Тектоника плит: новые данные дополняют 50-летнюю теорию, объясняющую формирование земных континентов

Пятьдесят лет назад произошел сейсмический сдвиг от долго существовавшей веры в неподвижность континентов Земли. В 1966 году Дж. Тузо Уилсон опубликовал в журнале Nature статью «Did the Atlantic Close and then Re-Open?», введя в научный мейнстрим идею о непрерывном движении континентов и океанов по поверхности планеты. Теория, известная как тектоника плит, описывает крупномасштабное движение внешнего слоя Земли и объясняет тектоническую активность, такую как землетрясения и горообразование, на границах континентов.

Сегодня, спустя 50 лет, в условиях всплеска интереса к прошлому и будущему поверхности планеты, ученые переоценивают, что хорошо объясняет тектоника плит, и размышляют, куда вписать новые открытия. Хотя гипотезу впервые выдвинул Альфред Вегенер еще в 1912 году, именно Тузо Уилсон в 1966 году предоставил недостающее звено, доказав, что Атлантический океан открывался и закрывался как минимум один раз, увлекая за собой части соседних континентов.

Теория описывает движение 15 крупных литосферных плит (земная кора и верхняя часть мантии) со скоростью роста ногтей. Процесс рождения и исчезновения океанов, называемый циклом Уилсона, объясняет, как поверхность Земли эволюционирует за сотни миллионов лет. Например, Атлантический океан до сих пор расширяется, ежегодно увеличивая расстояние между Нью-Йорком и Лондоном на несколько дюймов. Однако классическая теория сталкивается с трудностями при объяснении, например, землетрясений и гор в глубине континентов, вдали от границ плит.

Ответ может крыться в карте древних континентальных столкновений. Исследования последних 20 лет показывают, что под корой сохранились «шрамы» от этих древних коллизий. Эти скрытые структуры на глубине более 30 км, если они реактивируются, могут вызывать разрушительную тектоническую активность внутри современных континентов. Кроме того, современная геофизическая визуализация обнаружила две загадочные химические «капли» на границе ядра и мантии, на глубине более 2900 км. Их взаимодействие с погружающейся океанической корой может порождать супервулканы на поверхности, ставя под вопрос, что на что влияет: тектоника плит на эти «капли» или наоборот.

Крупнейший вопрос — как тектоника плит вообще началась — остается открытым. Ранняя Земля была совершенно иной, и процессы могли сильно отличаться от современных. Примечательно, что Земля — единственная известная планета с тектоникой плит. Эта способность неразрывно связана с возможностью поддержания сложной жизни, поскольку, например, субдукция помогает удалять углерод из атмосферы. На создание правильного углеродного баланса для жизни на Земле ушло около 3 миллиардов лет тектонических процессов.

Через 50 лет после статьи Уилсона геофизики пришли от веры в неподвижность континентов к пониманию, что каждое движение может оставлять долгую память в недрах Земли. Будущее планеты зависит от этих процессов, и, раскрывая секреты прошлого, мы можем лучше предсказать движение нашего тектонического будущего.