На этот раз убедительное доказательство «тектоники плит» пришло из Кембриджа. Фред Вайн заканчивал докторскую диссертацию о рифте Карлсбергского хребта в Индийском океане. Его особое внимание привлекло распределение магнитных аномалий. Речь идет о незначительных отклонениях в магнитном поле Земли, связанных с тем, что залегающие в ней породы, как мы видели выше, обладают собственной намагниченностью и, следовательно, создают слабый магнитный эффект, который накладывается на главное земное поле точно так же, как поле любого отдельного магнита.
В то время английские геофизики были уверены, что материки дрейфуют, и находили правдоподобной идею обновления океанического дна. Специалисты по палеомагнетизму сумели их убедить, что направление магнитного поля Земли за протекшие геологические эпохи неоднократно менялось. В продолжение нескольких миллионов лет Южный и Северный полюса согласованно меняли свою полярность. Иначе говоря, стрелка компаса, показывающая сейчас на север, 700 тысяч лет назад, в период последней смены полюсов, показывала бы на юг. А Фред Вайн подтвердил существование на хребтах вулканов, породы которых обладают обратной намагниченностью, то есть направленной противоположно современной.
Он и его коллега Драммонд Мэтьюз делали отсюда вывод, что если обновление океанического дна действительно происходит, то в океанической коре должно наблюдаться чередование участков со следами прямого и обратного направления магнитного поля. В самом деле, вулканическая порода, поступающая сейчас в рифт, намагничивается по направлению современного магнитного поля, но вулканическая порода на обеих лентах движущегося конвейера, выброшенная из земных недр 700 тысяч лет назад, имеет противоположную по знаку намагниченность. Таким образом, океаническое дно должно характеризоваться рядом параллельных и симметричных по отношению к рифту полос, где намагниченность должна последовательно меняться в диаметрально противоположном направлении. Зная время смены знака магнитного поля, можно датировать и сами полосы, если начинать отсчет по обе стороны рифта, то есть в глубь веков. Само собой разумеется, что таким образом высчитывается и скорость образования океанического дна на оси хребта.
Гипотеза давала ключ, которым легко пользоваться. Магнитное поле поддается измерению: для этого за кормой судна буксируется магнитометр. И вот, проложив маршруты над подводными хребтами, ученые получили данные о магнитном поле на огромных пространствах океанического дна. Группа Юинга собрала фантастически огромную коллекцию таких данных.
Экспедиция, проведенная Вайном и Мэтьюзом в 1966 году, дала положительные результаты.
Карта океанического дна постепенно покрывалась новыми обозначениями, которые шли параллельно и симметрично по отношению к рифту, вдоль которого была определена и скорость разрастания площади дна. Она колеблется между 2 и 20 сантиметрами в год, или 20 и 200 километрами в миллион лет. Удалось показать, что возраст, самых древних зон земной океанической коры нигде не превышает — 180 миллионов лет, а это составляет менее одной двадцатой возраста Земли.
И сразу же неисчерпаемым потоком в научные лаборатории: хлынули факты. Ранее «вертикалистски» настроенный, ученый мир отныне что ни день все более и более стал склоняться в сторону дрейфа материков. Этому способствовали исследователи Ламонтского, центра, обращенные в новую веру результатами собственных магнитных измерений по профилям.
И все же модель Хесса не была совершенна — прекрасно позволяя понять, что представляет собой рифт и глубоководный желоб, и определить эволюцию океанической коры на пути от рифта до желоба, она не объясняла причин весьма неравномерного распределения на земной поверхности самих желобов и рифтов. Кроме того, она не позволяла произвести расчет относительного движения различных частей земной поверхности. Итак, необходимо было определить эти перемещения, чтобы связать их с сейсмичностью, причиной которой они являлись. Этим последним штрихом, завершившим причудливое построение всей системы, должна была стать количественная модель так называемой тектоники плит.
Прежде чем изложить эту модель, уместно прибегнуть к аналогии. Если бак с воском подогреть так, чтобы на дне он растопился, а сверху его охладить, например, при помощи вентилятора, то на поверхности образуется пленка твердого воска. Растягивая затвердевший воск к противоположным краям бака, мы заметим, как он разделится на две самостоятельные плитки. По мере их расхождения жидкий воск начнет изнутри подниматься в образовавшуюся щель, выйдет на поверхность, охладится и отвердеет, пристав с одной и с другой стороны к разделенным краям плиток. Между двумя наращенными из твердого материала плитами образуется рифт. Пример как нельзя лучше подходит к Атлантическому океану, площадь которого увеличивается за счет наращивания новых пород, поступающих через расселины рифта. Охлаждаясь, эти породы образуют по обеим сторонам рифта два твердых недеформируемых слоя, мощность которых достигает приблизительно 70 километров.
Человек-лилипут не заметил бы никакого движения, окажись он в качестве наблюдателя в центре восковой пластины, которая I перемещается без всякой деформации. Для того чтобы заметить движение, необходимо дойти до края рифта, и тогда по другую сторону обнаружится отход второй пластины.
Можно представить и другую картину: не удаление плит, а их сближение. В этом случае они наползают одна на другую, и та, что оказывается придавленной, постепенно растапливаясь, возвращается в жидкое состояние. Феномен наползания пластин соответствует глубоководному желобу. Действительно, океаническая плита, погружаясь в глубь Земли, также разогревается и приходит в свое изначальное состояние: она растворяется в мантии.
Таким образом, у нас возникло понятие подвижной, но недеформируемой плиты, которая претерпевает изменения благодаря приросту новой поверхности в рифте или разрушению старой в желобе. Теперь можно усложнить модель и разделить бак не на две пластины, а на пять или шесть частей и даже более. Попытаемся их двигать в разных направлениях. Во всех случаях поверхность бака будет покрыта твердым воском, но этот воск образуется из мозаики плит, часть из которых будет увеличиваться по площади, а другая часть — уменьшаться из-за сети желобов и рифтов, образующихся на границах, плит, которые передвигаются, как сказано, до отношению друг к другу. Конфигурация этих смещений поддается расчету, если измерить относительную скорость плит вдоль некоторого числа границ между ними.
Подобная ситуация создается и на Земле, с той только разницей, что Земля имеет сферическую, а не плоскую, как поверхность воска в баке, форму.
Таким образом, можно высчитать скорость относительного смещения вдоль рифтов и желобов и все это соотнести с сейсмичностью, которую указанные движения порождают. Ибо совершенно очевидно, что в основе сейсмичности лежат трение, расхождение и столкновение между плитами.
Нас могут спросить: а как обстоит дело с материками?
Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно слегка изменить эксперимент и положить в бак деревянные обрубки, заставив их «плавать» в воске. Они будут фиксированы, как бы «приморожены» к прогнутым ими твердым пластинам воска, на которых они передвигаются, но, как показывает опыт, никогда не будут уничтожены, то есть не утонут.
Качественно модель ничем не отличается от «движущегося конвейера» Хесса, она помогает понять, каким образом плита между рифтом и океаническим желобом остается совершенно недеформированной. Поведение пластин из твердого воска, под которыми находится расплавленный, исследовал американский ученый Джим Брюн. Разъединив две пластины, он, к великому удивлению, констатировал, что рифт не сохраняет криволинейной формы по линии их первоначального разъединения. Наоборот, образовывался ряд прямолинейных участков, перпендикулярных по направлению к линии выхода расплавленного воска, то есть отрезки рифта разделялись смещавшими их перпендикулярными отрезками, вдоль которых происходило относительное скольжение пластин.