«Этот неизвестный океан: как работают приливы, рождаются шторма и живут невидимые создания в морских глубинах»

Исследовать океан непросто из-за сильнейшего давления на глубине и подвижности поверхности воды — данных натурных измерений не хватает. По этой причине океанология во многом опирается на численное моделирование, а также требует координации нескольких дисциплин. В книге «Этот неизвестный океан: как работают приливы, рождаются шторма и живут невидимые создания в морских глубинах» («Бомбора») океанолог Александр Осадчиев рассказывает, как физика моря, морская биология и морская геология формируют наши знания о Мировом океане. Книга вошла в длинный список премии «Просветитель» 2026 года. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным геологическим исследованиям морского дна.

Подвижное дно океана

Что представляет собой Мировой океан? Это непрерывная водная оболочка земного шара, которая занимает впадины на нашей планете. Воды Мирового океана — это тонкая прослойка между твердой литосферой и газовой атмосферой. А откуда вообще взялась эта водная оболочка, откуда взялась вода на нашей планете? И как на ней появились впадины, которые занимает Мировой океан? Ответы на эти базовые вопросы не так и просты, и человечество нашло их лишь сравнительно недавно. 

Вопрос о времени образования океанов до сих пор вызывает много споров среди ученых. Вода на Земле появилась в далекое даже по геологическим меркам время. Этот процесс происходил 3–4,5 миллиарда лет назад, когда планета только формировалась. Наиболее ранние представители живых форм (бактерии, археи и синезеленые водоросли), известные в настоящее время, жили 3,8 миллиарда лет назад. С этого времени считается доказанным существование скоплений водных растворов на Земле. Про сам процесс происхождения воды на Земле мы знаем достаточно мало, но по ряду косвенных признаков удалось создать две основные теории. Первая связывает происхождение воды с кометами и метеоритами: они падали на Землю и приносили с собой — в своем составе — воду. Вторая теория не предполагает вмешательства извне: когда-то Земля представляла собой жидкий расплавленный шар, и со временем более тяжелые вещества погрузились в центр шара и образовали железное ядро Земли, а более легкие, наоборот, были вытеснены наверх, создав мантию и земную кору. В процессе дегазации мантии и земной коры, а также вулканической активности на Земле появилась вода. Независимо от того, какой процесс был решающим для появления воды на Земле, на поверхности нашей планеты воды очень много. И большая часть этой воды содержится в Мировом океане, то есть в понижениях земной поверхности. 

Воды океанов и морей на Земле распространены неравномерно. Условно поверхность Земли можно разделить на два одинаковых по площади полушария. В одном полушарии сосредоточена большая часть суши (материковое полушарие) — Евразия, Северная Америка и большая часть Африки. В другом — больше воды (океаническое полушарие); здесь находится небольшая часть Южной Америки, а также Австралия, Антарктида и часть австралийских и азиатских островов. 

Если изучить и измерить рельеф всей планеты Земля, то можно составить гипсографическую кривую Земли, то есть на распределение высот и глубин на земном шаре, и увидеть, что оно очень неравномерное. На всем диапазоне значений — от –11 022 метров (глубина Марианской впадины) до +8848 метров (высота Эвереста) — есть два сегмента, которым соответствует большая часть поверхности нашего земного шара. Примерно четверть площади поверхности Земли приходится на первый сегмент — от –200 до +900 метров, — что соответствует невысокой суше и неглубокому морю. Второй сегмент — морские глубины от 3 до 6 километров — занимает около половины площади поверхности Земли. 

Геологические исследования показали, что эти два максимума соответствуют двум типам земной коры — континентальной и океанической. Каким же образом они связаны? Для этого надо обратиться к строению Земли. Большая часть Земли состоит из ядра и мантии. Земная кора и верхняя часть мантии (до глубин 100 километров под океанами и 350 километров под континентами) образуют твердую литосферу, которая разбита на блоки двух типов — континентальные и океанические. Они и составляют твердую поверхность суши и дна Мирового океана.

Строение земной коры под океанами отличается от строения земной коры у континентов. Океаническая кора довольно тонкая — около 10 километров, поэтому она невысоко поднимается над мантией. Половина поверхности Земли, занятая глубинами от 3 до 6 километров, — это и есть проявление наиболее типичной мощности (то есть толщины) океанической коры. Континентальная кора имеет мощность в разы больше, от 15–20 до 70–75 километров, поэтому она возвышается над мантией гораздо сильнее. При этом ее минимальные значения присущи шельфовым морям, а максимальные — молодым горным сооружениям (Анды, Памир, Гималаи). 

Кроме того, континентальная и океаническая кора имеют очень разный возраст. Вся океаническая кора под современными океанами сформировалась не раньше 200 миллионов лет назад (то есть вся она моложе 200 миллионов лет), а большая часть континентальной — не менее, чем 2,5 миллиарда лет назад (то есть почти вся она старше 2,5 миллиарда лет). Таким образом, океаническая кора гораздо моложе, чем континентальная. 

Принципиальные различия в строении и возрасте континентальной и океанической коры стали ключевым элементом теории движения литосферных плит. Еще в XVII веке люди заметили, что контур восточного побережья Южной Америки очень похож на западное побережье Африки. Такое сходство породило разные теории о том, что когда-то эти материки были вместе. Со временем стало известно, что твердая поверхность Земли состоит из восьми крупных, десятков средних и большого количества маленьких литосферных плит. Они представляют собой внутренне жесткие блоки, которые находятся в медленном (несколько сантиметров в год), но непрерывном движении, расходятся и сталкиваются между собой, периодически погружаются друг под друга. Под литосферой лежит слой мантии с пониженной вязкостью, называемый астеносферой, по которой и скользят литосферные блоки.

На протяженных участках морского дна расположены срединно-океанические хребты. В осевой части этих хребтов есть глубокие долины, там океанская кора имеет самую маленькую мощность. Через протяженные разломы в этих долинах изливается магма и превращается в новую океаническую кору. Срединно-океанические хребты образуются в местах, где земная кора расходится. Они образуют самую протяженную горную цепь на планете, их обнаружение стало одним из наиболее громких и значимых открытий в морской геологии. 

При столкновении тонкой океанической и толстой континентальной плит более легкая океаническая плита погружается под континентальную и исчезает, расплавляясь в мантии. Бывает и так, что одна океаническая плита погружается под другую океаническую плиту. В любом случае при погружении океанической плиты формируются высокие горы, островные дуги и глубоководные желоба. Таким образом, океаническая кора непрерывно формируется в одних районах и непрерывно исчезает в других. Именно поэтому нет океанической коры старше 200 миллионов лет. Континентальная кора, напротив, представляет собой стабильные блоки, которые медленно формируются и медленно исчезают. 

Одним из важнейших свидетельств формирования и расползания в стороны новой океанической коры в океанических разломах стало исследование магнитных свойств океанической коры. У Земли есть Северный и Южный полюса, через которые проходит ось вращения. Также у Земли есть магнитные полюса, северный и южный, через которые проходит ось магнитного поля Земли. Оказывается, магнитные полюса Земли не стоят на месте, а постоянно смещаются и даже периодически меняются местами. Эта смена полярности, инверсия магнитного поля Земли, происходит достаточно редко — с частотой от сотен тысяч до десятков миллионов лет. Последний раз инверсия магнитного поля произошла около 773 тысяч лет назад. 

Когда магма изливается из океанических разломов и застывает в виде океанической коры, у нее формируются некие магнитные свойства, остаточная намагниченность, которая указывает, как в момент застывания были ориентированы Северный и Южный магнитные полюса Земли. Неоднократные инверсии магнитного поля планеты за десятки и сотни миллионов лет приводят к формированию полос прямой и обратной намагниченности параллельно и симметрично линии океанических разломов. 

В местах, где литосферные плиты соприкасаются, формируются очаги землетрясения и места активного вулканизма. Если нанести на карту активные вулканы и очаги землетрясений, то проявятся контуры литосферных плит. А почему вообще плиты двигаются? Нижняя часть мантии нагревается от земного ядра и поднимается вверх. Горячая мантия, которая находится у нижней поверхности земной коры, остывает и поэтому опускается вниз. Так формируются огромные ячейки циркуляции вещества в мантии, включающие в себя вертикальные и горизонтальные движения, приводящие к сдвигам континентальных и океанических плит. 

Подробнее читайте:
Осадчиев, А. Этот неизвестный океан: как работают приливы, рождаются шторма и живут невидимые создания в морских глубинах / Александр Осадчиев. — Москва: Эксмо, 2025. — 272 с.