Вот кратко ее механизм. Пластины холодной и жесткой литосферы, которые также называют плитами, опускаются по своим краям, более холодным и тяжелым. Они погружаются в мантию – более горячую, более примитивную по составу и более податливую – и затягивают за собой океанические желоба. За этими желобами, в подвижных клиньях, где смешиваются материалы погружающейся части плиты (субдуцирующего слэба) и исходной мантии, формируются вулканические дуги, такие как Японский архипелаг или Анды. Там, где сходятся и сталкиваются более мощные или сложно построенные плиты, возникают горные хребты вроде Сьерра-Невады и Гималаев.
Поскольку общая площадь поверхности Земли не меняется, на замену уходящей вниз образуется новая кора; благодаря конвекции мантии, в Атлантическом и Индийском океанах, а также в восточной части Тихого океана возникают зоны спрединга (раздвигания), похожие на швы на бейсбольном мяче. В Африке, над мантийным поднятием прямо сейчас раскрывается новое внутриконтинентальное море. Сегодня краевые части плит, слэбы, опускаются под действием конвекции до середины мантии, где претерпевают изменения и растворяются; раньше, когда мантия была горячее, фрагменты слэбов могли погружаться вплоть до ядра, образуя там «кладбище плит»
[139]. Гигантские магматические капли из этих глубин, возможно, всплывают, поднимаясь сквозь всю мантию, чтобы извергнуться в так называемых горячих точках вроде Гавайских островов.
Зоны спрединга открываются, плиты сталкиваются, и в следующем космическом году континенты Земли будут такими же неузнаваемыми, как Пангея. Но физической основой этого процесса является простой факт: Земля горячая, космос холодный, поэтому тепло уходит наружу. То, как оно уходит, и определяет геологию планеты. У крупных планет гораздо больше тепла, которое им предстоит потерять, чем у маленьких, так что, возможно, размеры Земли оптимальны для существования сложной жизни, тогда как тела размером с Марс слишком неактивны, а суперземли, напротив, слишком активны. Но не исключено, что здесь я становлюсь пленником своего человеческого подхода.
Наши представления о земной тектонике плит имеют один пробел: вопрос ее запуска. По мере затвердевания земная кора становилась жесткой и формировала первые литосферные плиты, похожие на кору лунных нагорий. Но с чего одна плита вдруг поднырнет под другую и начнет тонуть? Не должна ли кора просто становиться все толще и толще, пока тепло прорывается наружу через вулканы? Особый ответ на этот вопрос вполне приемлем, потому что Земля – единственная известная нам планета с таким постоянным циклом тектоники плит. Возможно, для существующих где-то в космосе землеподобных планет размером с Землю нормально то, что мы видим на Венере.
Тектоника плит более примитивного типа. Блоки ледяной коры Европы, сфотографированные межпланетным зондом «Галилео» в 1997 г., демонстрируют признаки появления возвышенностей и низменностей в ходе «дрейфа» блоков по более теплому или жидкому нижнему слою какое-то время назад (это видно по кратерам на некоторых низменностях). Разница высот составляет сотни метров. Размер изображения 35 на 50 км.
NASA/JPL
Выдвигалось предположение, что начало тектонике плит положили крупные столкновения, которые пробили кору и запустили в мантии глобальную конвекцию. Всем нравится ссылаться на гигантское столкновение. Но и на Венере, как мы полагаем, случались такие же мощные глобальные столкновения. То же самое верно и для Марса, и для Меркурия (пропорционально их размерам). Возможно, тут был нужен правильный удар в правильный момент. Или, быть может, все это Луна и ее беспрестанное приливное воздействие.
Не исключено, что во всем виновата вода. До запуска тектоники плит поверхность Земли могла затвердеть в виде нагорий 10-километровой толщины, рассеченных глубокими желобами – трогами, сформировавшимися, когда литосферные блоки раскалывались и дрейфовали по бушующему океану магмы, напоминая хаотичные регионы Европы. Эти троги, вероятно, заполнялись водой первых океанов
[140], но их топография должна была быть очень нестабильной. В какой-то момент по какой-либо причине одна из таких литосферных плит могла пододвинуться под другую, создав зону субдукции. Субдукция становится как бы трубопроводом, доставляющим насыщенные водой осадочные породы в нижний слой коры и верхний слой мантии; такое вливание воды должно вызывать частичное расплавление образовавшегося клиновидного участка плиты с выплавкой легкой гранитной магмы, которая медленно, но верно поднимается, формируя массивные плутоны; наконец, аккреция (слияние) плутонов ведет к формированию первичной континентальной коры. Так мог бы начаться тектонический цикл.
Эффектные горы вроде тех, которые окружают Йосемитскую долину, могут возникать, когда плутоны поднимаются быстрее, чем их разрушает выветривание. Но куда более важные события разворачиваются ниже, в корневых частях горных хребтов, где эти плутоны складываются в континентальные щиты – мощные плиты вроде африканской, канадской и антарктической. Когда океаническая плита сталкивается с континентальным щитом, она уходит под него и образуется еще больше гранитной магмы, добавляющей к континентам новые плутоны. Когда щиты сталкиваются с другими щитами, происходит нагромождение, или скучивание, их материала, в результате чего возникают плато вроде Гималаев. Результатом становится топографическая дихотомия Земли: древние континенты и молодые океанические бассейны.
