Страница 13 из 55
Что обращает на себя внимание в картине, нарисованной японцами? Мантия Земли предстала в виде сложной и целостной системы горячих (восходящих) п холодных (нисходящих) потоков вещества. Нисходящие — под Азией и Южной Америкой, восходящие — под Тихим океаном, Африкой и Срединно-Атлантическим хребтом.
Поражают размеры этих структур — они свидетельствуют о том, что обмен вещества между верхней и нижней мантией происходит очень активно и на протяжении очень длительного времени.
А во-вторых, неожиданным кажется то обстоятельство, что Атлантика — зона самого активного раздвижения литосферных плит на Земле (рисунок 2) — контролируется маломощным восходящим потоком. Активное раздвижение и маломощный ноток? А с другой стороны, под Африкой, где обнаружены значительные столбы поднимающегося вещества, нет и намека на растяжение земной коры.
После публикации японских ученых стало понятно, что в геологии началась новая эпоха. И жить в ней сразу стало неуютно. Что от того, что была предложена достаточно детализированная картина внутреннего устройства Земли? Ведь она требует каких-то вразумительных обоснований. Плитотектоника объясняла движение литосферных плит конвективными течениями в мантии, не умея, в сущности, толково их представить. Однако огромные «грибы», обнаруженные японцами, никак не вписываются в эту элегантную схему.
Более того, увлеченные открывшейся нм картиной активной жизни земных недр, японцы на нее перенесли центр своего внимания. Прежде, напомню, континенты оказывались пассивными участниками событий. В японской же схеме получалось, что и дно океанов вместе с грандиозными океаническими хребтами, опоясавшими весь земной шар, не влияют на генеральную линию тектонического развития планеты. Это важно заметить.
Положение японских ученых осложнялось еще и тем, что объяснение «нового» внутреннего строения Земли должно соответствовать не только ее современному состоянию, но и древней геологической истории. Судя по всему, мы сейчас наблюдаем результат процессов, которые начались в недрах планеты как минимум миллиард лет назад! Состыковке полученных и уже известных данных японцы посвятили несколько статей в журнале. И не преуспели.
Проделав сложнейшую работу, японцы дали фактический материал большой важности. Но не нашли достойного ответа на вопрос: как огромные вертикальные перемещения вещества согласуются с горизонтальными движениями твердых плит? А без этого невозможно отсчитать время обратно и сказать, почему за последние несколько сот миллионов лет континенты объединялись, образуя суперконтиненты (например Гондвану или Пангею) а потом распадались и какие процессы в то время происходили в недрах планеты.
Картина интересная, но статичная и вызывающая многочисленные вопросы. Получалось, что несмотря на громкие слова «парадигма» и «новая теория», японским ученым все-таки не хватило той малости, что делает из гипотезы теорию.
Чувствуя в этой ситуации некую неопределенность, незавершенность сюжета, на Пятой плитотектонической конференции имени Л. П. Зоненшайна я попытался поговорить с приехавшими на нее японскими геологами. Однако выяснилось, что мои собеседники хоть и слышали об этих работах, но комментариев не имеют.
Но мне повезло. Продолжение интересующей меня темы нашлось совершенно случайно, при чтении книги очерков уже нокойного Л. П. Зоненшайна и воспоминаний о нем. За два дня до своей последней операции Лев Павлович писал М. П. Кузьмину: «Но главное, почему я пищу,— как мы можем развивать хоть что-то подобное созданию общей теории у иас в стране. Монин+Сорохтии — прекрасные теоретики, но все упирается у них в рост ядра, то есть не процессы в ядре, не высвобождение оттуда энергии и вещества, а скорее наоборот, это у них главное. Есть еще работы Трубицина и Жаркова... Они будут докладываться в Звенигороде, постарайся послушать, особенно Трубицина, может быть, что-нибудь хорошее и есть (может, повторюсь, но главное при оценке должно быть, насколько построения комплексны, охватывают если не все, то многие источники данных). Буду надеяться, что что- нибудь и есть».
Талантливый ученый оказался прав: у профессора, доктора физико-математических наук Валерия Петровича Трубицина есть нечто «хорошее» и даже более — революционное. Вместе с замечательным математиком, кандидатом физико-математических наук Виталием Валентиновичем Рыковым они сделали то, что пока еще не удалось никому другому в мире,— создали стройную и красивую математическую модель, объясняющую очень многие вопросы глобальной геологии и в том числе названные выше.
«Нам, после численных экспериментов, стали ясны механизмы глобальных процессов в недрах Земли»,— слова Валерия Петровича, которые я услышал от его знакомых незадолго до нашей первой встречи. Что я подумал, вы, наверное, догадались. Но уже с самого начала разговора планка достижений была поднята еще выше.
— Работа Валерия Петровича, в которой рассчитывались свойства замороженного водорода при его переходе в металл, была признана лучшей в области физики и семидесятом году. После нее «отец водородной бомбы» Теллер обратился к президенту США Никсону с просьбой выделить сто миллионов долларов для того, чтобы проверить теорию советского ученого. И через два года американцы поставили эксперимент, в котором подтвердили данные Трубицина.
1. Модель конвекции в современной Земле
— Основываясь на исследовании свойств твердого водорода, В. П. Трубнцин вместе с В. Н. Жарковым рассчитали, что Юпитер и другие планеты-гиганты Солнечной системы являются газожидкими телами, а не твердыми ледяными, как считалось раньше. Американские станции «Пионер» подтвердили эти данные, и они уже при жизни Валерия Петровича вошли в школьные учебники.
— В дальнейшем было обнаружено, что оболочка Юпитера вращается быстрее, чем его центральная часть, — из-за действия мощной конвекции в недрах планеты. Понятие «конвекция» здесь ключевое. Исследование этого процесса на Юпитере побудило Валерия Петровича обратить внимание на проблемы тектонической истории Земли.
Результат сложной и долгой работы физика Трубицина и математика Рыкова до смешного прост — это компьютерная программа, выдающая последовательность разнообразных цветных картинок. Программа, которая сделала революцию в науках о внутреннем строении Земли. Как было можно ее запустить на 386-м компьютере, знают лишь сами ученые. Скажу только, что никто в мире не берется решать подобные математические задачи на куда более мощных машинах. Проблема заключается в том, что лучшие умы геологии, физики, математики пока не могут описать в формулах конвекцию в мантии Земли с учетом влияния на нее континентальных и океанических плит. Та самая задача о взаимоотношениях вертикальных потоков вещества и горизонтального движения плит, о которой упоминалось выше.
Начав в своей модели со случайных размеров континентов и ячеек конвекции, Трубицин и Рыков смогли не только объяснить происхождение многих структур Земли, но и выявить более общие закономерности. А принимая их в расчет, можно попытаться по-иному описать историю развития Земли. С момента рождения континентов на нашей планете периодически возникали единые суперконтиненты (рисунки 3, 4, S, б): Моногея — 2,6 — 2,4 миллиарда лет назад; Мегагея — 1,8 миллиарда лет; Мезогея — 1 миллиард лет; Пангея — 200 миллионов лет назад.
2. Карта литосферных плит