Мистерия Луны

За год до смерти Альфреда Вегенера появились новые косвенные свидетельства в поддержку его теории, но в то время они получили прохладный прием. В 1929 г. Артур Холмс, физик Имперского колледжа наук в Лондоне, предположил, что в земной мантии происходят процессы «термальной конвекции». Мантия Земли является регионом, расположенным под внешней корой и астеносферой. Она простирается вплоть до земного ядра. Ее состав изменяется с ростом давления и температуры, но именно она составляет большую часть Земли.

Известно, что, когда вещество нагревается, его плотность уменьшается. По отношению к мантии это должно означать, что нагретое вещество поднимается к поверхности, где оно постепенно остывает, становится плотнее и снова опускается. Каждый знает этот процесс: овсянка, которая варится в кастрюле, уплотняется. Холмс был увлечен идеей Вегенера о континентальном дрейфе и предположил, что огромное давление, создаваемое термальной конвекцией, действует как конвейерная лента. В ходе этого процесса континенты распадаются и расходятся друг от друга по поверхности планеты.

В течение многих лет к этим идеям относились пренебрежительно, но потом эмпирические знания начали согласовываться с теоретическими. В 1960-х гг. ученые многое узнали об океанических хребтах – регионах, где действительно происходила термальная конвекция. Они также убедились, что океанические впадины вместе с островными дугами возникают у континентальных окраин. Все это означало, что конвекция не только вероятна, но действительно существует. Двое других ученых, Р. Дитц в 1961 г. и Гарри Гесс в 1962 г., независимо друг от друга опубликовали сходные гипотезы, основанные на мантийных конвекционных потоках и континентальном дрейфе, которые впоследствии стали общепринятыми.

Дитц и Гесс модифицировали первоначальную теорию Холмса и выработали собственный механизм континентального дрейфа, основанный на процессе, который они назвали «спредингом морского дна».

Считалось, что спрединг, или расширение, начинается в срединно-океанических хребтах. Это огромные горные хребты, проходящие посреди земных океанов. Местами они поднимаются выше Гималаев, а их ширина составляет до 2000 км. С хребтами связаны огромные желоба глубиной до 2000 м, пересекающие их под прямым углом. Наибольший тепловой поток от ложа океанов происходит у вершин срединно-океанических хребтов. Зоны вокруг хребтов отличаются гораздо большей сейсмичностью, чем в других местах, указывая на их геологическую активность.

Изучение магнитного поля Земли привело к осознанию того, что оно испытывает периодические инверсии, или смену полярности. Такие флуктуации можно измерять с помощью магнитометров. Было обнаружено, что по обе стороны от срединно-океанических хребтов можно определять следы прошлых инверсий магнитного поля Земли, запечатленные в горных породах. Это привело к выводу, что вдоль хребтов постоянно формируется новый материал, который затем расталкивается в обе стороны от них. Инверсии магнитного поля показывают, что этот процесс очень древний, но происходит до сих пор.

Особый интерес представляли глубоководные впадины. Обычно они длинные и узкие и часто проходят параллельно континентальным горным хребтам и океаническим окраинам. С глубоководными впадинами связана огромная сейсмическая активность, указывающая на то, что они тоже участвуют в процессе спрединга морского дна наряду с океаническими хребтами.

Под внешней корой Земли находится астеносфера – вязкий слой полурасплавленных горных пород. Он сохраняется в таком состоянии из-за распада радиоактивных элементов, главным образом урана. Источник радиоактивности, включающий такие элементы, как торий и калий, находится глубоко в недрах планеты. Постоянно нагреваемая астеносфера поднимается к поверхности и выталкивает новый материал в срединно-океанических хребтах. Магма изливается через трещины в хребтах и образует новое ложе океана в разных направлениях. Новый материал расходится в стороны, пока не вступает в контакт с континентальной плитой, где происходит процесс субдукции, где литосфера погружается обратно в астеносферу и снова нагревается.

Лишь немногие специалисты не согласны с этим основным механизмом отчасти потому, что его действия можно наблюдать. К примеру, Индия начала свое существование в качестве отдельного континента. Тектонические движения столкнули ее с Азией, в результате чего возникли Гималаи – огромный горный хребет, выросший под давлением двух встретившихся континентальных масс.

Этот процесс называется плитной тектоникой, и ученых очень интересовало, существуют ли сходные процессы на других землеподобных планетах нашей Солнечной системы: Меркурии, Венере и Марсе. Зонды, отправленные к этим планетам, убедительно доказали, что процессы тектоники плит отсутствуют во всех этих мирах, то есть в границах Солнечной системы она является строго земным феноменом.