Когда земля теряет равновесие: тайна смещения полюсов

Представьте, что за одну ночь Северный полюс оказывается там, где вчера была Африка, а Южный — в Антарктиде. Звучит как сценарий голливудского блокбастера? Возможно. Но десятки исследователей по всему миру всерьёз обсуждают именно такой сценарий — и у них есть на то веские основания. Смещение полюсов Земли — одна из самых захватывающих и пугающих загадок современной геофизики. Что стоит за этим феноменом: проскальзывание литосферы, подобно кожуре апельсина, соскальзывающей с плода, или же катастрофическое изменение наклона самой земной оси? И главное — грозит ли это человечеству в обозримом будущем?

Две теории на одной планете

Вопрос о том, могут ли земные полюса смещаться, волнует умы учёных не одно десятилетие. Сегодня существует два принципиально разных подхода к объяснению этого феномена, и каждый из них имеет как своих убеждённых сторонников, так и непримиримых критиков.


Сторонники первой теории — назовём её «гироскопической» — утверждают, что смещение земной оси в пространстве на 15–30 градусов, а тем более на 50–60, практически невозможно. Их главный аргумент — Земля представляет собой гигантский гироскоп с колоссальным моментом количества движения. Это означает, что наша планета — инерционный объект, оказывающий мощнейшее сопротивление любым попыткам изменить характеристики его вращения.

Для того чтобы сдвинуть земную ось, нужен не просто удар, а особый вид воздействия — вращательно-опрокидывающий момент. Такой момент мог бы возникнуть, например, при касательном ударе астероида. Однако расчёты, проведённые исследователем Андреем Скляровым, показывают: чтобы повернуть ось вращения Земли на 20 градусов, астероид, летящий со скоростью 100 км/сек, должен иметь диаметр не менее 1000 километров. Проблема в том, что столкновение с таким гигантом, скорее всего, попросту разрушит нашу планету. Слишком дорогая цена для смены полюсов.

Но есть и другая теория, которая в последние годы получила широкое признание. Разработанная в 1984 году американским астрономом и геофизиком из НАСА Питером Шульцем, она предлагает гораздо более элегантное и менее разрушительное объяснение.

Проскальзывание литосферы: Земля как яйцо

Теория Шульца основана на простой, но гениальной аналогии. Земная кора вместе с твёрдой верхней частью мантии — литосфера — подобна скорлупе яйца. Она покоится на слое расплавленной мантии — астеносфере. Толщина этой «скорлупы» составляет от 1–5 километров в океанах до 50–100 километров на материках при общем радиусе Земли 6370 километров.

И вот что важно: при сильном воздействии — например, при касательном ударе астероида диаметром 20 километров, летящего со скоростью 50 км/сек, — литосфера может проскользнуть по жидкой астеносфере. При этом вращение всей планеты как гироскопа практически не меняется. Меняется только положение «скорлупы» — географических полюсов на поверхности Земли.

Представьте себе яйцо, которое быстро вращается. Если вы резко дотронетесь до его скорлупы, не останавливая вращения, скорлупа может немного сдвинуться относительно внутреннего содержимого. Примерно то же самое, по мнению Шульца, происходит и с Землёй.

Последствия такого проскальзывания ошеломляют. Меняется положение географических полюсов, что влечёт за собой глобальное изменение климата. Территории, которые вчера были в умеренном поясе, могут оказаться в зоне вечной мерзлоты, и наоборот. Всё это сопровождается значительными перемещениями блоков земной коры, подъёмом и опусканием территорий, складчатостью и масштабными извержениями вулканов.

При этом, что принципиально важно, наклон оси вращения Земли по отношению к плоскости эклиптики не меняется. Меняются только географические полюса на поверхности.

Подобное проскальзывание может произойти не только при столкновении с астероидом, но и при сильных землетрясениях. Некоторые исследователи даже допускают, что к такому сценарию могут привести мощные ядерные удары, нанесённые воюющими сторонами.

Когда ось меняет наклон

Однако было бы ошибкой полностью сбрасывать со счетов и возможность истинного смещения земной оси. У этой гипотезы есть не менее убедительные сторонники, и они опираются на вполне конкретные астрономические наблюдения.

Возьмём, к примеру, Уран. Ось вращения этой планеты наклонена почти горизонтально — такое положение, скорее всего, стало результатом столкновения с каким-то крупным космическим телом. Астрономы из Института Луны и планет Карнеги и Калифорнийского университета в Санта-Крузе под руководством Исаму Мацуямы рассчитали перемещение оси вращения спутника Юпитера Европы примерно на 80 градусов.

Не остался в стороне и Марс. Джафар Аркани-Хамед из канадского университета Макгила доказал, что ось вращения Красной планеты после катастрофы сместилась более чем на 30 градусов. Аналогичные процессы, как было показано, происходили на спутнике Сатурна Энцеладе.

Это явление получило название «истинное перемещение полюсов» (true polar wander), в отличие от мнимого перемещения, вызванного тектоникой литосферных плит. И у нас есть все основания полагать, что нечто подобное происходило и на Земле. Исследования показывают, что примерно 84 миллиона лет назад наша планета совершила «наклон» на 12 градусов — явление, которое геологи называют «истинным блужданием полюсов».

Некоторые учёные утверждают, что 80 миллионов лет назад Земля и вовсе «опрокинулась на бок». А согласно данным, опубликованным в Nature Communications, за последние 200 миллионов лет происходили масштабные осцилляции истинного полярного блуждания. В частности, около 155–147 миллионов лет назад имело место отклонение примерно на 12 градусов.

Замкнутый круг катастроф

Самое тревожное в этой истории — даже не сам факт возможного смещения полюсов, а то, что этот процесс может запускать цепную реакцию планетарного масштаба.


Сегодня изменения положения географических полюсов фиксируются со спутников системы GPS. Данные поступают в Международную Службу Вращения Земли (USGS). Согласно многолетним наблюдениям, землетрясения действительно оказывают влияние на смещение земной оси. Так, мощнейшее землетрясение в Японии в 2011 году сдвинуло земную ось — этот факт был зафиксирован инструментально.

Но вот что парадоксально: смещение земной оси, в свою очередь, является спусковым механизмом для новых землетрясений. Получается замкнутый круг.

Представьте себе цепную реакцию. Катастрофа — будь то столкновение с астероидом, обмен ядерными ударами или что-то иное — вызывает смещение земной оси. Это смещение провоцирует образование разломов и землетрясения по всей планете. А эти землетрясения, в свою очередь, способствуют дальнейшему смещению оси.

И не столь важно, изменит ли ось свою ориентацию в пространстве (как считают Мацуяма и Аркани-Хамед) или же произойдёт только смещение географических полюсов при неизменном положении оси (как полагают Шульц и Скляров). Катастрофические последствия в любом случае будут сопоставимыми.

Человеческий фактор

Удивительно, но одним из факторов, влияющих на смещение полюсов, оказалось само человечество. Исследования показывают, что строительство около 7000 плотин и дамб с 1835 по 2011 год сместило полюса в общей сложности примерно на метр. За этот период полюса сдвинулись примерно на 113 сантиметров, причём около 104 сантиметров этого смещения приходится на XX век.

Причина проста: гигантские объёмы воды, запертые в водохранилищах, перераспределили массу на поверхности планеты. А любое изменение распределения масс влияет на инерционные характеристики вращающегося тела. Этот процесс известен как «истинное полярное блуждание».

Пока что смещение составляет всего около метра, и это никак не сказывается на нашей повседневной жизни. Но если процесс ускорится — например, из-за продолжающегося таяния ледников и перераспределения водных масс, — последствия могут стать гораздо более серьёзными.

Учёные предупреждают, что даже такое небольшое смещение может нарушить работу спутниковой навигации и космических аппаратов. Космические телескопы, такие как «Джеймс Уэбб», ориентируются в том числе по положению Земли, и если оно меняется, требуется постоянная корректировка данных.

Что говорят древние предания

Здесь мы подходим к самому интригующему аспекту этой темы. Многие исследователи, в том числе Александр Колтыпин, автор работы «Смещение полюсов — проскальзывание литосферы или изменение наклона земной оси?», обращают внимание на удивительное совпадение: практически во всех древних культурах сохранились предания о временах, когда «небо изменило свой вид», а солнце всходило совсем не там, где сейчас.

Мифы народов Америки, Азии, Европы и Африки рассказывают о Великом Потопе, сопровождавшемся страшными землетрясениями и извержениями вулканов. Многие исследователи связывают эти события именно с катастрофическим смещением полюсов, которое произошло примерно в XI тысячелетии до нашей эры.

Конечно, к этим преданиям следует относиться с осторожностью. Но когда мифы разных народов, разделённых океанами, рассказывают об одном и том же — это заставляет задуматься.

Так что же нас ждёт?

Вопрос о том, ждёт ли человечество новое смещение полюсов, остаётся открытым. С одной стороны, мы знаем, что такие события происходили в геологическом прошлом Земли и других планет. С другой — мы пока не можем точно предсказать, когда и при каких условиях это может случиться снова.


Ясно одно: наша планета — не статичный шар, а динамическая система, где всё взаимосвязано. Смещение полюсов, будь то проскальзывание литосферы или истинное изменение наклона оси, — это не просто абстрактная научная теория. Это реальный процесс, который уже происходит, пусть и с черепашьей скоростью.

Исследования последних лет показывают, что земная ось дрейфует со скоростью до одного градуса за миллион лет. В масштабах человеческой жизни это незаметно. Но в масштабах геологической истории — это молниеносный рывок, способный изменить облик планеты до неузнаваемости.

Возможно, древние мифы правы, и такие катаклизмы действительно случались. Возможно, они случатся снова. А может быть, человечество успеет найти способ предотвратить или смягчить последствия грядущих перемен. Пока же мы можем лишь наблюдать, изучать и гадать — что же на самом деле скрывается за тайной смещения полюсов.