ВОССОЕДИНЕНИЕ РОССИИ С АМЕРИКОЙ

Игры в Пангею — любимое занятие матушки-Земли

Наши потомки станут американцами, а американцы — россиянами. Тихий океан прекратит существование. Гималаи будут намного выше, так что альпинисты смогут поставить рекорд, который продержится как минимум 600 миллионов лет.

Попасть на Гордоновскую научную конференцию в Америке (она проводится регулярно) не легче, чем в финальную часть чемпионата мира по футболу. Участвовать в конференции рвутся сотни ученых, но сквозь сито отбора проходят единицы. Основную массу составляют те, чьи исследования оргкомитет оценивает как наиболее значительные и перспективные (по известным только ему, но, как правило, безошибочным критериям). В результате семинар собирает мировую научную элиту. Если продолжить аналогию с футболом — собирает лучших игроков и лучших тренеров, только играют они не друг против друга, а «против» могучей природы.

Надо сказать, организаторы отслеживают также и выдергивают на всеобщее обозрение гениальных скромняг (встречаются и такие), приближающихся к открытию или уже тихо совершивших его. Для них выступление на Гордоновской конференции — переломная точка в судьбе.

Именно такая история произошла с доктором физико-математических наук из Института физики Земли РАН Валерием Трубициным. Его разыскали и пригласили (что с российскими учеными бывает крайне редко), оплатили (небывалый случай) дорогу туда и обратно и другие расходы, он выступил — и наутро проснулся знаменитым.

Кризис

Нынешнее заседание конференции было посвящено проблемам геофизики. В представлениях об эволюции и строении Земли в последние годы образовался кризис. Теория о плитах, на которые раздроблена кора нашей планеты, себя исчерпала. Настоятельно требуется новая генеральная идея. Совершив в свое время переворот в наших представлениях о Земле, плитотектоника подошла сейчас к рубежу, когда объяснить с ее помощью многие новые факты стало невозможно.

Действительно, удалось установить, что плиты существуют, что они плывут, несомые течениями разогретого вещества мантии (слой между корой и ядром планеты). Что когда они скользят вплотную друг к другу параллельными или разнонаправленными курсами — происходят зацепления, а затем срывы, которые вызывают землетрясения. А когда сталкиваются лбами, вещество выдавливается между ними наверх, как паста из тюбика, и застывает. Так появляются или подрастают горные хребты. Например, Гималаи становятся выше на полметра в год. Почему, однако, вещество мантии под континентами примерно на 100о холоднее (а следовательно, и жестче), чем под плитами океанов?

Или такие странности. В Атлантическом и Тихом океанах горячее вещество, струями поднимающееся через разломы на дне, ведет себя по-разному: в первом случае «примерзает» к континенту и толкает его вперед со скоростью, как показывают наблюдения из космоса, 1 см в год. Во втором, остывая, так утяжеляет океаническую литосферу, что она погружается в мантию. Почему, однако, погружение происходит не горизонтально, а под углом? И с такой сумасшедшей скоростью — около 10 см в год?

Но главный вопрос, на который не смогла ответить тектоника литосферных плит: по каким причинам многократно возникавший в истории Земли единый континент, составленный из всех материков (последний носит название Пангея), всякий раз разваливался на части, которые разбредались по планете по каким-то неведомым маршрутам?

Принципиальная важность этого вопроса заключается в том, что ответить на него можно, только понимая основные, самые фундаментальные процессы, происходящие в теле планеты. Легко объяснить, почему континенты сходились в Пангею. Остывающие потоки горячего вещества опускались с поверхности вниз и стягивали к воронке весь плавающий наверху «мусор». Так в ванне вытекающая в трубу вода, если набросать в нее щепок, соберет их в кучу. Но как происходит попятное движение? В случае с ванной для этого пришлось бы возвращать назад вылитую воду. Как? С помощью насоса. Если такой насос установлен внутри Земли, то где он находится, что собой представляет и как функционирует?

Звезда взошла в полдень

Интересно, как менялось на семинаре отношение к Трубицыну. Сначала в центре внимания были безусловные лидеры последних лет — американцы Томас Джордан и Дон Андерсен, выдвинутый недавно вместе с Адамом Дзевонски на премию Нобелевского комитета. Обработав фантастический объем данных о землетрясениях, Дзевонски и Андерсен составили подробнейшую карту плотности мантии. Внутренние структуры проступили, словно на рентгене.

Работа прекрасная, но, увы, фактологическая. Образно говоря, техник сделал классный рентгеновский снимок, но чтобы поставить диагноз и объяснить течение болезни, нужен врач. То есть человек, который знает законы развития внутренних процессов.

В конференции участвовало много сотрудников Лосаламосского научного центра. Надо иметь в виду, что Лос-Аламос, где в свое время сделали американскую атомную бомбу, а сейчас работают ведущие геофизики мира, это средоточие таких научных сил и такой исследовательской техники, что тягаться с ним в решении многих задач может только безумец. Естественно, геофизическим моделированием в центре занимается большой коллектив, естественно, он получает от правительства гранты в миллионы долларов. Модели так сложны, что годы уходят на их составление, а обсчитывают их только на суперкомпьютерах (тысяча долларов за минуту пользования!). А тут в залах семинара появляется практически не известный русский с ноутбуком в руках, в котором, по его словам, находится модель всей геологической истории Земли. Неудивительно, что радушные лосаламосцы похлопывают странного русского по плечу и вежливо улыбаются: «Рашен, о,кей!»

Но вот через сутки, в полдень, Трубицын поднимается на сцену, подключается к компьютеру с огромным монитором и излагает свою революционную теорию. На экране текут восходящие красные и нисходящие синие потоки вещества, дрейфуют континенты, рождаются и умирают океаны. И, между прочим, все это небывалое кино показывает уникальная компьютерная программа, написанная всего одним человеком — математиком Виталием Рыковым (который к тому же занимается геофизикой в свободное от другой работы время).

Зал восторженно внимает. Аплодисменты здесь не приняты, но сам Дон Андерсен благодарит русского профессора за доклад. Потом в кулуарах он восхищенно повторяет: «О, Трубицын — светлая голова!» И старается быть с ним рядом каждую свободную минуту. В последний день даже отвез русского профессора на своей машине в аэропорт, а это 200 км с гаком.

Высокопоставленный чиновник американской Геологической службы (Министерство геологии) настигает Трубицына в номере и уговаривает срочно подписать контракт.

Радушные лосаламосские модельеры мрачнеют: грантов с баснословными суммами им теперь не видать. И по плечу больше не хлопают — почтительно кланяются. Черт их разберет, этих русских. Что за страна?! Репрессии, расстрелы, низкий уровень жизни, а гении не переводятся. Найти основополагающий механизм и вдвоем, на примитивных ПК, считай вручную, выполнить исследование века!

Так вышло, что с обобщающим докладом должен был выступить профессор Томас Джордан. Он и выступил. Но, к несчастью, ему дали слово после Трубицына. Растерянный Джордан сказал: «Я хотел назвать две основные и три менее крупные проблемы нашей отрасли науки и наметить подходы к их решению. Но, похоже, основные проблемы мистер Трубицын уже решил. Поэтому я остановлюсь на второстепенных...»

Тепловая машина

Пора наконец изложить суть дела. Что казалось главным до Трубицына? Конвекция (перемешивание) и океаны: опускаются потоки вещества под Азией и Южной Америкой, поднимаются и выходят наружу — под Тихим океаном и Атлантикой. Континентам в теоретических построениях традиционно отводилась пассивная роль. Есть конвекция — плывут, нет конвекции — бездействуют. По этой схеме, повторимся, образование Пангеи неизбежно, но ее распад необъясним.

Трубицын с Рыковым в отличие от американцев сумели математически описать совместное движение вещества мантии и материков. Получилось следующее: единый материк, словно крышка кастрюли, не выпускает в атмосферу идущее снизу тепло, разогревается, подтаивает, твердая корочка становится тоньше и легче, растрескивается на куски и разносится струями горячего вещества в стороны. Это хорошо видно на экране компьютера. На синие нисходящие струи Трубицын ставит поодаль друг от друга два континента (они на модели обозначены черными прямоугольниками), через двести миллионов лет они сходятся, вечерняя мгла в закрытой кастрюле постепенно сменяется жаром доменной печи, разогретое и потому полегчавшее вещество начинает струиться вверх, через 300 миллионов лет черные прямоугольники отправляются в обратный путь, еще сто-двести миллионов лет — и вся система готова повторить «пангейский цикл». Так что континенты — это регулятор тепловой машины Земли. И распад Пангеи — такая же неизбежность, как и ее образование.

Пропустив через себя все известные геологам отрывочные и весьма противоречивые данные о предшественниках Пангеи, модель показала: единые континенты возникали каждые семьсот-восемьсот миллионов лет. Первый по времени — Моногея — образовался 2,6 — 2,4 миллиарда лет тому назад, Мегагея — 1,8 миллиарда, Мезогея — 1 миллиард, а до Пангеи подать рукой — всего 200 миллионов лет. Модель уточнила и очертания суперконтинентов — они не были повторением, копией друг друга. Разбираться с причинами этого обстоятельства еще предстоит, но ясно, что и оно имело большое значение для эволюции жизни на нашей планете.

Ведь всякий раз, когда материки сходились, они обменивались флорой и фауной. Спешили на новые территории стада животных, в их колючках и на крыльях ветра прибывали семена растений, десятками и сотнями тысяч гибли старые виды и появлялись новые. А потом страшная сила ломала устоявшийся уклад: рвала на части землю под ногами, половинила популяции и перевозила их из райских климатических зон в суровые и наоборот. И через все перипетии, через бесчисленное количество смелых и жестоких экспериментов природы к нам упорно шло нечто человекообразное: страдало от жары, коченело от холода, обливалось потом, задыхалось от своего первобытного счастья и морщило, морщило лоб, пытаясь что-то понять и предвидеть.

Сейчас мы прошли период распада Пангеи и не замечаем, что вовсю идет строительство нового суперконтинента, можно назвать его Кибергеей. Атлантический поток потихоньку отпихивает Африканский и Евразийский континенты на восток, Американские — на запад. Уже через 250 миллионов лет вся северная половина Тихого океана будет закрыта слипшимися материками: нашим, Североамериканским и затесавшимся между ними Австралийским. А пока что в Тихом океане часть его застывшего потока с шумом и треском задвигается под Азию (вот откуда наклон, землетрясения и извержения вулканов), другая широкой полосой, словно край ковра, подворачивается и тонет в мантии, образуя глубокую впадину и не препятствуя плывущей навстречу Америке.

Прогнозы

Уже по возвращении с конференции Трубицын додумал за Дзевонски и Андерсена, каким образом еще можно использовать найденные ими значения плотности мантии. Он попробовал определять по ним, где вещество разогрето больше, где меньше. Этот маленький финт может иметь большие последствия. Руководитель геологического направления в Российской Академии наук академик Дмитрий Рундквист идею сразу оценил и хочет, чтобы Трубицын составил тепловой портрет Земли. Картина движения и концентрации тепла позволит вычислить наперед, где, в каком месте задышат вулканы, бабахнут землетрясения.

А расчеты, обращенные назад, в прошлое, помогут точно определить районы, где находятся еще не найденные человеком месторождения полезных ископаемых, и рудные, и нефтяные.

Может быть, удастся наконец-то решить проблему века — захоронения радиоактивных отходов. Ни поверхность Земли, ни дно океана для этого не подходят: они изменяют свою структуру быстро, а период распада урана чрезвычайно долог. Теперь ясно, что мантия под континентами — единственно возможное место: подошва континентальной плиты незыблема, как монумент, почти полмиллиарда лет.

Технология захоронения уже разработана российскими учеными Бялко и Халатниковым. Радиоактивные отходы в гранулах с окислом железа и горючим веществом опускают в глубокую шахту и поджигают. Сплав будет выделять тепло, размягчать окружающие породы и под собственной тяжестью опускаться. За 10--20 лет монолит преодолеет треть континентальной толщи (100 км) и там застрянет. А потом перекипит в горниле новой планетарной перестройки. И никаких следов, ни намека на опасность исследователи будущего не обнаружат, даже если они будут такие же умные, как Валерий Трубицын.

В оформлении использованы фото Л. Шерстенникова и из журнала «NATIONAL GEOGRAPHIC»