Технопарк юрского периода. Загадки эволюции - Александр Александрович Гангнус

Само их появление вызывает местное падение давления и расплавление мантии под литосферой. Трещины сами становятся рифтовыми долинами, в которые устремляется магма уже низкотемпературная, из ближней, верхней мантии. Установившийся ток вещества вверх становится автоматическим. Ведь поднимаясь, вещество вскипает газами, разуплотняется, как шампанское в горлышке бутылки. Режим подъема вещества в верхней мантии теперь постоянный. Туда подтекает снизу новое вещество, от рифтов вещество верхней мантии, то, что не попало в саму полынью, начинает двигаться вдоль земной поверхности, устанавливается круг конвекции верхней мантии.

Сами плюмы, горячие точки, ведут себя по-разному. Иногда они остаются в строю, в центральном океаническом хребте и помогают расталкивать континенты. Пара таких плюмов в Атлантике, один на юге, вблизи Тристан-да-Кунья, второй на севере, вблизи Исландии, и сегодня работают в прежнем режиме, указывая, что здесь горячие точки и Срединный хребет не очень сдвинулись друг относительно друга. Интересно: прямо под Исландией на сотни километров уже отслежен столб более горячей и пластичной, чем вокруг, мантии. Группа исследователей из Гавайского университета, интенсивно исследующая свой, Гавайский, и другие плюмы планеты, «докопались» до глубинного корня Исландии на границе мантии и земного ядра. Но такой, стоячий плюм - скорее исключение (довольно долго дававшее последнее оружие ярым противникам тектоники плит и вообще любых горизонтальных движений). Плюм Гавайев прожигает цепочкой дырок-вулканов проходящую океаническую литосферную плиту, которая движется издалека, от Америки, где подводный рифтовый хребет не такой уж и срединный, а скорее окраинный.

Раз начавшись, плюм тоже долго не может успокоиться. По расчетам, он может фонтанировать, самоподдерживаясь разуплотняющимся мантийным веществом с нижней границы мантии, не менее миллиарда лет. Способный зародиться лишь под суперконтинентом, он может жить и под маленьким современным континентом (например, под западом Северной Америки и под Востоком Африки, под Айфелем -  загадочной областью погасшего, но сравнительно недавно, около 10 тысяч лет назад, мощного вулканизма на границе Германии и Люксембурга), и под океаном, приводя в смущение поколения геологов. Плюм под Исландией, по данным Гаррета Ито из Калифорнийского университета Девиса, еще и пульсирует, то усиливая, то ослабляя свою деятельность, в собственном ритме примерно в восемь миллионов лет...

Но поскольку плюм идет с такой глубины, сразу же встает вопрос об обратном токе вещества, о конвекции. По-видимому, правы те ученые, которые интерпретируют математические расчеты и смутноватые пока «снимки» подземного космоса средствами сейсмической томографии так: в ряде случаев субдукция опускающихся плит только частично приостанавливается у фазового перехода между верхней и нижней мантиями на глубине 670 километров. Она давит на верхнюю поверхность нижней мантии, продавливает ее километров на 30 (это хорошо заметно) и в каких-то случаях прорывает блокаду. Часть ее вещества растекается обычным путем, по верхней мантии, к срединным хребтам, а часть заталкивается -  медленно и с трудностями -  в прочную и вязкую нижнюю мантию, опускаясь к внешнему, жидкому ядру до глубины 2900 километров. Такой большой круг, если еще учесть и огромную вязкость нижней мантии, которая замедляет там все процессы, может длиться и триста, и пятьсот миллионов лет.

Выше я говорил об открытии немецких ученых. Они нашли кусок бывших океанических донных осадков, известняка, мрамора, побывавший в мантии на глубине ста километров и выброшенный в каменноугольную эпоху из жерла вулкана на островной дуге, помещавшейся тогда на месте нынешней Австрии. Карбонат -  это один из способов, придуманных природой, чтобы связывать, консервировать и прятать в недра планеты огромные массы углерода, углекислого газа. Американский ученый Уайт, взволнованно обсуждая открытие немцев, писал, что перед учеными открывается огромное поле работы: «СО2непрерывно циклически проходит через ряд резервуаров. Атмосфера среди них -  один из самых незначительных, карбонатные породы намного больше. Сколько СО2в атмосфере, зависит в большой мере от потоков между этими резервуарами. Вулканизм прибавляет СО2в атмосфере, а субдукция перемещает карбонаты в мантию. СО2, добавленный обширным вулканизмом мелового периода, возможно, вызвал климатическое нагревание того времен/.

К резервуарам, о которых говорит Уайт, можно добавить еще и месторождения угля, нефти и газа, тоже остатки былой жизни планеты. Человечество, сжигая их, выпуская из подземного плена, переводит углерод в атмосферу. Углекислый газ и метан придают атмосфере свойства стеклянной рамы парника. Энергия Солнца беспрепятственно достигает земной поверхности, но уже с затруднениями переизлучается обратно в космос. К общему потеплению на Земле, которое и без того происходит как в ходе 1850-летнего шнитниковского цикла, так и в рамках межледниковья в последние 16 тысяч лет, в XX веке добавился быстрый разогрев от техногенного парникового эффекта. Средняя температура на Земле за столетие поднялась почти на градус Цельсия. Уже в XXI веке, видимо, неизбежны реальные и весьма неприятные для нас последствия высвобождения припрятанного природой углерода -  наступление океана на берега Европы из-за таяния льдов Гренландии и Антарктиды и из-за теплового расширения воды в океане, исчезновение многих горных ледников, а значит, и питаемых ими рек, наступление пустынь.

Но с точки зрения вечности ничего особенного не происходит. Все уже было, и ученые сейчас усиленно изучают климат 100-миллионнолетней давности, эпоху мелового периода, когда углекислого газа в атмосфере было в несколько раз больше, чем сейчас, и Земля была самой настоящей оранжереей, вообще без вечных льдов. Собственно и меловым это время назвали из-за писчего мела, изобилия карбонатов, оставленных этой эпохой. Мел - это крошечные раковинки фораминифер. Они и сейчас живут в мировом океане, но это уже не их эпоха. Рай для фораминифер (и для зеленых растений) - это именно изобилие углекислого газа.

Отчего углекислого газа было больше? В том ли дело, что в мелу было много вулканов, как думает Уайт? Или в том, что в извержениях вулканов углекислого газа было гораздо больше, чем теперь? Могло такое быть? Могло! Но, конечно, малый круг, из океанического желоба в наклонно падающую плиту в мантию и оттуда со стокилометровой глубины в вулкан, круг в несколько миллионов лет - ничего не объясняет.

Следующий по рангу круг от срединных хребтов до зон субдукции и обратно в тонком сравнительно слое верхней мантии тоже, наверное, мало что меняет. Слой верхней мантии был перемешан уже несколько десятков раз. Там вряд ли остались большие собственные не растаявшие «кусочки сахару». Но самые большие круги, с участием нижней мантии -  дело другое.

Когда-то на Земле была сплошь углекислая атмосфера. И был расцвет сине-зеленых водорослей, образующих известняковые рифы, коллективный скелет, которые превратили углекислую парную первобытную атмосферу в кислородную современную. И весь этот углерод поступил в мантию в ходе большого цикла. И через какое-то время эта повышенная доза углерода, углеродный