Кіріспе
Геологиядағы тарихи теория. Жердің кеңеюі немесе өсуі гипотезасы – материктердің орналасуы мен салыстырмалы қозғалысы, кем дегенде, Жердің көлемінің ұлғаюымен байланысты деген пікірді қамтиды. Керісінше, геофизикалық жаһандық салқындану гипотезасы Жердің қысыңқыруы арқылы түрлі құбылыстарды түсіндіруге болатындығын жобалады. Бұл гипотеза тарихи тұрғыдан ұсынылғанмен, 20 ғасырдың ортасында плиталық тектониканың ашылуынан кейін, ғылыми қауым Жердің маңызды кеңеюі немесе қысыңқыруы идеясын қабылдамады.
The expanding Earth or growing Earth hypothesis was a hypothesis arguing that the position and relative movement of continents is due at least partially to the volume of Earth increasing. Conversely, geophysical global cooling was the hypothesis that various features could be explained by Earth contracting. Although the hypothesis was suggested historically, since the recognition of plate tectonics during the mid 20th century, scientific consensus has rejected the idea of any significant expansion or contraction of Earth.
Тұрақты массамен кеңею
1834 жылы «Бигл» кемесінің екінші сапарында Чарльз Дарвин Патагониядағы көтерілген жағалаулары бар сатылы жазықтарды зерттеді, бұл оған Оңтүстік Американың үлкен аумағы «қазіргі биіктігіне дейін бірнеше көтерілістердің нәтижесінде бірте-бірте көтерілгенін» көрсетті, бұл көтерілістер бүкіл аймақ бойынша шамамен бірдей күшпен әрекет еткен. Оның ұстазы Чарльз Лайелл қыртыстың жанындағы кішірек аумақтарда әрекет ететін күштерді ұсынған болса, Дарвин осы континенттік масштабтағы көтерілуге «сыртқы қабыққа аралықпен әсер ететін» [Жердің] «бір орталық массасының біртіндеп кеңеюі» қажет деп болжады, ал «көтерілулер глобустың пішініне концентрлі (немесе, кемінде, оған жақын)» болды. 1835 жылы ол бұл тұжырымды «бір байланысты күштің әрекетінен» туындаған Жер қыртысының қисық кеңеюінің бөлігі ретінде Анд тауларын қамтуға кеңейтті. Бірақ көп ұзамай ол бұл идеядан бас тартып, таулардың өсуімен бірге мұхит түбінің шөгуі мұхиттық рифтердің қалыптасуын түсіндіреді деп ұсынды. 1889 және 1909 жылдары Роберто Мантовани Жердің кеңеюі және континенттердің қозғалысы туралы гипотеза жариялады. Ол кішкентай Жердің бүкіл бетін жапқан жабық континент болған деп есептеді. Термиялық кеңею вулканизмді тудырды, ол құрлық массасын кішірек континенттерге бөлді. Бұл континенттер мұхиттар орналасқан жарықтардағы одан әрі кеңеюдің нәтижесінде бір-бірінен алыстады. Альфред Вегенер өзінің континенттік дрейф гипотезасымен кейбір ұқсастықтарды байқағанымен, Мантованидің гипотезасында дрейфтің себебі ретінде Жердің кеңеюіне сіңіп өткен жоқ. Жердің кеңеюі мен Жердің жиырылуы арасындағы компромисс – ирланд физигі Джон Джолидің «жылу циклдары теориясы». Ол Жердің ішіндегі радиоактивті ыдыраудан туындаған жылу ағыны Жердің сыртқы қабатының салқындауын басып өтеді деп болжады. Британ геологы Артур Холмспен бірге Джоли Жердің циклдік кеңею кезеңдері арқылы жылуды жоғалтатынын ұсынды. Олардың гипотезасына сәйкес, кеңею Жердің ішкі бөлігінде жарықтар мен жарылымдарды тудырды, олар магмамен толтырылуы мүмкін. Одан кейін салқындау кезеңі келді, онда магма қатып, қайтадан қатты тау жынысына айналды, бұл Жердің қысқаруына әкелді.
Массаны қосу
1888 жылы Иван Осипович Ярковский эфирдің бір түрі Жердің ішінде сіңіріліп, жаңа химиялық элементтерге айналып, аспан денелерін кеңейтуге итермелейді деп болжады. Бұл оның гравитацияны механикалық тұрғыдан түсіндіруімен байланысты болды. Сонымен қатар, Отт Кристоф Хильгенбергтің (1933, 1974) және Никола Тесланың (1935) тезистері эфир энергиясының қалыпты материяға сіңірілуі мен түрленуіне негізделген. Бастапқыда континенттік дрейф идеясын қолдағаннан кейін, австралиялық геолог Сэмюэл Уоррен Кэри 1950 жылдардан бастап (пластинкалық тектоника идеясы кеңінен қабылданғанға дейін) Жердің кеңеюін жақтады. Ол субдукция және басқа да құбылыстар мұхиттың орталық қырқаларында таралатын теңіз түбінің кеңеюін тоқтатуға жеткіліксіз екенін айтты және пластинкалық тектониканы әлі де мазалап жүрген парадокстарды сипаттады. 1956 жылдан бастап ол планеталардың массасының артуын ұсынды және мәселенің толық шешімі тек ғаламның кеңеюімен байланысты космологиялық процестер арқылы ғана мүмкін екенін мәлімдеді. Брюс Хизен бастапқыда Атлантика орталық қырқасындағы жұмысын С. Уоррен Кэридің Жердің кеңею теориясын растайтын дәлел деп түсіндірді, бірақ кейіннен қолдауын кері тартып алды, ақыры оның ассистенті Мари Тарптың деректері мен талдауына көнді. 1970 жылдардан кейін қалған жақтастары, мысалы, австралиялық геолог Джеймс Макслоу, негізінен Кэридің идеяларымен шабыттанды. Бүгінгі күнге дейін бұл массаның артуына қатысты ешқандай ғылыми механизм ұсынылмаған. Жер ғарыштан келген тау жыныстары мен шаңның жиналуы арқылы үнемі масса жинаса да, мұндай жиналу өсіп келе жатқан Жер гипотезасы талап ететін массаның өсуінің өте шағын бөлігін құрайды.
Гравитациялық тұрақтының төмендеуі
Пауль Дирак 1938 жылы ғаламдық гравитациялық тұрақтының миллиардтаған жылдар бойы төмендегенін болжады. Бұл неміс физигі Паскуаль Джорданды 1964 жылы жалпы салыстырмалылық теориясын өзгертуге, яғни барлық планеталардың бірте-бірте кеңейетінін ұсынуға итермеледі. Бұл түсіндірме физика контекстінде мүмкін гипотеза саналады. Гравитациялық тұрақтының өзгеру мүмкіндігін өлшеу нәтижелері, Жорданның идеясын есепке алмай, жылдық салыстырмалы өзгерістің 5e 12 деңгейінен аспауын көрсетті.
Газ алыпынан пайда болған
J. Марвин Херндонның (2005, 2013) гипотезасына сәйкес, Жер протопланеталық кезеңінде Юпитер сияқты газды алып планетадан пайда болған. Жас Күннің, Т-Таури жұлдызына ұқсас даму сатыларында, газды алыптың тығыз атмосферасы Күннің инфрақызыл жарлымынан айрылды. Қалған бөлігі – тас планета. Атмосфералық қысымның жоғалтуына байланысты, ол прогрессивті декомпрессияны бастады. Херндон декомпрессия нәтижесінде босатылған энергияны геотектоникалық белсенділіктің басты энергия көзі деп санайды, оған радиоактивті ыдырау процестерінен алынған энергия да қосылды. Ол Жер тарихы барысында болған өзгерістерді өзінің «Тұтас Жердің декомпрессиялық динамикасы» теориясы деп атады. Ол теңіз түбінің дивергентті пластиналар шекарасында кеңеюін осы теорияның салдары ретінде қарастырады. Оның пікірінше, пластиналар тектоникасы теориясында қолданылатын мантия конвекциясы физикалық тұрғыдан мүмкін емес. Оның теориясы Жердің магнит өрісінің полярлығының ауысуына күннің желдің (геомагниттік дауылдардың) әсерін қамтиды. Массаның артуы мәселесі қарастырылмаған.
Жердің кеңеюіне қарсы негізгі аргументтер
Гипотеза ешқашан сенімді және тексерілетін әрекет механизмін дамытпаған. Зерттеудің бас авторы: «Біздің зерттеуіміз қазіргі өлшем қателіктері шегінде қатты Жердің қазіргі уақытта үлкейіп жатқандығын растамайды» деді. Геологиялық, геодезиялық және геофизикалық әдістердің кең спектрімен өлшенген тектоникалық плиталар мен субдукция аймақтарының қозғалысы, плиталар тектоникасын тексеруге көмектеседі. Мантиядағы литосфера фрагменттерінің суреті, субдукция арқылы литосфераның жойылуын көрсетеді.