Земли, в то время как в зонах спрединга — также на дне океанов — земная кора разрастается. Здесь образуются все новые участки океанической коры. Таким образом, горные породы составляющие земную кору, постоянно пребывают в движении. Как иронично замечает Хансен, «субдукция словно вирус; однажды начавшись, она неудержимо распространяется».
Геофизики давно полагали, что движение литосферных плит началось в архее. Это — одна из древнейших эпох в геологической истории нашей планеты. Ее сроки традиционно ограничиваются следующими временными рамками: 3,8–2,5 миллиарда лет назад. Неясно было только, что запустило этот планетарный механизм. Ведь в более раннюю эпоху вся поверхность Земли была покрыта однородной гранитной корой, которая оставалась неподвижной.
По гипотезе Хансен, вследствие падения метеорита один из участков земной коры — тонкий участок, ослабленный мощными конвекционными (тепловыми) потоками, — был пробит насквозь, и в этот обширный разлом хлынул расплавленный материал мантии. Застыв, он образовал над разломом мощный горный хребет, а по обе стороны от вознесшихся скал из того же застывшего материала мантии сформировались первые литосферные плиты. Они отодвинули земную кору в сторону, к краям кратера, достигавшего не менее тысячи километров в поперечнике. Там она заметно уплотнилась и стала погружаться под не затронутые этим ударом края земной коры. Так начался процесс субдукции.
Как считает Хансен, после этого удара вдоль участков коры, ослабленных конвекционными потоками, протянулись трещины. По-видимому, они соединились с другими кратерами, возникшими после падений метеоритов. Эти трещины и обозначили границы будущих литосферных плит. Сеть трещин охватила весь земной шар…
Так был запущен в работу «вечный двигатель» глобальной тектоники. Однажды начатое движение плит уже не прекращалось. Однако даже этот планетарный механизм не может работать бесконечно, как идеальный «перпетуум мобиле». Когда-нибудь «смазка» закончится, истает. В нашем случае «смазкой» служит вода, пропитывающая горные породы. Она испарится, когда средняя температура на планете превысит 60–70 градусов Цельсия. Предположительно, это произойдет через 1,6 миллиарда лет, когда Солнце будет светить на 15 процентов ярче, чем теперь. Со временем на Земле испарятся даже океаны, и всякая жизнь исчезнет.
Значит, движение литосферных плит в отдаленном будущем затихнет? Земная кора застынет, как это случилось на Марсе? Вот тогда на нашей планете перестанут расти горы, и постепенно — за счет процессов эрозии — земной рельеф сгладится. Прекратятся извержения вулканов, не будет больше землетрясений.
К слову, движение литосферных плит на Земле уже на какой-то период, возможно, приостанавливалось. Например, как показывают расчеты, в ту пору, когда существовал суперконтинент Родиния (1,6–1,1 миллиарда лет назад), процессы субдукции поутихли примерно на 100 миллионов лет. Земная кора остыла, ее толщина все увеличивалась. Литосферные плиты снова пришли в движение, только когда суперконтинент разломился под собственной тяжестью.
Однако даже эта катастрофа была довольно безобидной по сравнению с падением того громадного метеорита, который привел в движение литосферные плиты. Это событие стало важнейшей вехой в геологической истории нашей планеты. Многие ученые полагают, что благодаря движению литосферных плит на Земле образовались океаны, появились месторождения полезных ископаемых, заработали вулканы, решительным образом изменив состав земной атмосферы, — и это явилось главной предпосылкой развития жизни на Земле.
Таким образом, гипотеза Хансен объясняет, на каких именно планетах возможно появление высших форм жизни, и позволяет понять, почему на других планетах земного типа, например, на Марсе и Венере, сейчас не наблюдается движения литосферных плит. Исследовательница полагает, что когда-то на Марсе этот процесс все-таки начался. Об этом напоминают обширные низменности в северном полушарии планеты. Однако Марс по своим размерам значительно уступает Земле. Он быстро остыл, и всякое движение плит прекратилось. Мощная кора сковала Марс словно панцирем.
На Венере же, считает Хансен, важнейшую роль сыграл химический состав коры. Она почти не содержит воду, а потому является куда более хрупкой оболочкой, чем земная кора. Даже при падении на Венеру крупных астероидов ее кора не могла расколоться на отдельные прочные плиты с четко очерченными краями.
Как ускорить ледниковый период
Может ли наступить очередной ледниковый период? Особенно если учесть, что наступление жарких времен мы знаем, как ускорить. Для этого надо сжигать нефть и выбрасывать углекислый газ, что мы и делаем. Недавно группа австралийских геологов дала на этот интересный вопрос неожиданный ответ. Для начала вспомним, что науке известно о причинах великих похолоданий, периодически навещавших планету Земля. Наука называет эти великие похолодания «ледниковыми эпохами» и определяет как времена, когда полярные районы Земли покрыты мощными ледовыми полями. Такие эпохи могут тянуться миллионы лет, и внутри них есть более холодные, так называемые ледниковые, периоды, и более теплые, то есть межледниковые, периоды. Формально говоря, мы и сейчас живем в одной такой ледниковой эпохе, последней по времени. Она началась примерно 2,6 миллиона лет назад и продолжается по сей день.
Наука все еще не знает ни причин наступления ледниковых эпох, ни причин длительных «температурных пульсаций» внутри них, ни причин их конца. Впрочем, точнее было бы сказать, что она знает слишком много возможных причин. Причины земные, вроде изменений состава земной атмосферы (слишком много углекислого газа, или метана, или того и другого сразу), флуктуаций океанских течений (поскольку от них зависит подводный перенос тепла из Тихого океана в Атлантический и холода обратно), подвижки континентальных плит (поскольку они приводят к появлению горных хребтов и высокогорий, которые являются хорошими поглотителями углекислого газа), а также гигантского вулканизма (поскольку он выбрасывает в атмосферу сразу много упомянутых выше газов); и причины космические — вроде вариаций параметров земной орбиты (поскольку эти вариации меняют приходящее на Землю количество солнечного тепла) или вариаций интенсивности солнечного излучения (некоторые климато-скептики именно последней причиной объясняют нынешнее потепление).
Большинство специалистов склоняются к тому, что причин вообще несколько, и они работают во взаимодействии друг с другом, а потом к ним присоединяются вторичные факторы, которые вызывают вышеупомянутые «пульсации». Но эти детали уже не так важны, ибо основной вывод и так понятен: человечество не в силах влиять на все перечисленные выше причины (кроме состава атмосферы) и потому ускорить приход холодов, увы, не может. Оно может, как мы уже сказали, сделать Землю жарче, но для приближения очередного ледникового периода, а тем более эпохи, нужны факторы планетарного масштаба.