Дарвин отлично отдавал себе отчет в важности для теории эволюции географического распространения видов. Он отмечал, что большинство фактов поддается объяснению в предположении, что животные и растения эволюционировали. Отсюда следует (и этот факт подтверждается), что современные животные должны обитать на тех же континентах, где обнаруживаются окаменелые остатки их непосредственных предков или близких видов. Мы ожидаем (и видим это), что животные одного континента схожи между собой. Вот мнение Дарвина на этот счет, с акцентом на обитателей Южной Америки, в которых он хорошо разбирался:
Натуралист, странствуя[135], например, с севера на юг, всегда поражается тем, как группы явно близких, но представляющих видовые отличия форм последовательно замещают друг друга. Он слышит, что близкие, но все-таки различающиеся виды птиц имеют почти одинаковый голос, видит, что их гнезда очень похожи, хотя и не вполне сходны по постройке, и окраска яиц почти одинакова. Равнины, расстилающиеся у Магелланова пролива, населены одним видом Rhea (американского страуса), а лежащие севернее долины Ла-Платы — другим видом того же рода, но не настоящим страусом, и не эму вроде тех, которые живут на той же широте в Африке и Австралии. На тех же равнинах Ла-Платы мы видим также агути и вискачу — животных, по образу жизни очень похожих на наших зайцев и кроликов и принадлежащих также к отряду грызунов, но с резко выраженным американским типом организации. Поднимаясь на высокие пики Кордильеров, мы находим горный вид вискачи; в водах вместо бобра и ондатры мы встречаем нутрию и капибару — грызунов южноамериканского типа[136].
Хотя это не более чем здравый смысл, Дарвин смог таким образом объяснить огромное число своих наблюдений. Однако есть некоторые факты, касающиеся географического распространения животных и растений, а также горных пород, которые нуждаются в другом объяснении, совершенно противоречащем здравому смыслу и наверняка удивившем бы Дарвина, если бы он об этом знал.
И все-таки она движется
Во времена Дарвина все думали, что карта мира есть нечто постоянное. Некоторые его современники допускали возможность существования в прошлом «мостов» между континентами, впоследствии погрузившихся под воду, которые могли бы объяснить, например, сходство флоры Южной Америки и Африки. Дарвин не был горячим приверженцем этой идеи, но, скорее всего, пришел бы в восторг от современных свидетельств движения континентов. Это наилучшим образом объясняет некоторые важнейшие факты распространения видов и особенно окаменелостей. Например, известно значительное сходство окаменелостей Южной Америки, Африки, Антарктики, Мадагаскара, Индии и Австралии, которое сейчас принято объяснять тем, что они когда-то составляли огромный южный континент Гондвану. И снова нам приходится признать, что эволюция — это факт.
Теория дрейфа материков была выдвинута немецким геофизиком Альфредом Вегенером (1880–1930). Конечно, не он первым заметил, что береговые линии многих континентов и островов, даже находящихся на значительном удалении, схожи друг с другом, как детали пазла. Я не имею в виду примеры типа острова Уайт, который замечательно «прикладывается» к побережью Гемпшира, как будто пролива Солент между ними нет. Вегенер и его предшественники обратили внимание на тот же факт в масштабе целых материков, таких как Африка и Америка. Побережье Бразилии идеально подходит к побережью Западной Африки, а северная часть Западной Африки отлично сходится с североамериканским побережьем от Флориды до Канады. Схожи не только очертания берегов: Вегенер отметил и сходство геологических образований восточного побережья Южной Америки и соответствующих им участков западного побережья Африки. Менее заметно, что западное побережье Мадагаскара соответствует восточному побережью Африки (не той части, которая сейчас находится напротив острова, а расположенным севернее берегам Кении и Танзании), а его восточное побережье — западному побережью Индии. Вегенер также отмечал, что окаменелости, найденные в Африке и Южной Америке, слишком похожи для современного, очень удаленного, расположения этих континентов. Как это объяснить, учитывая ширину Южной Атлантики? Были ли континенты когда-то намного ближе друг к другу или даже соединены? Идея была захватывающей, но слишком передовой для своего времени. Вегенер, кстати, заметил и сходство окаменелостей на Мадагаскаре и в Индии. Имеется сходство и между окаменелостями Европы и Северной Америки.
Карикатура на теорию Вегенера. «Гондвана таймс»: «Отпадение Южной Америки!»
Эти наблюдения привели Вегенера к еретической гипотезе дрейфа материков. Он предположил, что все континенты когда-то составляли суперконтинент, который он назвал Пангеей. На протяжении громадных отрезков геологического времени Пангея постепенно делилась на части, ставшие современными континентами, которые, медленно дрейфуя (и продолжая дрейфовать), постепенно заняли нынешние места на карте.
Легко себе представить, как современники Вегенера интересовались тем (воспользуюсь современным уличным сленгом), что он такое курил. Однако теперь мы знаем, что он был прав. Ну, почти прав: при всей прозорливости Вегенера его гипотеза материкового дрейфа, конечно же, сильно отличается от современной теории тектоники плит. Вегенер полагал, что континенты просто плавают как гигантские корабли (правда, все-таки не в воде, как остров Попсипетль из книги о докторе Дулитле, а в полужидкой мантии нашей планеты). Вполне естественно, что современники встретили его идею скептически. Какие титанические силы способны переместить объект размером с Южную Америку или Африку на тысячи миль? Прежде чем излагать доводы в пользу современной тектоники плит, я вкратце поясню, чем она отличается от теории Вегенера.
Согласно тектонике, поверхность Земли, включая дно океанов, покрыта надвигающимися друг на друга литосферными плитами, на манер рыцарских лат. Знакомые нам континенты — это утолщения плит, поднимающиеся над поверхностью океана. Большая же часть поверхности плит лежит ниже уровня моря. В отличие от континентов Вегенера, они не плавают по морю и не бороздят поверхность Земли: они и есть ее поверхность. Не нужно, следуя Вегенеру, думать, будто континенты сдвигаются или отходят друг от друга. Это происходит иначе. Вообразите плиту, которая постепенно наращивается с одного края за счет удивительного процесса спрединга (растекания морского дна), о котором я расскажу ниже. Другим краем плита может погружаться под соседнюю (это называется субдукцией).
На иллюстрации (цветная вклейка 17) показана часть калифорнийского разлома Сан-Андреас, где сходятся Тихоокеанская и Северо-Американская плиты. Сочетание спрединга и субдукции приводит к тому, что между плитами нет зазоров. Вся поверхность планеты закрыта плитами, каждая из которых, как правило, с какой-нибудь стороны погружается под соседнюю из-за субдукции или смещается, а с остальных сторон растет из-за эффекта спрединга.
Очень любопытно представить себе громадную рифтовую долину, которая когда-то прорезала Гондвану между будущими Африкой и Южной Америкой. Сначала, без сомнения, возникла пунктирная линия озер, как в существующей ныне рифтовой долине в Восточной Африке. Затем, когда тектонические силы увлекли за собой Южную Америку, долина заполнилась морской водой. Представьте себе изумление динозавра, глядящего вслед отчаливающей Западной Гондване. Вегенер был абсолютно прав в том, что совпадение очертаний береговой линии материков неслучайно, однако он ошибся, сочтя материки гигантскими плотами, дрейфующими в океане. Южная Америка, Африка и их континентальный шельф — просто утолщенные части двух плит, большая часть которых лежит под поверхностью океана. Плиты образуют литосферу (от греческих слов «камень» и «сфера»), которая помещается на раскаленной полурасплавленной астеносфере («слабый» и «сфера»). Ее слабость — в отсутствии жесткости. Она, в отличие от твердой литосферы, как очень густая вязкая жидкость, вроде ириски. Некоторая путаница связана с тем, что эти две концентрические сферы не вполне совпадают с более привычным (основанным на химическом составе, а не физических свойствах) делением на кору и мантию.
Большинство плит состоит из литосферных пород двух типов. Глубоководное океанское дно выложено довольно однородным слоем очень плотных пород вулканического происхождения толщиной около десяти километров. Над ним — слой осадочных пород и ила. Повторю: континент — это часть плиты, выступающая над уровнем океана. Плита здесь утолщена за счет дополнительных слоев менее плотной породы. Подводные части плит постоянно надстраиваются по краям — например, на восточном краю Южно-Американской плиты и на западном краю Африканской. Эти два края образуют Срединно-Атлантический хребет, тянущийся от Исландии (которая представляет собой единственный крупный участок хребта, выступающий над поверхностью воды) до Южной Атлантики.