5. Дрейф континентов: новая теория.
Ни одна из этих идей не была воспринята всерьез до появления доказательств земного магнетизма. Тогда люди стали по-новому смотреть на теорию дрейфа континентов. Поскольку изменения положения полюсов относительно континентов теперь, по-видимому, должны были быть приняты, возможно, что дрейф континентов обеспечил бы менее сенсационный выход из положения, чем смещение всей литосферы. Это совершенно верно, что геомагнитные свидетельства очень рано ясно показали, что, по крайней мере, обе вещи произошли; тем не менее, такова слабость человеческого разума, научного или нет, что смещения литосферы были отодвинуты далеко на задний план, и все внимание было обращено на дрейф континентов. Ничего не было сделано для разработки последствий или последствий полярного сдвига, в то время как, с другой стороны, большое количество исследований было посвящено объяснению того, как мог произойти дрейф континентов.
Самая насущная проблема, если мы хотим возродить теорию дрейфа континентов, состоит в том, чтобы найти адекватный источник энергии для перемещения континентов. Профессор Дж. Тузо Уилсон вместе с другими предложил такой источник. Они предположили, что континенты могут перемещаться под действием мощных течений под литосферой, питаемых конвекционными ячейками, образованными в том, что они называют “мантией”, а мы называем астеносферой.
Конвекционный ток приводится в движение в жидкости источником тепла, расположенным на некоторой глубине и сконцентрированным более или менее в некоторой точке. Бунзеновская горелка под стаканом воды проиллюстрирует этот принцип. Тепло концентрируется в какой-то момент под мензуркой. Он нагревает воду непосредственно над ним, которая расширяется и поднимается на поверхность. В то же время вода начинает тонуть, чтобы занять место поднимающейся воды. Поднимающаяся вода достигает поверхности и течет горизонтально до точки, где вода движется вниз, и таким образом создается круговая конвекционная ячейка. Любой может увидеть конвекционную камеру такого типа в действии, если он бросит ложку кукурузной муки в кастрюлю с кипящей водой.
Г-н Уилсон и другие геофизики теперь утверждают, что когда конвекционный поток в мантии поднимается под корой и распространяется в противоположных направлениях, он будет стремиться разорвать кору. Там будет сопротивление на нижней поверхности коры. Затем, когда ток достигнет того места, где он снова опустится в землю, он будет стремиться опустить и свернуть кору над ней. В результате весь участок земной коры был смещен в сторону. Скорости таких течений оценивались в пределах от одного до четырех сантиметров (полутора дюймов) в год. Очевидно, что если бы такое движение продолжалось в течение нескольких сотен миллионов лет, континенты могли бы быть перемещены далеко.*
* При скорости 4 сантиметра в год континент может перемещаться на 4 километра (2 мили) за 100 000 лет и примерно на 2500 миль за 100 000 000 лет. Очевидно, что при такой скорости теория дрейфа континентов не может способствовать объяснению причин плейстоценовых ледниковых периодов, что является главной темой этой книги.
На этом этапе уже упомянутая путаница терминологии становится серьезной. Когда одни авторы говорят о течениях, поднимающихся под земной корой, они имеют в виду литосферу, а другие - Мохо. Существует тенденция полностью забывать о том, что прочные, жесткие кристаллические породы литосферы простираются примерно на 40-45 миль под континентами и океанами. Существует тенденция думать, что вязкая мантия (астеносфера) приближается прямо к Мохо, всего лишь на пять миль ниже дна океанов. Эти авторы даже заходят так далеко, что включают в себя сами океанские дна, которые, конечно, являются частью жесткой литосферы. Ниже мы рассмотрим примечательный пример этой путаницы.
Есть некоторые довольно серьезные трудности с идеей конвекции тока. Не так уж много сомнений существует в том, что конвекционные потоки или какие-то течения действительно действуют под литосферой. Речь идет о масштабах, в которых они могут действовать, и об их способности удовлетворять сложные требования доказательств.
Первая проблема - это движущая сила, радиоактивное тепло. Чтобы перемещать целые континенты, конвекционные потоки должны иметь амплитуду. Они должны подниматься с самого дна мантии, недалеко от ее границы с ядром, и когда они достигнут дна литосферы, они должны течь горизонтально на протяжении тысяч миль. Предполагается, что источником энергии для этого движения является радиоактивное тепло. Но это было усвоено — и дело не в споре; это часть консенсуса — что большая часть радиоактивных материалов в земле ограничена внешними сорока милями ее — то есть литосферой! Большая часть тепла от радиоактивности, как полагают, генерируется там. По логике вещей, литосфера должна быть почти такой же горячей, как дно мантии. Казалось бы странным, что конвекционные потоки должны приносить тепло в литосферу, когда именно в самой литосфере вырабатывается большая часть тепла! Разве это не то же самое, что привозить уголь в Ньюкасл (самая богатая углем область Великобритании - примеч. R°)? Даже если мы допустим, что некоторый локализованный нагрев в глубине может вызвать конвекционные потоки, все же эта концентрация большей части радиоактивного тепла в литосфере, безусловно, удаляет большую потенциальную мощность (и, следовательно, амплитуду) из конвекционных потоков.
Еще один фактор препятствует конвекции тепла. В нашем обзоре структуры Земли мы видели, что вязкость увеличивается с давлением до тех пор, пока на определенной глубине материал земли, как полагают, не примет твердое состояние под давлением. Эта ситуация развивается задолго до того, как достигается ядро. Маловероятно, что конвекционные токи могут существенно действовать в твердом теле под давлением. Поэтому маловероятно, что конвекционные ячейки могут развить амплитуду, необходимую для перемещения континентов. Недавний писатель на эту тему, Норман Х.Сон, заметил, что неспособность принять во внимание эффекты вязкости, как правило, сводит на нет многие размышления о конвективных потоках. Лабораторный эксперимент, построенный Т.Д. Фостером, показал, что высокая вязкость в жидкости подавляет конвективную циркуляцию и уменьшает амплитуды конвективных ячеек.
Теперь я спрашиваю: какой смысл использовать один термин "мантия" для серии оболочек, которая включает в себя часть жесткой литосферы (ниже Мохо), слабую оболочку астеносферы, химически активный волноводный слой и твердую оболочку давления до границы ядра? Давайте будем осторожны, чтобы нам не запутаться в этом самим.
Теперь мы подходим к другой проблеме: восходящий конвективный поток поднимается под литосферой (не Мохо) и вырывается, как говорится, из-под нее. Помните, что жесткая оболочка литосферы имеет толщину 30-40 миль. Вы верите, что этот поток вязкой породы, мягко движущийся под ней, может разорвать ее на части? Верите ли вы, что, разорвав ее на части и переместив на несколько сотен или тысяч миль, это течение может затем втянуть литосферу в земные глубины, свернув ее? Все это кажется мне крайне невероятным.
.
Оценили 5 человек
10 кармы