Сдвинувший материки: как Альфред Вегенер понял, что континенты движутся

Как земная кора приобрела нынешний вид и какой она была в прошлом? Это трудный вопрос, ведь за краткий срок человеческой жизни обычно не происходит никаких перемен. Земная твердь кажется незыблемой и неизменной. Это убеждение мешало геологам принять гипотезу дрейфа материков.

Твердь приходит в движение

Что может разрушить иллюзию незыблемой тверди лучше, чем ее сотрясение? Лиссабонское землетрясение 1755 года унесло жизни десятков тысяч людей и вызвало шок у современников. Это была одна из тех страшных катастроф, которые дали понять, что и в глубинах Земли что-то может резко измениться.

Бедствие произвело неизгладимое впечатление на Иммануила Канта. Не чуравшийся естественных наук философ пытался разобраться, что же стряслось у берегов Португалии. Мыслитель счел, что там возникла пустота, в которую провалилось дно океана. Кант наряду с Пьером-Симоном Лапласом разработал гипотезу о происхождении Земли и Солнечной системы в целом.

Два великих ума пришли к выводу, что планеты возникли из облака пыли и газа, уплотнявшегося под действием собственной гравитации. С этим вполне согласны и современные астрономы, но вот дальше начинаются расхождения. Кант и Лаплас думали, что первоначально Земля была очень горячей. Из этой идеи выросло предположение, как Земля обзавелась горами и низинами. Планета до сих пор остывает и уменьшается в объеме, говорили ученые. Из-за этого кора сморщивается, как кожица яблока, усыхающего при запекании.

На смену этой гипотезе пришла гипотеза геосинклиналей. Она предполагала, что глубокие складчатые прогибы (синклинали) позднее дают начало возвышенностям. Забегая вперед, уточним, что сейчас обе гипотезы считают ошибочными.

Такие взгляды худо-бедно отвечали на два вопроса: откуда берутся горы и почему происходят землетрясения. Сейчас при ответе на этот вопрос мы в первую очередь вспоминаем о движении материков, точнее, тектонических плит. Но в XVIII–XIX веках такая мысль казалась крамольной.

Не то чтобы она никому не приходила в голову. Южная Америка и Африка на карте выглядят как осколки тарелки. Бразилию, например, так и хочется засунуть в Гвинейский залив. Еще в конце XVI века фламандский картограф Авраам Ортелий предположил, что Старый Свет был оторван от Нового какими-то небывалыми землетрясениями и наводнениями. Кое-кто полагал, что материки разлучил библейский Всемирный потоп.

А в начале XX века американский геолог Фрэнк Тейлор предположил, что столкновения континентов способны порождать новые горные гряды. Тейлору современники поверили не больше, чем Ортелию. Вообще, в начале XX века геологи полагали, что их наука уже устоялась и самые важные открытия в ней сделаны. Кроме того, у сдвигателей материков не было практически никаких аргументов, кроме сходства береговых линий. Первым, кто всерьез обосновал эту гипотезу, стал немецкий метеоролог Альфред Лотар Вегенер (1880–1930 гг.).

Сотрясатель устоев

Будущий научный бунтарь родился в Берлине, там же окончил университет. Поначалу Вегенер занимался астрономией и защитил по ней блестящую диссертацию. Но эта наука вскоре наскучила Альфреду, и он перешел в метеорологическую обсерваторию, где работал вместе со старшим братом Куртом.

Для изучения атмосферы братья использовали воздушные шары, на которых летали сами и даже однажды невзначай поставили мировой рекорд по продолжительности полета. Но самой большой авантюрой в жизни Вегенера стала Гренландия. Впервые попав на ледяной остров с экспедицией 1906 года, Вегенер проникся роковой любовью к этой «морозной антресоли Старого Света».

Каждый раз приключения ученого становились все опаснее. В ноябре 1930 года в ходе третьей гренландской экспедиции Альфред Вегенер трагически погиб. Точную дату смерти мы не узнаем: ученый умер среди белого безмолвия, в десятках километров от ближайших людей.

Метеоролог и полярный исследователь, автор фундаментального труда «Термодинамика атмосферы», имел и другую научную страсть. В отличие от физики атмосферы, при жизни она не принесла Вегенеру признания — одни лишь насмешки. Однако тот упорно стоял на своем и после смерти прославился именно благодаря гипотезе дрейфа континентов.

Проблески открытия

Появление этой идеи Вегенер описывает как озарение. Якобы он в 1910 году при беглом взгляде на карту мира подметил сходство очертаний берегов Южной Америки и Африки, но тогда не придал этому значения. А на следующий год случайно наткнулся на палеонтологические данные, подтверждавшие, что два материка некогда были единым целым.

Тут Вегенер начал уже целенаправленный поиск других доказательств. 6 января 1912 года он выступил с докладом перед Немецким геологическим обществом в Франкфурте-на-Майне и… вызвал громкое возмущение собравшихся. Геологи заявили: идея не нова и совершенно неправильна!

Разлученные материки

Чем же Вегенер обосновал свою правоту? Аргументов в книге множество, они распределены по отдельным главам, каждая из которых соответствует разделу науки. Первыми, например, идут геодезические аргументы — координаты наблюдательных пунктов в разное время, полученные астрономическими методами. Среди них — станции Гренландии, которые за десятки лет наблюдений, как полагал Вегенер, переместились вместе с островом на целые метры. Такая оценка была, безусловно, сильным преувеличением.

Далее идут геофизические аргументы. Вегенер обратил внимание, что большинство землетрясений приурочены к определенным зонам (теперь мы знаем, что это стыки тектонических плит). Он показывает, что сила гравитации не возрастает вблизи горных массивов, хотя должна бы — в присутствии таких-то масс вещества, и верно объясняет это тем, что горы и возвышенности сложены менее плотными породами, чем низменности.

Но почему? Вегенер повторяет гипотезу, предложенную геологами: материки буквально плавают по поверхности Земли. Плотные породы погружаются в мантию глубже, чем легкие. А раз континенты держатся на плаву, почему бы им не плыть в каком-нибудь направлении?

Далее идут геологические свидетельства. Горные породы и образованные ими структуры удивительно соответствуют друг другу как раз на «разлученных» берегах континентов.

Глава с палеонтологическими и биологическими аргументами получилась самой большой. Вегенер показал, что ареалы некоторых давно вымерших видов тоже разорваны береговыми линиями. Он рассматривает мезозавров — ящеров, обитавших в южных частях Африки и Южной Америки. Другой пример — семенные папоротники глоссоптерисы. В пермском периоде они росли на всех южных континентах, включая свободную ото льда Антарктиду.

О былой общности континентов говорит и распространение иных современных видов. Пресноводные окуни и дождевые черви явно не могли перебраться через океан сами. Вегенер опровергает популярную среди современных ему биологов гипотезу «затонувших мостов». Якобы ранее существовали соединяющие материки перемычки, по которым животные сумели перебраться в новые края. Ну а после этого сухопутные «мосты» поглотила пучина. Для биолога это может звучать правдоподобно, но такой катаклизм слишком трудно объяснить с точки зрения геологии. Можно представить себе сухопутный мост через узкий пролив, но не через Атлантический океан.

В заключение метеоролог Вегенер обратился к свидетельствам о древнем климате. Он рассмотрел следы оледенений, болот и так далее. И снова получилось, что берега, сегодня разделенные тысячами километров, некогда представляли собой одно целое.

Дикая фантазия дилетанта?

Как же современные Вегенеру геологи отнеслись к его аргументам? Можно сказать, что попросту пренебрегли ими. Особенно радикально были настроены американские геологи. Те даже высмеивали Вегенера, а его гипотезу без стеснения называли лженаучной. Геологическое сообщество смотрело на настырного метеоролога как на чужака, который выкопал смешную и странную идею и теперь усердно мозолит всем глаза.

Когда Вегенера не стало, гипотеза континентального дрейфа потеряла в его лице главного защитника. Оппоненты смогли ее свободно критиковать и нашли множество убедительных, как им казалось, опровержений. В итоге смелую идею сочли ложной, антинаучной и называли даже «дикой фантазией».

Среди множества упреков в адрес Вегенера выделяются два главных. Первый банален: автор теории дрейфа не был геологом и, стало быть, якобы не имел права судить о проблемах геологии. Другой аргумент, на первый взгляд, несколько серьезнее: Вегенер не смог предложить механизм дрейфа континентов.

Говоря о «континентальных глыбах», которые легко и, по его мысли, довольно быстро скользят по океаническому дну, Вегенер не берется ничего утверждать о том, почему это происходит. А ведь массы у материков просто циклопические — стало быть, их должны толкать вперед не менее циклопические силы. Отметив, что «теория дрейфа пока еще не имеет своего Ньютона», ее автор осторожно предположил роль приливных сил и вращения Земли. Это объяснение очевидно не годится — хотя бы потому, что такие силы слишком малы.

И все же не стоит отрицать, что нечто происходит, только потому, что неизвестно, каким образом это может происходить. Тем более что автор намеренно оставил вопрос движущей силы открытым. Многие явления в разных областях науки были сначала обнаружены, а уже много позже объяснены, а кое-какие до сих пор ждут объяснения.

Поддержали теорию континентального дрейфа лишь единицы. Среди них выделяются создатель изотопного датирования Артур Холмс из Великобритании, первым верно оценивший возраст Земли, и уже упомянутый американец Фрэнк Тейлор, предложивший идею дрейфа континентов за несколько лет до Вегенера, а также некоторые геологи Южного полушария.

И все-таки они движутся!

Однако в 1950-е геологам пришлось-таки вспомнить «чудака и фантазера» Вегенера. Тогда океанографы получили от военных весьма совершенные гидролокаторы и принялись систематически исследовать рельеф океанического дна. Эта работа закрашивала самое большое белое пятно на картах планеты.

Особенно впечатляющие результаты принесло изучение Атлантики. Ученые определили точные границы материков: теперь им не мешал тот факт, что окраины континентов затоплены морем. Удивительное совпадение этих границ стало еще очевиднее. Мало того, оказалось, что посередине океан рассекает Срединно-Атлантический хребет, изобилующий вулканами. И его изломы четко повторяют очертания материков.

Программа глубоководного бурения выявила, что морское дно — это сплошной вулканический базальт. Причем его возраст плавно увеличивается от Срединно-Атлантического хребта к берегам. Но даже у самых континентов возраст донных пород составляет какие-то 200 млн лет, и это при возрасте материков в миллиарды лет!

Результаты палеомагнитных исследований тоже обескураживали. Некоторые минералы «помнят» направление геомагнитного поля в прошедшие эпохи. Составив карты, специалисты ахнули: дно океана оказалось форменной зеброй с полосами разной намагниченности. Так ученые открыли, что магнитные полюса Земли регулярно меняются местами. Но заодно обнаружилось и расширение Атлантики на несколько сантиметров в год.

Планета в роли кастрюли

К концу 1960-х геологи окончательно разобрались, в чем дело. Мантия Земли напоминает кастрюлю с супом: в ней происходит круговорот, или, по-научному, конвекция. Под срединно-океаническими хребтами к поверхности подходят восходящие потоки мантийного вещества. Они несут с собой тепло, которое вызывает извержения вулканов.

Изверженный базальт порождает свежую океаническую кору. Основной же поток мантийного вещества становится горизонтальным. Скрываясь под океанической корой, он скользит к зоне погружения, где снова уходит в глубину. Это движение и увлекает за собой материки, плывущие по поверхности мантии.

В зонах погружения (субдукции) плиты океанической коры разрушаются и тонут в мантии, а менее плотные материковые плиты остаются на плаву. Выходит, Земля покрыта конвейерной лентой из мантийных потоков, прикрытых сверху тонкой океанической корой. На ней-то и катаются пассажиры-материки, положение которых со временем меняется по прихоти огромных потоков мантийного вещества.

Это тот самый механизм движения, которого так недоставало вегенеровской гипотезе. Очень иронично, что Вегенер постоянно сталкивался с конвекцией, изучая атмосферу. Теплый воздух поднимается вверх, там течет горизонтально, потом остывает и опускается вниз, и все повторяется.

Альфред Лотар Вегенер сильно преувеличивал скорости движения континентов. На деле это всего лишь считанные сантиметры или даже миллиметры в год. Его осторожные предположения о механизмах дрейфа тоже были неверны. Но отважный ученый оказался прав в самом главном — в том, что материки действительно движутся по горизонтали. А также в том, что стоял на своем до конца.

_{Фото: ARCHIVE OF ALFRED WEGENER INSTITUTE; THE NEW YORK PUBLIC LIBRARY; JOHANNES GEORGI; SHUTTERSTOCK / FOTODOM}

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 8, октябрь 2023}