Введение
Исторические теории в геологии
Гипотеза расширяющейся Земли, или гипотеза растущей Земли, утверждала, что положение и относительное движение континентов обусловлено, по крайней мере частично, увеличением объема Земли. В противоположность этому, гипотеза геофизического глобального охлаждения объясняла различные особенности сжатием Земли. Хотя эти гипотезы были предложены в прошлом, с признанием теории тектоники плит в середине XX века, научное сообщество отвергло идею значительного расширения или сжатия Земли.
Расширение с постоянной массой
В 1834 году, во время второго путешествия на корабле «Бигль», Чарльз Дарвин исследовал ступенчатые равнины с поднятыми пляжами в Патагонии, что указывало ему на то, что огромная территория Южной Америки была «поднята до нынешней высоты последовательностью поднятий, которые действовали на всем этом пространстве почти с одинаковой силой». В то время как его наставник Чарльз Лайелл предполагал, что силы действуют вблизи коры на меньших участках, Дарвин высказал гипотезу о том, что подъем в этом континентальном масштабе требует «постепенного расширения некоторой центральной массы» [Земли], «действующей периодически на внешнюю кору», при этом «поднятия имеют концентрическое расположение относительно формы земного шара (или, по крайней мере, почти такое)». В 1835 году он расширил эту концепцию, включив в нее Анды как часть изогнутого увеличения земной коры, вызванного «действием единой связанной силы». Вскоре после этого он отказался от этой идеи и предположил, что по мере поднятия гор происходит опускание дна океана, что объясняет образование коралловых рифов. В 1889 и 1909 годах Роберто Мантовани опубликовал гипотезу об расширении Земли и дрейфе континентов. Он предположил, что замкнутый континент покрывал всю поверхность меньшей по размеру Земли. Тепловое расширение вызывало вулканическую активность, которая расколола сушу на более мелкие континенты. Эти континенты удалялись друг от друга из-за дальнейшего расширения в рифтовых зонах, где сейчас расположены океаны. Хотя Альфред Вегенер заметил некоторое сходство с собственной гипотезой о дрейфе континентов, он не упоминал расширение Земли как причину дрейфа в гипотезе Мантовани. Компромиссом между расширением и сжатием Земли является «теория тепловых циклов», предложенная ирландским физиком Джоном Джоли. Он предположил, что тепловой поток от радиоактивного распада внутри Земли превышает охлаждение ее внешней поверхности. Вместе с британским геологом Артуром Холмсом Джоли предложил гипотезу, согласно которой Земля теряет тепло циклическими периодами расширения. По их гипотезе, расширение вызывало трещины и разломы во внутренней части Земли, которые могли заполняться магмой. За этим следовала фаза охлаждения, когда магма замерзала и снова превращалась в твердую породу, что приводило к уменьшению Земли.
Добавление массы
В 1888 году Иван Осипович Ярковский предположил, что некий эфир поглощается внутри Земли и превращается в новые химические элементы, заставляя небесные тела расширяться. Это было связано с его механическим объяснением гравитации. Также тезисы Отта Кристофа Хильгенберга (1933, 1974) и Николы Теслы (1935) основывались на поглощении и превращении энергии эфира в нормальную материю. После первоначальной поддержки идеи дрейфа континентов, австралийский геолог Сэмюэл Уоррен Кэри выступал за расширение с 1950-х годов (до того, как идея тектоники плит была общепринята) до своей смерти, утверждая, что субдукция и другие события не могли компенсировать расширение морского дна в океанических хребтах, и описывая неразрешенные парадоксы, которые продолжают волновать тектонику плит. Начиная с 1956 года, он предложил некоторое увеличение массы планет и заявил, что окончательное решение проблемы возможно только с помощью космологических процессов, связанных с расширением Вселенной. Брюс Хизен первоначально интерпретировал свои работы над срединно-атлантическим хребтом как подтверждение теории расширяющейся Земли С. Уоррена Кэри, но позже отказался от этой точки зрения, убедившись в данных и анализе, проведенном его помощницей Мари Тарп. После 1970-х годов оставшиеся сторонники, такие как австралийский геолог Джеймс Макслоу, в основном вдохновлялись идеями Кэри. На сегодняшний день не предложен научный механизм, объясняющий это добавление новой массы. Хотя Земля постоянно увеличивает свою массу за счет накопления космических камней и пыли, такое накопление, однако, составляет лишь ничтожную долю от увеличения массы, необходимого согласно гипотезе о растущей Земле.
Уменьшение гравитационной константы
Пол Дирак предположил в 1938 году, что вселенская гравитационная постоянная уменьшалась на протяжении миллиардов лет своего существования. Это побудило немецкого физика Паскуаля Джордана в 1964 году предложить модификацию общей теории относительности, согласно которой все планеты медленно расширяются. Данное объяснение рассматривается как жизнеспособная гипотеза в рамках физики. Измерения возможного изменения гравитационной постоянной показали верхний предел относительного изменения в 5e-12 в год, опровергая идею Джордана.
Формирование от газового гиганта
Согласно гипотезе Дж. Марвина Херндана (2005, 2013), Земля образовалась на протопланетной стадии из газового гиганта, подобного Юпитеру. В ходе фаз развития молодого Солнца, напоминавших стадии звезды Т Тельца, плотная атмосфера газового гиганта была сброшена инфракрасными вспышками Солнца. Остатком стала каменистая планета. Вследствие потери давления атмосферы началась прогрессивная декомпрессия. Херндон считает энергию, высвобождающуюся из-за отсутствия сжатия, основным источником энергии для геотектонической активности, к которой добавляется энергия от процессов радиоактивного распада. Он называет изменения, происходящие в истории Земли, в соответствии с названием своей теории – "Динамика декомпрессии всей Земли". Он рассматривал расхождение морского дна на дивергентных границах плит как следствие этого процесса. По его мнению, конвекция мантии, используемая как концепция в теории тектоники плит, физически невозможна. Его теория включает влияние солнечного ветра (геомагнитных бурь) как причину обращений магнитного поля Земли. Вопрос об увеличении массы не затрагивается.
Основные аргументы против расширения Земли
Гипотеза никогда не предлагала убедительного и верифицируемого механизма действия. Основной автор исследования заявил: "Наше исследование предоставляет независимое подтверждение того, что твердая Земля в настоящее время не расширяется, в пределах существующих погрешностей измерений". Наблюдения за движением тектонических плит и зон субдукции, выполненные с использованием широкого спектра геологических, геодезических и геофизических методов, подтверждают теорию тектоники плит. Визуализация фрагментов литосферы в мантии свидетельствует о поглощении литосферы в зонах субдукции.