Еще со времен усиленного изучения Луны и Марса в 60-х и 70-х годах двадцатого века геофизиков удивила относительно малая толщина земной коры. На долю марсианской и лунной коры приходится примерно 10 процентов массы этих небесных тел, а у Земли масса коры едва достигает половины процента от общей массы планеты. В 1988 году группа геофизиков из Калифорнийского технологического института и университета Иллинойса в Урбане под руководством Дона Андерсона выступила с сообщением на конгрессе Американского геологического общества, проходившего в Денвере, штат Колорадо. Ученые заявили, что нашли «недостающую кору». Анализируя ударные волны, возникающие при землетрясениях, они пришли к выводу, что часть коры опустилась вниз и расположена на глубине 250 миль от поверхности Земли. По оценке ученых там находится столько вещества коры, что ее общая толщина увеличивается в десять раз. Но даже в этом случае масса коры составляет лишь 4 процента от массы всей планеты — в два раза меньше предполагаемой нормы (если судить по Луне и Марсу). Даже если утверждения этой группы геофизиков справедливы, половина земной коры остается не найденной. Кроме того, эта теория оставляет без ответа вопрос о том, какая сила заставила более легкую по сравнению с мантией кору «нырнуть» — именно этот термин употреблялся в докладе — на глубину нескольких сотен миль. Ученые предположили, что опустившаяся часть коры состоит их «огромных пластин», которые были разделены трещинами и затем «нырнули вглубь Земли». Но какая сила расколола земную кору?
Другая аномалия земной коры заключается в ее неоднородности. В тех частях планеты, которые мы называем континентами, ее толщина варьируется от 12 до 45 миль, а на участках, занимаемых океанами, составляет от 3,5 до 5 миль. Средняя высота континентов над уровнем моря составляет 2300 футов, тогда как средняя глубина океанов — 12 500 футов. Из этого можно сделать следующий вывод: более толстая континентальная кора гораздо дальше уходит в глубь мантии, тогда как океаническая кора представляет собой всего лишь тонкий слой спрессованных минералов и осадочной породы (рис. 36).
Существуют и другие отличия в коре континентов и океанов. Континентальная кора, состоящая из пород, напоминающих гранит, легче мантии: средняя ее плотность составляет 2,7–2,8 грамма на кубический сантиметр, тогда как средняя плотность мантии — 3,3 грамма на кубический сантиметр. Океаническая кора тяжелее и плотнее континентальной (от 3,0 до 3,1 грамма на кубический сантиметр); она больше похожа на мантию и состоит в основном из базальта и других более плотных, чем у континентальной коры, пород. Примечательно, что «потерянная кора», которую нашла упомянутая выше группа геофизиков, предположительно является именно океанической, а не континентальной.
Далее следует более важное отличие континентальной коры Земли от океанической: континентальная часть не только толще и тяжелее, но и старше океанической. К концу 70-х годов ученые пришли к единому мнению, что большая часть современной поверхности континентов образовалась около 2,8 миллиарда лет назад. Свидетельства того, что с тех пор толщина континентальной коры не менялась, найдены на всех континентах в той области, которую геологи называют архейским щитом; правда, в этих местах были найдены породы, возраст которых оценивается в 3,8 миллиарда лет. В 1983 году ученые из Австралийского национального университета обнаружили на западе Австралии остатки составлявших земную кору горных пород с возрастом 4,1–4,2 миллиарда лет. В 1989 году новые методы анализа проб, взятых на севере Канады (исследователями Университета им. Вашингтона из Сент-Луиса и Геологической службы Канады), позволили точно указать их возраст — 3,96 миллиарда лет. Сэмюэл Боуэринг из Университета им. Вашингтона сообщал о том, что возраст других пород из этого же региона составляет 4,1 миллиарда лет.
Ученым все еще не удается объяснить пробел в 500 миллионов лет между возрастом Земли (остатки метеоритов, например найденных в Аризоне, позволяют оценить его в 4,6 миллиарда лет) и возрастом самых старых твердых пород, которые удалось найти. Однако несмотря на эту загадку, уже не подлежит сомнению сам факт, что возраст континентальной коры Земли составляет как минимум 4 миллиарда лет. С другой стороны, не удалось найти ни одного участка океанической коры старше 200 миллионов лет.
Эта разница настолько огромна, что ее не в состоянии объяснить никакие теории о поднимающихся и опускающихся континентах и об исчезающих морях. Кто-то сравнил земную кору с кожурой яблока. Там, где теперь находятся океаны, кожура «свежая», образовавшаяся буквально «вчера». Создается впечатление, что в этом месте в доисторические времена эта «кожура» была содрана — вместе с кусками самого «яблока».
Разница между континентальной и океанической корой раньше должна была быть еще заметнее, поскольку континентальная кора постоянно разрушается под действием природных факторов, а основная масса остатков этого процесса смывается в океанические впадины, увеличивая толщину океанической коры. Более того, океаническая кора непрерывно утолщается за счет подъема расплавленного базальта и силикатов, которые вырываются из мантии через разломы океанского дна. Этот процесс, в результате которого образуются новые слои океанической мантии, длится около 200 миллионов лет, и именно в результате него океаническая кора приобрела современную форму. Но что представляло собой морское дно до этого? Может быть, там вообще не было коры — это была открытая «рана» на поверхности Земли? Может быть, образование океанической коры можно сравнить с процессом свертывания крови в местах повреждения кожи?
Возможно, Гея — живая планета — пытается залечить свои раны?
Наиболее очевидное место на поверхности Земли, где существовала подобная «рана», это Тихий океан. Понижение земной коры в занятых океанами частях планеты составляет около 2,5 мили, тогда как глубина Тихого океана в некоторых местах достигает 7 миль. Если удалить со дна Тихого океана слой коры, образовавшийся там за последние 200 миллионов лет, мы опустились бы на глубину 12 миль от поверхности воды и от 20 до почти 60 миль от поверхности суши. Ничего себе впадина… А насколько велика была эта «рана» 500 миллионов или 4 миллиарда лет назад? Невозможно даже представить — можно только с уверенность сказать, что гораздо глубже.
Не подлежит сомнению, что впадина была значительно шире и захватывала гораздо большую часть поверхности планеты. В настоящее время Тихий океан занимает около трети земной поверхности, но за последние 200 миллионов лет его площадь уменьшилась. Причина заключается в том, что обрамляющие океан континенты — Америка на востоке, Азия и Австралия на западе — сближаются, медленно, но неотвратимо сжимая Тихий океан на несколько дюймов в год.
Наука, занимающаяся изучением и объяснением этого процесса, получила название теории тектонических плит.
Ее основой, как и основой изучения Солнечной системы, является отказ от представлений о стабильности и неизменности планет в пользу признания катаклизмов, изменений и даже эволюции, которая касается не только флоры и фауны. Небесные тела, на которых развивается жизнь, тоже признаются «живыми» существами, способными расти и сокращаться в размерах, благоденствовать и страдать, а также рождаться и умирать.
Недавно возникшая теория тектонических плит, которая сегодня превратилась в общепризнанную науку, своим происхождением обязана немецкому метеорологу Альфреду Вегенеру и его книге «Die Entstehung der Kontinente und Ozeane», опубликованной в 1915 году. Отправной точкой для него, как и для его предшественников, послужило «совпадение» контуров континентов по обе стороны южной Атлантики. Однако до Вегенера это объяснялось исчезновением — то есть погружением — континентов или перемычек суши. Ученые были убеждены, что суша находится на прежнем месте с незапамятных времен, только средняя ее часть опустилась ниже уровня моря, в результате чего возникли отдельные континенты. Оперируя доступными ему данными о флоре и фауне по обе стороны Атлантики, а также значительным геологическим сходством, Вегенер выдвинул гипотезу о существовании суперконтинента Пангеи — огромной массы суши, которая включала в себя все современные континенты, как части мозаики. Вегенер предположил, что Пангея, занимавшая почти половину земного шара, была окружена доисторическим Тихим океаном. На плавающей посреди вод, подобно ледяному полю, единой массе суши появлялись и исчезали разломы, пока в мезозойскую эру — геологический период, начавшийся 225 миллионов и закончившийся 65 миллионов лет назад — не произошел ее окончательный раскол. Постепенно образовавшиеся осколки начали дрейфовать в разные стороны. Антарктида, Австралия, Индия и Африка разделились и стали удаляться друг от друга (рис. 37а). Затем разделились Африка и Южная Америка (рис. 37б); Северная Америка начала отдаляться от Европы, а Индия двинулась в сторону Азии (рис. 37с). Таким образом, континенты продолжали перемещаться, пока не оказались в том положении, в каком мы их видим сегодня (рис. 37d).
