Около 3,8 млрд лет назад, когда космические бомбардировки поутихли, главным двигателем геологических изменений стал жар, заключенный в земном ядре. Тепло просачивалось через мантию в кору и дальше в атмосферу, перепахивая вещество в каждом слое, изменяя его химически и перемещая в больших, медленных циклах конвекции огромные количества газа и других веществ. Как и эволюция звезд, геологическая эволюция нашей планеты протекала в первую очередь под действием простых процессов, черпающих энергию из некоего первоначального, невозобновляемого запаса. Земля потела, выделяя жар из ядра через мантию и кору в пространство вокруг, и при этом менялась.
Жар ядра продолжает управлять многими геологическими процессами и будет делать это еще миллиарды лет. Но ученые лишь в 60-е годы XX века выяснили, как действует эта гигантская геологическая машина. В основе новой концепции геологии лежит одна из главных современных научных парадигм – тектоника плит.
Человек смог получить визуальное представление о поверхности Земли лишь в последние 500 лет, когда люди научились обходить ее по морю. Но большинство продолжало считать, что география мира в основном более-менее постоянна. Бывает, что извергаются вулканы и меняют русло реки, но очертания континентов и океанов, гор, рек и пустынь, ледников и каньонов, конечно, остаются неизменными. Впрочем, кое у кого появились сомнения. А когда Дарвин показал, что на протяжении эонов живые существа претерпевали глубокие изменения, стали накапливаться данные о том, что и у Земли есть история подобных перемен.
В 1885 году Эдуард Зюсс предположил, что около 200 млн лет назад все континенты были соединены в один суперконтинент. Теперь мы знаем, что он был абсолютно прав. Через 30 лет Альфред Вегенер, немецкий метеоролог, проводивший исследования в Гренландии, собрал множество подтверждений идеи Зюсса. Он опубликовал эти данные в 1915 году, во время Первой мировой войны, в книге под названием «Происхождение континентов и океанов» (The Origin of Continents and Oceans; вероятно, реверанс в сторону «Происхождения видов» Дарвина). Дарвин предположил, что живые организмы эволюционировали, а Вегенер точно так же предположил, что эволюционировали континенты и океаны – с помощью механизма, который он назвал континентальным дрейфом. Когда-то объединенные в суперконтинент Пангея или Пан-Гея («вся Земля» в переводе с греческого), материки постепенно разделились и переместились на свои нынешние места.
Вегенер представил массу доказательств. На карте мира многие части выглядят так, как будто когда-то были соединены, и люди это замечали со времен создания первых подобных карт в XVI веке. Незадолго до 1600 года голландский картограф Абрахам Ортелий писал, что Америку
[74], по-видимому, «оторвало» от Европы в результате какой-то катастрофы
[75]. Посмотрев на современную карту мира, вы увидите, что плечо, где находится Бразилия, прекрасно умещается под мышку Западной и Центральной Африке, а Западная Африка выглядит так, как будто могла бы плотно прилегать к огромной дуге Карибского моря. В 60-е годы XX века геологи заметили, что еще лучше материки подходят друг к другу, если рассматривать края континентальных шельфов.
Вегенер показал, что останки древних рептилий в Южной Америке и Центральной и Южной Африке почти одинаковы. Немецкий ученый начала XIX века Александр фон Гумбольдт, автор одной из первых современных историй происхождения мира, основанных на научных данных, также отмечал сходство между береговыми растениями в Африке и Южной Америке
[76]. Были упомянуты пласты пород, которые, казалось, начинались в Западной Африке и как ни в чем не бывало продолжались в Восточной Бразилии. Как метеоролога Вегенера особенно занимали климатические данные. В тропической Африке можно найти красноречивые царапины и трещины, оставленные движением ледников. Возможно ли, что когда-то она проплывала над Южным полюсом? В Гренландии Вегенер нашел останки тропических растений. Несомненно, в далеком прошлом что-то перемещалось на большие расстояния.
Но для хорошей научной гипотезы недостаточно одних косвенных данных. Публикациям Вегенера не пошел на пользу их выход в разгар Первой мировой войны, а немецкое происхождение и то, что он не был геологом, окончательно определило судьбу его идей в англоговорящем мире, где мало кто из ученых принял их всерьез. Может ли в самом деле быть такое, чтобы целые континенты бороздили океаны? Вегенер оказался не способен объяснить, какая сила могла бы ими двигать, и в глазах большинства профессионалов этого хватило, чтобы сбросить его гипотезу со счетов. В ноябре 1926 года теорию континентального дрейфа, предложенную Вегенером, решительно отвергла влиятельная Американская ассоциация геологов-нефтяников. Вот, казалось бы, и всё.
Вот только отдельных геологов эта идея все же заинтриговала. Британский ученый Артур Холмс в 1928 году доказывал, что внутренности Земли могут быть достаточно горячими, чтобы действовать как медленно текущая жидкость, как лава. Если так, не исключено, что движение вещества внутри Земли может заставить плавать по земному шару целые континенты. Но лишь в 50-е годы XX века появились новые данные, которые показали, что геологическое чутье не подвело Вегенера, Холмса и других сторонников идеи континентального дрейфа.
Здесь на сцену выходит гидролокатор. С помощью этого прибора можно находить под водой объекты и определять их местоположение, анализируя отраженные от них сигналы, которые возвращаются эхом. Так делают многие животные, в том числе дельфины и летучие мыши. Человеческие гидролокаторы, как и радиометрическое датирование, были разработкой военных времен, в данном случае – результатом попыток обнаруживать вражеские подводные лодки. Гарри Хесс, профессор геологии в Принстоне, во время Второй мировой войны был командующим на флоте и использовал этот прибор, чтобы следить за немецкими подводными лодками. После войны он стал составлять с его помощью карту морского дна – территории, с которой морские геологи все еще были незнакомы. Большинство предполагало, что дно плоское и покрыто илом, вымываемым с континентов. Вместо этого Хесс обнаружил, что через Тихий океан тянутся вулканические горные цепи. Такого не ожидал ни один геолог. Найдя в начале 50-х годов похожую горную цепь в середине Атлантического океана, ученый стал разрабатывать теорию, которая объяснила бы появление срединно-океанических хребтов. В этом деле ему помогал палеомагнетизм, или исследования намагниченности морского дна. Уже было известно, что северный и южный магнитные полюса Земли неоднократно менялись местами с периодичностью до нескольких сотен тысяч лет. Следы этих переключений остались в лаве, которая просачивалась сквозь дно океана и затвердевала в соответствии с направлением магнитного поля. Оказалось, что направление магнитного поля в горных породах по обе стороны от вулканических хребтов по мере удаления от последних отражает серию переключений между севером и югом. Хесса это озадачило.
