Как Земля снова станет единым суперконтинентом: сценарий исчезновения двух океанов

Географическая карта мира, к которой мы привыкли, на самом деле лишь мгновенный снимок непрерывного геологического движения. Понятно, что материки дрейфуют, но редко кто задумывается о том, что океаны тоже видоизменяются и исчезают. Согласно исследованию, опубликованному в Geological Magazine, в ближайшие 200-300 миллионов лет Землю ждет полная перестройка гидросферы. Привычные нам Атлантический и Тихий океаны исчезнут одновременно, уступив место новому суперконтиненту — Аурике.

В геологии существовало два основных сценария будущего. Первый предполагал закрытие Тихого океана и слияние Америки с Азией (экстроверсия). Второй — закрытие Атлантики и возвращение Америк к Европе и Африке (интроверсия). Группа исследователей под руководством Жоао Дуарте предложила третью модель, которая объединяет эти процессы и разрешает давние противоречия в физике Земли.

Геологический парадокс Атлантики

Для понимания механизма исчезновения океанов, обратимся к теории циклов Уилсона. Жизнь океанического бассейна проходит несколько стадий: раскол континента, расширение дна, старение и, наконец, закрытие. Закрытие происходит за счет процесса субдукции — погружения одной литосферной плиты под другую.

Тихий океан сейчас находится в стадии старости. Он окружен зонами субдукции (знаменитое «Огненное кольцо»), где океаническая кора уходит в мантию, вызывая землетрясения и вулканизм. Его площадь сокращается на несколько сантиметров в год.

Атлантический океан, напротив, считается зрелым. Посередине него проходит Срединно-Атлантический хребет, который постоянно генерирует новую кору, раздвигая Евразию, Африку и обе Америки. Проблема заключается в берегах Атлантики. Это так называемые пассивные окраины. Здесь нет желобов, куда могла бы уходить кора, нет вулканов и сильных землетрясений. Дно океана плавно переходит в континентальный шельф.

Здесь возникает физическая проблема. Чтобы океан начал закрываться, пассивная окраина должна превратиться в активную зону субдукции. Литосфера должна расколоться и начать тонуть под континент. Однако океаническая кора обладает колоссальной механической прочностью. Расчеты показывают, что естественных сил внутри самой плиты недостаточно, чтобы разорвать холодную и толстую литосферу Атлантики и запустить процесс её поглощения. Спонтанное начало субдукции вдоль пассивных окраин практически невозможно.

Это ставило под сомнение возможность закрытия Атлантики в обозримом геологическом будущем. Но новая модель предлагает решение: субдукция не должна рождаться внутри океана, она может прийти извне.

Механизм вторжения

Авторы исследования вводят понятие субдукционного вторжения. Зоны субдукции способны мигрировать вдоль границ литосферных плит. Если океан (как Атлантика) изолирован от зон погружения, он продолжает расширяться. Но если существует «мост» или узкий проход к другому океану, где субдукция уже идет, тектоническая активность может распространиться в новый бассейн.

В работе выделяются три критические точки, где этот процесс уже начался. Это своеобразные ворота, через которые разрушение литосферы проникает в спокойную Атлантику:

1. Дуга Скоша: расположена между Южной Америкой и Антарктидой. Здесь тихоокеанская плита погружается под литосферу Атлантики, продвигаясь на восток.
2. Малые Антильские острова: зона в Карибском бассейне, где субдукция также направлена со стороны Тихого океана в Атлантику.
3. Гибралтарская дуга: уникальная зона на стыке Европы и Африки, где остатки древнего океана Тетис (нынешнее Средиземноморье) передают тектоническое напряжение в Атлантический океан.

Эти три зоны действуют как клинья. Они механически разрушают целостность пассивных окраин Атлантики, создавая условия для начала погружения коры.

Гравитационный двигатель процесса

Ключевой фактор, который делает закрытие Атлантики неизбежным — это возраст её дна. Океаническая литосфера рождается горячей и легкой, но по мере удаления от срединного хребта она остывает и становится плотнее.

В геофизике существует понятие гравитационной нестабильности. Литосфера старше 100 миллионов лет становится плотнее и тяжелее, чем астеносфера (вязкий слой мантии), лежащая под ней. Фактически, старое дно Атлантики гравитационно хочет утонуть. Единственное, что удерживает его на поверхности, — это механическая сцепка с континентами и высокая прочность самой плиты.

Как только внешнее вторжение (со стороны дуги Скоша или Гибралтара) нарушает эту целостность, вступает в действие отрицательная плавучесть. Тяжелая океаническая кора начинает проваливаться в мантию под собственной тяжестью. Этот процесс создает силу, называемую вытягивание плиты. Как только она превышает сопротивление, процесс закрытия океана становится необратимым и самоускоряющимся.

Именно поэтому ученые утверждают: старение океанической коры — это приговор. Атлантика накопила критическую массу старой, холодной литосферы, которая готова обрушиться в недра планеты при первом же серьезном тектоническом возмущении.

Рождение суперконтинента Аурика

Применение этой модели к будущему движению континентов дает совершенно новую картину.

В классических моделях либо закрывается Тихий океан (образуется Новопангея), либо Атлантический (образуется Пангея Проксима). Модель Дуарте показывает, что оба этих процесса будут идти параллельно.

1. Тихий океан продолжит свое нынешнее сокращение. Америка движется на запад, Азия на восток.
2. Атлантический океан начнет закрываться из-за распространения зон субдукции вдоль восточных побережий Северной и Южной Америки, а затем и вдоль Африки и Европы.

В результате через 200-250 миллионов лет сформируется суперконтинент, получивший имя Аурика.

Геометрия нового мира будет выглядеть так:

• Центром сборки станет Австралия, которая продолжит свой дрейф на север к экватору.
• Восточная Азия и Америка столкнутся с Австралией с разных сторон, закрыв Тихий океан.
• Европа и Африка вновь соединятся с Америками, закрыв Атлантику.

Фактически, Земля вывернется наизнанку. Исчезновение двух великих океанов приведет к формированию нового суперокеана. Он возникнет на месте нынешних Индийского и Южного океанов, которые объединятся и окружат Аурику единым водным кольцом.

Значение открытия

Работа Дуарте и его коллег доказывает, что судьба океанов и континентов зависит не от случайного дрейфа, а от жестких физических законов.

Во-первых, это подтверждает концепцию суперконтинентальных циклов. Земля регулярно собирает и разбирает свою сушу. Аурика станет наследницей Пангеи (существовавшей 300 млн лет назад) и Родинии (1 млрд лет назад).

Во-вторых, исследование разрешает противоречие между прочностью литосферы и необходимостью начала субдукции. Механизм вторжения объясняет, как тектоническая активность распространяется по планете, подобно цепной реакции. Один закрывающийся океан провоцирует начало закрытия другого.

В-третьих, это напоминание о масштабах времени. Атлантика, которую мы видим сейчас, с геологической точки зрения она уже прошла свой пик. Механизмы её уничтожения запущены в районе Антарктиды и Гибралтара. Гравитационная нестабильность старого дна делает финал предрешенным. Мы живем в эпоху временного равновесия, которое неизбежно будет нарушено.

Источник:Geological Magazine