В шхерах Репло, на островах, расположенных неподалеку от побережья Финляндии, у самой узкой части Ботнического залива, живет группа людей, пользующихся привилегией, какой обладают немногие обитатели Земли, — возможно, никто за пределами Финляндии. Каждые 50 лет, в течение многих поколений, они делят между собой новую сушу, которая появляется из моря.
Земля, на которой живут эти люди, находится недалеко от центра прежнего фенно-скандинавского ледникового покрова. Под тяжестью этого теперь давно уже исчезнувшего льда она опустилась на 300 м. Но с тех пор как лед исчез, поверхность суши стала подниматься — в настоящее время со скоростью 90 см в столетие — по направлению к уровню, на котором она находилась до того, как была закована в лед.
Так как речь идет о низине, окруженной мелководьями, то уже при подъеме на несколько десятков сантиметров большие участки морского дна превращаются в сушу. Карты шхер Репло XVII и XVIII веков очень отличаются от современных. Появились сотни новых островов, а более старые расширились и слились с другими. В 1760 году было три больших острова, но к 1850 году пролив между ними исчез. Еще через 100 лет два оставшихся больших острова соединились в один.
По мере того как появляется новая суша, которую можно использовать для сельского хозяйства, жители шхер, главное занятие которых — рыбная ловля, изо всех сил стараются сохранить проливы открытыми для лодок и нерестящихся рыб. Но в конце концов они сдаются, так как эти водные пути превращаются сначала в болота, а потом в луга.
Вероятно, это единственное в мире место, где новая суша появляется так быстро. Когда ледник покрывал Финляндию, большие пространства ее территории, подобно Антарктиде сегодня, находились ниже уровня моря.
Насколько ледниковый покров может прогнуть земную кору? Это зависит от нескольких факторов: от плотности льда, мощности ледникового покрова и плотности пород, залегающих под ним. Опускание суши будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие по отношению к тяжести груза. Это расстояние, по-видимому, равно приблизительно одной трети толщины льда. А после того как ледниковая нагрузка исчезает, суша медленно возвращается к своему первоначальному уровню.
С начала большого отступания ледника, грубо говоря — 10 тысяч лет назад — суша вдоль западного побережья Ботнического залива, где мощность льда была наибольшей, вероятно, поднялась более чем на 450 м. И если наши расчеты верны, для достижения равновесия ей нужно подняться еще на 210 м. В некоторых районах Западной Антарктиды, если бы оттуда был удален весь лед, суша поднялась бы почти на 800 м.
Эти поднятия и опускания земной коры происходят вследствие того, что вещество, находящееся под нею, течет под высоким давлением, и когда земная кора под воздействием толщи льда давит на него, оно начинает перемещаться кнаружи, вызывая поднятие соседних участков. Когда ледниковая нагрузка устраняется, перемещенное тяжелое подкоровое вещество возвращается на прежнее место, выталкивая более легкие массы вверх, пока они снова не окажутся в равновесии с поддерживающей их более тяжелой породой.
Поднятие опущенных глыб земной коры вызывает оседание окаймляющих эти глыбы районов. Это наблюдается как в Северной Америке, так и в Скандинавии, где области, не испытавшие оледенения, медленно опускаются. Однако этот процесс не оказывает заметного влияния на рельеф суши, находившейся по соседству с территориями, покрытыми ледниками, возможно, потому, что горизонтальное подкоровое течение происходит на большой глубине.
Легкая глыба может погружаться в более плотный подкоровой слой только при условии, что на нее давит тяжелый груз. Такое пластическое поведение пород напоминает течение льда внутри ледника, но горные породы текут бесконечно медленнее. Все это объясняет, почему еще сегодня, через несколько тысяч лет после исчезновения последних остатков прежних ледниковых покровов, наблюдается постоянное поднятие суши в Скандинавии и восточных областях Северной Америки.
Состояние равновесия земной коры получило название изостазии. Оно было введено в употребление только в 1871 году, хотя еще в 1865 году Т. Ф. Джэмисон выдвинул этот принцип, чтобы объяснить образование морских отложений над уровнем моря вокруг тех районов Британских островов, которые раньше были покрыты ледниками. Какой нужен груз, чтобы вызвать оседание земной Коры? Мы знаем, что большие ледниковые покровы могут это сделать. А меньшие тяжести? Острова архипелага Шпицберген несколько тысяч лет назад были покрыты ледником величиной приблизительно с Западную Виргинию (площадь Западной Виргинии около 63 000 кв. км.). Морские пляжи, которые теперь находятся на высоте около 18 м над уровнем моря, указывают на то, что лед здесь, вероятно, давил на земную кору, так как суша начала подниматься на эту высоту по мере того, как уменьшался груз отступающего ледника.
Есть основания полагать, что земная кора может опуститься под действием еще меньших нагрузок. Старые береговые линии озера Бонневилл приблизительно на 18 м выше на островах в середине ложа озера, чем вдоль его краев. По-видимому, давление воды было достаточно большим, чтобы заставить кору погрузиться под центром этой древней толщи воды по крайней мере на 18 м.
Человек — творец больших дел. Он проник в недра Земли при помощи сейсмографа и начал узнавать тайны космоса. Правда, он еще не научился жить в дружбе со своими собратьями на Земле, но может запустить снаряд точно в нужную ему цель, удаленную на много и много километров, знает, как контролировать ядерную энергию, и добился некоторых успехов в изменениях климата. Поэтому не следует удивляться, что человек, подобно природе, способен поместить на земную кору груз, достаточно тяжелый, чтобы придавить ее. И он это делает при помощи воды.
Что совершил человек, перегородив реку Колорадо Гуверовской плотиной и создав озеро Мид, как не обрушил, и довольно неожиданно, на земную кору добавочный груз воды весом в 12 миллиардов тонн? К тому времени, когда водохранилище наполнилось, участок земной коры, на котором он расположен, стал опускаться и в течение следующих шести лет понизился почти на 13 см. На этой территории поперечником в 50 км ниже всего опустился центр, где вес воды был наибольшим. В этом районе землетрясения и раньше бывали нередко, но после создания озера они случаются гораздо чаще. Ощущались сотни толчков, а тысячи их были зарегистрированы сейсмографами. Они вызываются новыми движениями подкорового вещества вдоль разрывов земной коры, которое до этого, по-видимому, не проявляло активности в течение многих тысяч лет.
Древние морские береговые линии, которые теперь находятся на различной высоте над уровнем моря, рассказывают, насколько Земля поднялась после своего освобождения от груза льда. Все эти древние линии обладают наклоном: чем ближе они находятся к прежнему центру ледника, тем выше расположены; таким образом, основываясь на этом, можно судить об относительной скорости поднятия поверхности земли от места к месту. Береговые линии, которые находятся в десятках метров над уровнем моря близ вершины Ботнического залива, в Дании лежат приблизительно на уровне моря.
Приборы, регистрирующие изменения уровня воды, показывают, с какой скоростью происходит поднятие суши в районе Балтийского моря. От 90 см в столетие у вершины Ботнического залива она уменьшается до 60 см в южной Финляндии и 10 см в Южной Швеции. Город Стокгольм поднимается на 2,5—5 см каждые 10 лет. Линия, за которой не отмечено постоянного поднятия суши, идет через центральную Латвию, южную часть Балтийского моря и город Копенгаген.
В конце концов через какие-нибудь пять тысяч лет, когда вода из Ботнического залива перельется на юг, он превратится в сушу, и Финляндия и Швеция соединятся на всем их протяжении. Если на южной оконечности Швеции, где поднятие происходит медленно, поверхность суши повысилась бы только на 9 м или немного более, этого было бы достаточно, чтобы отрезать Балтийское море от океана и превратить его в озеро.
В Северной Америке, которая была покрыта, возможно, более мощным ледниковым покровом, земная кора опускалась на такую же глубину, как в Европе, или еще глубже. Но об изостатических колебаниях земной коры в этом районе мы знаем меньше, так как в огромных ненаселенных пространствах Канады, где лед достигал наибольшей мощности, проводится очень мало исследований.
Известно, однако, что земля испытывала опускание к югу да Лонг-Айленда, Кливленда и Милуоки. Об этом свидетельствуют те же следы, что и в Европе: береговые линии, идущие в основном под наклоном, находятся теперь высоко над уровнем моря или озера, вдоль которых они были образованы. Наклон некоторых отдельных поднятых береговых линий показывает, что поднятие не было непрерывным. По-видимому, оно замедлялось или совсем прекращалось, когда отступание ледника приостанавливалось или когда он немного надвигался вперед. Чем быстрее шло отступание ледников, тем на большую высоту поднималась суша.
Поднятие поверхности суши наиболее заметно вдоль прежних берегов озера Агассица. Герман-Бич лежит на высоте 323 м над уровнем моря. В 240 км к северу береговая линия на 30 м выше; на протяжении 120 км от этого места до Интернациональной границы (так американцы называют границу между США и Канадой) она поднимается еще на 30 м. Береговые линии, образованные волнами озера Чикаго и другими ледниковыми Великими озерами, ведут себя таким же образом. Самые высокие древние берега вдоль побережья Ньюфаундленда, Лабрадора и Канадских арктических островов, как сообщают, подняты над уровнем моря больше чем на 420 м.
Итак, когда Северная Америка была придавлена огромным грузом льда — так же, как Антарктида сегодня — материковая отмель от Новой Англии до северного Лабрадора была на десятки метров ниже, чем теперь, а большие участки окраин материка погрузились намного ниже уровня моря. Когда лед окончательно отступил, опущенная суша, не успевавшая подниматься вслед за отступанием ледника, затоплялась морем. В прибрежных районах штата Мэн большие вытянутые заливы вдавались в долины Пенобскот и Кеннебек на 120 км. В продолжение некоторого времени Гудзонов залив был в два раза больше, чем теперь.
Когда край ледникового покрова остановился у гор Адирондак и у гор северной части Новой Англии, он блокировал море со стороны долины реки Св. Лаврентия. Но как только лед отступил на север, море не только затопило всю долину, но влилось в бассейн озера Онтарио, дойдя до долины реки Оттавы и озера Шамплейн и образовав залив, который Джек Л. Хью, специалист по истории Великих озер, называет морем Св. Лаврентия. Если бы сегодня можно было воссоздать это море, капитаны самых больших океанских лайнеров спокойно повели бы их над крышами высочайших зданий Монреаля и Оттавы, так как здания эти находились бы на глубине 150 м под водой.
Откуда известно, что море Св. Лаврентия существовало? В отдельных местах все еще видны древние пляжи (некоторые возвышаются на 210 м над уровнем моря), а большие участки суши, прежде находившиеся под этим длинным морским рукавом, теперь покрыты глинами и песками, смытыми с донной морены, лежавшей на соседних возвышенностях. Эти отложения содержат раковины морских моллюсков и скелеты рыб и тюленей.
Правда, мало кто надеялся отыскать скелет кита на склоне горы Вермонт, но все-таки его там нашли — в толще глины в 120 м над озером Шамплейн, близ границы Квебека.
Аналогичные находки сделаны даже в еще более высоких местах около Монреаля и Квебека. Как погибли эти водные гиганты — неизвестно, но самый факт, что эти кости были найдены, представляет собой бесспорное доказательство того, что море Св. Лаврентия было и что с тех пор как оно исчезло, суша поднялась на несколько десятков метров.
Море Св. Лаврентия, вероятно, существовало около двух тысяч лет, так как поднятие уровня воды в нем, когда талые воды вливались в него из быстро отмирающих ледников, происходило быстрее, чем повышение поверхности суши, когда лед освободил ее. Но при дальнейшем отступании ледника подъем уровня воды в море замедлился, и из воды стала появляться суша. Когда северо-восточный край котловины Онтарио поднялся до уровня моря, море отступило и образовалось озеро, которое впоследствии, с небольшими изменениями, превратилось в нынешнее озеро Онтарио.
А поднятие суши продолжается — не так заметно, как в шхерах Репло, но достаточно быстро, чтобы произвести важные изменения на протяжении человеческой жизни. Сейсмолог Бено Гутенберг высчитал, что в Гудзоновом заливе и вокруг него, где прежний ледниковый покров был особенно мощным и где скорость поднятия суши наибольшая, — чтобы достигнуть равновесия, суше нужно «всплыть» еще на 240—270 м, причем общее поднятие будет тогда равняться 610 м. Когда это произойдет, почти весь Гудзонов залив превратится в сушу. Вначале поднятие этого района, по-видимому, происходило со скоростью 6 м в столетие. Эти данные получены и много раз проверены путем радиоуглеродного датирования раковин, взятых в различных местах вдоль древних наклонных береговых линий. Теперь подъем суши, возможно, происходит со скоростью только 60 см в столетие, но процесс этот продолжается.
К югу поднятие суши уменьшается, но измерения показывают, что оно имеет место до линии, идущей от Бостона вдоль границы между штатами Нью-Йорк и Пенсильвания, через озеро Эри, пересекая штат Мичиган к северу от Детройта и Гранд-Рэпидз, и через центр озера Мичиган. Итак, благодаря тому, что ледниковый покров продолжает оказывать свое влияние долго после того, как сам он исчезает (так как происходит поднятие тех пространств, на которые он раньше давил своим грузом), насыщенная событиями ледниковая история Великих озер еще не завершена. Нынешнее поднятие суши в долине верхнего течения реки Св. Лаврентия происходит со скоростью более 30 см в 100 лет; в районе Ниагарского водопада эта скорость падает до 18—25 см. Если поднятие суши далее к югу будет продолжаться еще несколько тысяч лет — а специалисты считают, что так оно и будет, — есть вероятность, что сток озер в реку Св. Лаврентия окажется отрезанным, и озерам Онтарио и Эри придется искать другие выходы. Возможно, это будут те пути, которыми они временно пользовались в более ранние периоды их ледниковой истории.
В то время как суша появляется вдоль северных берегов Великих озер — а они поднимаются на 50 см каждые 100 лет, — она из-за своего наклона в эту сторону погружается в воду вдоль южных берегов, так как вода с севера буквально натекает на них. Поэтому со временем все большие и большие массы воды из Великих озер будут уходить через Чикагский канал. Если пролив Макинак, который теперь поднимается почти на 25 см каждые 100 лет, будет отрезан, вся вода из озера Мичиган или большая ее часть достигнет моря через реку Миссисипи, как это не раз имело место за последние несколько тысячелетий.