Пангея: как единая суша раскололась на материки

Если сдвинуть на карте Южную Америку к Африке, их берега лягут друг к другу почти без зазоров. Эту странность замечали ещё до Альфреда Вегенера, но именно он превратил наблюдение в научную гипотезу. Коллеги ему не поверили. Доказательства нашлись лишь через несколько десятилетий, и искать их пришлось не на материках, а на дне океанов.

Метеоролог, который перекроил карту мира

В 1912 году немецкий метеоролог и геофизик Альфред Вегенер заявил, что материки когда-то составляли единое целое. Отправной точкой стала форма берегов: по обе стороны Атлантики они совпадают, как края разорванного листа.

Одними очертаниями Вегенер не ограничился. Одинаковые горные породы и ископаемые остатки находили на материках, которые сегодня разделены Атлантическим и Индийским океанами. Окаменевшие тропические растения встречались в полярных широтах, а следы древнего оледенения — в Индии и Африке.

Единую сушу он назвал Пангеей, что по-гречески значит «вся земля», а омывавший её океан получил имя Панталасса. Материки, по его мысли, раскололись и медленно разошлись в стороны.

Объяснить, как именно они двигались, он не смог.

Вегенер считал, что глыбы континентов плывут по океанической коре, а толкают их вращение Земли и приливные силы. Физики быстро показали, что таких сил для этого не хватает, и критики здесь были по-своему правы. Многие геологи готовы были допустить, что суперматерик существовал, но сама идея дрейфа казалась им невозможной. Сам Вегенер погиб в 1930 году в экспедиции в Гренландию и не дожил до того, как его идею признали.

Улики со дна океана

В 1950–1970-х годах учёные всерьёз занялись океанской корой. Первые прорывы пришли из палеомагнетизма. Порода при застывании запоминает направление магнитного поля Земли: если полярность совпадает с современной, её называют нормальной, если противоположна — обратной. Когда эти данные нанесли на карты, слои легли не так, как должны были бы при неподвижных материках.

Ответ нашёлся на дне. Океаническая кора оказалась молодой: осадков на ней гораздо меньше, чем можно ждать от планеты возрастом в миллиарды лет, а самые древние участки дна не старше 180–200 миллионов лет. Посреди океанов тянутся горные хребты, а по обе стороны от каждого лежат симметричные магнитные полосы.

В 1962 году американский геолог Гарри Хесс объяснил обе загадки одной идеей — спредингом, то есть растеканием морского дна. Расплав поднимается вдоль хребта, застывает и раздвигает дно в стороны. Самые свежие породы лежат рядом с осью хребта, чем дальше от неё, тем они старше. Каждый раз, когда магнитное поле Земли меняло знак, это записывалось в застывающей породе, так и появились полосы.

Сначала решили, что раз дно постоянно нарастает, то Земля должна раздуваться. Вышло иначе. На другом краю океана дно уходит вниз, в глубоководные желоба, и этот процесс назвали субдукцией. Океаническая кора работает как конвейерная лента: новая выходит наверх, старая исчезает в глубине.

Сейсмологи к тому времени заметили, что землетрясения и вулканы сосредоточены вдоль хребтов и желобов. Значит, движутся не сами материки: их несёт вместе с корой. Подвижные блоки назвали плитами, а науку об их движении — тектоникой плит. Идеи Вегенера и Хесса в ней сошлись.

Как устроены плиты

Материки лежат на плитах — жёстких глыбах литосферы, в которую входят земная кора и верхняя часть мантии. Толщина плит разная, местами она достигает 200 километров. Под литосферой находится астеносфера — слой горячей вязкой породы, по которому плиты почти плавают.

Что именно их толкает, до сих пор до конца не ясно. Обычно называют конвекцию в мантии: горячее вещество поднимается вверх, остывшее опускается. Как эти потоки связаны с движением плит, точно сказать пока не могут.

Зато известно, как плиты ведут себя друг с другом:

• расходятся — так устроен Срединно-Атлантический хребет;
• сталкиваются: Индостан, врезавшись в Евразию, поднял Гималаи;
• одна уходит под другую, как плита Наска под Южную Америку;
• скользят вдоль друг друга, как по разлому Сан-Андреас в Калифорнии.

Суперматерики и распад Пангеи

Пангея была не первой. Самый древний из известных суперматериков — Родиния, она сложилась около миллиарда лет назад. О более ранних сведений мало: морское дно постоянно обновляется и стирает старые следы. У Пангеи, самой молодой, геологическая летопись сохранилась лучше всего.

Целой она тоже не появилась. Несколько крупных материковых глыб сначала слились в северную часть суши, затем та соединилась с южной. Пангея сложилась к концу палеозоя, около 300 миллионов лет назад, и примерно сто миллионов лет оставалась единой.

Потом суша раскололась надвое. Северную часть называют Лавразией, южную — Гондваной, а между ними лежал океан Тетис. Из Лавразии получились Северная Америка и Евразия. Гондвана дала Африку, Антарктиду, Австралию, Южную Америку и Индостан, причём часть осколков при расхождении ещё и поворачивалась. Обе Америки ушли на запад, а на месте разрыва между ними и Старым Светом возникла Атлантика.

Африка уже трескается

Плиты движутся и сейчас. Самое оживлённое место — Восточно-Африканский рифт, где сходятся три плиты. Часть геологов считает, что со временем они разойдутся, в разлом хлынет вода Индийского океана, и Африканский Рог отделится от материка. Проще говоря, Африка раскалывается надвое.

Скорость движения измеряют по магнитным полосам возле хребтов. В отдельных местах дно раздвигается почти на 10 сантиметров в год. Срединно-Атлантический хребет тянет меньше трёх сантиметров, но за миллионы лет и этого хватило, чтобы узкий залив между Африкой и Южной Америкой стал Южной Атлантикой. Учёные любят сравнивать скорость материков со скоростью роста ногтей.

По прогнозам, Африка продолжит сближаться с югом Европы, а Австралия когда-нибудь столкнётся с Южным Китаем. Это первые шаги к новому суперматерику: по разным оценкам, он соберётся через 200–250 миллионов лет. Чередование сборки и распада суши называют суперконтинентальным циклом.

Расхождение плит можно увидеть и без приборов. В Исландии Срединно-Атлантический хребет выходит на сушу, и в расселине Сильфра туристы ныряют с маской между Североамериканской и Евразийской плитами. Щель становится шире примерно на пару сантиметров каждый год.

О том, что в будущем Земля может стать одним гигантским континентом, мы писали в отдельной статье.