Как будет выглядеть планета Земля в далеком будущем

Рисунок из книги Дугала Диксона «После человека. Зоология будущего», 2017

В одном из сохранившихся диалогов древнегреческого философа Платона есть ссылка на лаконичное, но очень емкое выражение другого древнегреческого философа, Гераклита Эфесского (ок. 554–483 до н.э.): «Все течет, все изменяется». Для современных ученых, а тем более геологов, наиболее актуально эта крылатая фраза звучит в переводе Т.В. Васильевой, российского филолога и переводчика философской литературы: «Все движется, и ничто не остается на месте».

Фиксизм как часть мобилизма

В начале ХХ века географы и геологи вновь обратили внимание на подмеченный еще за несколько веков до того факт удивительного сходства очертаний западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки. Был предложен целый ряд гипотез о дрейфе континентов по поверхности Земли или их раздвижения за счет увеличения ее объема. Было наглядно показано, что если все современные континенты аккуратно сдвинуть вместе, то они отлично укладываются на «шарике», имеющем диаметр примерно в два раза меньше нынешнего.

Такие палеореконструкции были очень популярны среди европейских геологов в 30-е годы прошлого века...

Позднее, в 1950-е и 1960-е годы, когда началось глубоководное бурение в океанах, было обнаружено, что ложе всех океанов довольно молодое по сравнению с континентами – не старше 170 млн лет, в то время как возраст кристаллического фундамента континентов измеряется миллиардами лет. Гипотеза о существовании единого материка – Пангеи, – который по какой-то причине начал раскалываться на части около 200 млн лет назад, получила убедительные доказательства.

Ожесточенные споры между «фиксистами», отрицавшими дрейф континентов, и их противниками – «мобилистами» продолжались не один десяток лет. К 80-м годам прошлого века абсолютное большинство зарубежных и советских геологов стали приверженцами новой парадигмы – тектоники литосферных плит.

Как по структурному, так и по морфологическому признаку поверхность Земли делится на континенты и океаны, хотя границы между ними не везде определяются однозначно. В целом под океанами скрывается океаническая кора, которая резко отличается от континентальной: по составу (грубо говоря, граниты и базальты), по плотности (2,8 и 3,0 г/см3), по толщине (35–40 и 6–8 км) и по возрасту горных пород (примерно 4 млрд лет и 0–170 млн лет).

Несмотря на это, геологи, которых стали называть плейт-тектонистами, дружно переключились на выделение гипотетических «плит», границы которых старались провести по зонам сейсмической активности, то есть по линиям с высокой концентрацией очагов землетрясений, что не всегда получалось однозначно. В результате выделенные крупные плиты охватывали, как правило, материки с прилегающими морями и широкие океанские просторы.

Родиния, Панотия и Пангея

Крупные плиты, или макроплиты, оказались при внимательном изучении не вполне жесткими и цельными, и со временем была разработана концепция «деформируемых литосферных плит», состоящих из десятков микроплит. Это не спасло плейт-тектонистов от неудобных вопросов и противоречивых фактов. Но они нашли выход из положения, просто запретив себя критиковать.

Вот любопытная цитата из книги «Современные идеи теоретической геологии», опубликованной еще в 1984 году: «Подавляющее большинство геологов мира в настоящее время безоговорочно принимает новую парадигму. Основное возражение против тектоники литосферных плит сводится к утверждению о том, что в основу этой концепции положены не факты, а недоказанные гипотетические представления о процессах, подобных спредингу и субдукции (то есть наращиванию коры в срединно-океанических хребтах и погружению океанической коры под континентальную. – А.Ч.). Все базовые модели тектоники литосферных плит, включая модели спрединга и субдукции, должны быть признаны целесообразными. Все эти модели удовлетворяют требованиям общей теории познания. Они не противоречат известным физическим законам, все они логически непротиворечивы. На данном этапе развития геологии новая глобальная тектоническая концепция не имеет теоретических альтернатив. Более того, поскольку эта концепция пока что развивается, не встречая серьезных затруднений, нет оснований считать поиски новых подходов актуальными».

Как уже было сказано, все современные океаны Земли имеют возраст не более 170 млн лет. Это знаменитый юрский период мезозойской эры. Неужели до этого океанов не было? Конечно, они были, и сами плейт-тектонисты придерживаются мнения, что объем воды на земной поверхности существенно не менялся в течение последнего миллиарда лет. Выход из этого парадокса найден очень простой: континенты не раз в истории Земли разбегались и снова сращивались в единый «суперконтинент» на одной стороне Земли, полностью уничтожая «средиземные» океаны и оставляя окружающий единую сушу суперокеан...

Считается, что Земля много раз проходила через циклы «суперконтинентов» с периодом 400–500 млн лет. Древним суперконтинентам даже присвоены названия: Родиния (около 1 млрд лет назад), Панотия (около 600 млн лет назад) и Пангея (около 250 млн лет назад).

Геологи подтверждают, что во всех океанах в настоящее время происходит раздвижение морского дна. Но не могут же все океаны увеличиваться на Земле, которая имеет фиксированный размер? Нет, не могут. Плейт-тектонисты нашли такой выход: океаны бывают молодыми (расширяющимися) и стареющими (сужающимися). Самый большой современный океан – Тихий – назван реликтом суперокеана Панталасса, стареющим в течение последних 100–120 млн лет.

В то же время известно, что наибольшая скорость раздвижения морского дна – до 10–15 см в год – наблюдается в настоящее время именно в Тихом океане, в пределах его Восточного поднятия. Высокоточные спутниковые навигационные системы, позволяющие определять координаты точек на поверхности Земли с точностью до 1 см, смогут подтвердить возможные изменения абсолютных размеров Земли и ее континентов и океанов в течение ближайших десятилетий.

Фантазии палеогеографа Скотезе

В современной книге «Мировой океан», изданной под эгидой Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в 2013 году, предлагается расценивать тектонику плит как первую научную теорию, имеющую предсказательную силу. Утверждается, что «теория тектоники плит имеет определенное математическое обоснование, благодаря которому современная кинематика плит, включающая направления и скорости их взаимных перемещений, может быть экстраполирована и в прошлое, и в будущее».

Геолог и палеогеограф Кристофер Скотезе из Техасского университета в городе Арлингтоне стал знаменитым в геологических кругах на рубеже ХХ и XXI веков благодаря своей, как он выразился, фантазии на тему, как может выглядеть Земля будущего. В передаче, подготовленной американским телеканалом National Geographic, профессор Скотезе рассказывает, что однажды его спросили, может ли он спрогнозировать положение материков в будущем – скажем, через 50 млн, 100 млн и 200 млн лет. Он ответил, что это очень интересная задача, которую он берется решить!

С учетом того, что континенты в прошлом (вероятно) не раз распадались и объединялись в суперконтиненты, Скотезе предположил, что через 200–250 млн лет наступит время для очередного такого слияния, и предполагаемый суперматерик он сначала назвал «Пангея Ультима», то есть «Пангея Последняя». Это название успело получить широкую известность и попало в Википедию и другие справочные интернет-ресурсы. Впрочем, сам Скотезе вскоре решил уйти от категоричного слова «последняя» и предложил называть будущий суперконтинент «Пангея Проксима», то есть  ближайшая или следующая Пангея.

К сожалению, ход мыслей и экспериментов профессора Скотезе, показанный в фильме телеканала National Geographic, только дискредитирует практическую ценность теории тектоники плит и серьезность прогнозов дрейфа континентов в будущем. Возможно, режиссеры телеканала для наглядности предложили профессору Скотезе «поиграть» разноцветными вырезанными из картона континентами, разложенными на светостоле, то есть на плоской Земле.

Известно, что в проекции Меркатора и других популярных картографических проекциях изображения приполярных областей сильно растягиваются. Например, Гренландия обычно имеет кажущиеся размеры, превышающие истинные размеры Австралии. Когда «творец» перемещает Англию на Северный полюс, а Сибирь – в тропики, истинные размеры имеют значение! И вторая режущая глаз ошибка – это отделить Европу от Азии по условному рубежу, проходящему по Уралу, Каспийскому морю и Кавказу, и двигать эти массивы суши раздельно. Это две недопустимые  оплошности для профессионального геолога.

Чтобы не возвращать все материки (или части света) на то же место, которое они занимали в Пангее 200 млн лет назад – и не давать пищу сторонникам гипотезы пульсирующей Земли! – профессор Скотезе придумал, что при формировании суперконтинента Пангея Проксима, когда расширение Атлантического океана сменится на его схлопывание, к Африке причалит не Южная, а Северная Америка. А Южная Америка обогнет Африку и запечатает собой Индийский океан. При этом Тихий океан опять останется суперокеаном, вопреки мнению других плейт-тектонистов, назначивших его стареющим и сжимающимся уже в наши дни.

В другом фрагменте фильма телеканала National Geographic теми же настольными экспериментами с дрейфом материков (но никак не «плит», между которыми не бывает промежутков!) занят американский геофизик Пол Силвер из института Карнеги.

Силвер вырезал из дерева «континенты» и поместил их в тазик с водой. Это слишком напоминает бытовавшие задолго до нашей эры представления об окруженной морем Земле в форме блюдца! Чтобы вернуться хотя бы к первоначальному представлению 60-х годов прошлого века о «плитах», которые, согласно первому изданию энциклопедического словаря по разведочной геофизике профессора Хьюстонского университета Роберта Шериффа (1973), «дрейфуют, как льдины с вмерзшими в них бревнами-материками», геофизику Силверу нужно было хотя бы подморозить свой тазик с водой и деревянными континентами.

Термодинамика не дает добро

Как уже было сказано выше, в книге «Современные идеи теоретической геологии» (1984) утверждалось, что «все базовые модели тектоники литосферных плит удовлетворяют требованиям общей теории познания и не противоречат известным физическим законам». Так ли это?

Вернемся к неоспоримому древнегреческому «мобилистскому» высказыванию Гераклита Эфесского: «Все течет, все изменяется». Древние греки не пояснили, КАК ИМЕННО все меняется. Знаменитый физик и химик Людвиг Больцман в XIX веке пришел к мысли, что природа стремится перейти из менее вероятного состояния в более вероятное с большей энтропией (или мерой беспорядка). Другими словами, универсальный закон природы заключается в том, что она стремится к равновесному неупорядоченному состоянию, то есть к хаосу, причем достигает этого состояния наиболее быстрым путем. Любое упорядочивание в той или иной системе не может наблюдаться, если система замкнута и не получает энергии извне.

Могло ли эндогенное (внутреннее) тепло, получаемое земной корой из ядра и мантии Земли, или экзогенное тепло, получаемое поверхностью Земли от Солнца, обеспечить постулируемые плейт-тектонистами периодические распады суперконтинентов на части и их удивительные реконструкции? Видимо, нет, поскольку, согласно второму закону термодинамики, невозможно протекание самопроизвольных процессов, в которых теплота превращается в работу. Второй закон термодинамики в формулировке английского ученого Кельвина звучит так: «Невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника». Иначе был бы возможен вечный двигатель!

В общем, если Земля не является чьей-то песочницей и не подвергается целенаправленному внешнему воздействию, периодическое формирование суперконтинента невозможно. Скорее всего суперконтинент Пангея существовал и распался на фрагменты только один раз. И геологам вместе с физиками и химиками нужно искать в мантии – или даже в ядре Земли – причины этого необратимого процесса.

Хотя плейт-тектонисты отвергают возможность пересмотра парадигмы (или даже «зрелой теории») тектоники литосферных плит, стоит напомнить им, что историк науки Томас Кун, автор основополагающего классического труда «Структура научных революций», под парадигмами подразумевал признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу. Научная революция происходит тогда, когда ученые обнаруживают аномалии, которые невозможно объяснить при помощи универсально принятой парадигмы, в рамках которой до этого момента происходил научный прогресс.

А аномалии в развитии земной коры, которые не могут объяснить современные плейт-тектонисты, имеются в изобилии!