Мир океана. Рассказы о морской стихии и освоении ее человеком.
Шрифт:
Огромных успехов добились также географы, гидрологи, метеорологи, ученые, работающие в области физики, химии и биологии океана. Теперь не только разгаданы причины страшного бедствия — неожиданного нашествия гигантских волн цунами, но появилась возможность предупреждать население прибрежных районов о грозящей опасности. Специальные службы наблюдения и оповещения следят за погодой на всем огромном океанском просторе. Каждый циклон регистрируется при его зарождении, а точный прогноз силы и направления его движения позволяет капитанам судов избегнуть встречи с опасностью.
Совершенно неожиданным для всего ученого мира стало открытие советскими океанологами вихревого характера движения водных масс в области океанских течений. По периферии такого вихря водные струи крутятся с достаточной скоростью. Одновременно, хотя и значительно медленнее, поступательно перемещается его центр.
Благодаря детальному изучению океанского дна на карте мира появились новые названия. Открыты подводные горы, долины, желоба, целые горные системы. Рельеф дна океана оказался весьма сложным и совсем непохожим на рельеф поверхности суши. Измерена и предельная глубина Мирового океана, там, на одиннадцатикилометровой глубине, даже побывал человек.
Наконец, важнейшие открытия сделаны в области морской биологии. Вопреки веками державшемуся мнению о невозможности жизни на океанских глубинах океан оказался заселенным от поверхности до дна глубочайших впадин. Несколько лет назад среди вечного мрака и холода океанской бездны были обнаружены целые оазисы, густо заселенные дотоле неизвестными видами животных. Жизнь там поддерживается за счет энергии горячих источников, подогреваемых теплом внутренних слоев Земли.
Успехи океанологов сделали возможным всестороннее использование колоссальных ресурсов океана, но, конечно, далеко не все тайны моря ими раскрыты. Над изучением Мирового океана трудится целая армия ученых. Одно из ведущих мест в этом направлении науки принадлежит нашей стране. Академия наук СССР насчитывает 11 академиков и свыше 30 членов-корреспондентов, научные интересы которых связаны с океаном. О некоторых сделанных ими открытиях рассказывается в этой книге.
Часть I
Соленая купель
Глава 1. Бурная история океана
Откуда взялся океан
Еще совсем недавно представления о возникновении и первых этапах истории Земли основывались главным образом на предположениях. Наряду с более или менее реалистическими гипотезами уживались совершенно фантастические воззрения, обычно связанные с вмешательством в акт мироздания божественных сил. В нынешний век научно-технического прогресса человек получил возможность проникнуть на дно глубочайших океанских желобов, увидеть нашу планету из космоса, побывать на Луне. Раздвигая рамки познания, пытливый человеческий ум охватывает области структурного строения частиц атома и внегалактических миров, добывает информацию миллиардов лет давности и заглядывает на века вперед. В науке о Земле умозрительные гипотезы уступили место теориям, основанным на фактических данных. Современные представления о происхождении Земли облечены в стройную систему доказательств, подтверждающих все основные стороны этой сложной и трудной проблемы.
«История Земли, — пишет член-корреспондент Академии наук СССР А. Монин, — поражает воображение грандиозностью своих масштабов. Если возраст письменных источников сведений по истории человечества оценивается несколькими тысячелетиями, а останков материальной культуры древних людей — десятками тысячелетий, то геологическая история оперирует сотнями миллионов и даже миллиардов лет; возраст нашей планеты оценивается в 4,6 миллиарда лет».
Согласно одной из наиболее обоснованных теорий, выдвинутой советским ученым академиком О. Шмидтом, Солнце и все планеты солнечной системы образовались из холодного, медленно вращавшегося газопылевого облака. Здесь нет возможности детально обсуждать проблему происхождения Земли, для этого понадобилась бы специальная книга. Укажем только, что, когда часть первичного газопылевого облака уплотнилась и образовала плотный земной шар, на нем еще не было водной оболочки. В момент формирования нашей планеты вода будущего океана находилась в связанном состоянии в виде гидроокислов. О первом миллиарде лет существования Земли, который ученые называют катархеем, известно не очень много. Однако можно с уверенностью утверждать, что по крайней мере во второй половине катархея уже имела место активная вулканическая деятельность. В этот период недра нашей молодой планеты разогрелись в результате гравитационного сжатия и радиоактивного распада долгоживущих изотопов, которых тогда было в 4–7 раз больше, чем теперь. Это привело к расплавлению верхней мантии планеты и вызвало мощные вулканические процессы.
Известно, что при извержении современных вулканов наряду с твердыми частями (пеплом, вулканическими бомбами) и жидкой горячей лавой в изобилии выделяются газы. Обычно над кратером «живого» вулкана даже в относительно спокойный период его деятельности поднимается облако. Эта характерная особенность отразилась в названии вулканических островов — Курильские; вершины их гор постоянно дымят, курятся. Газовые облака над вулканами на 75–80 процентов состоят из паров воды, кроме того, в них имеются окись углерода, аммиак, метан, соединения серы, хлора и некоторые другие вещества. Большинство этих газообразных соединений поступает в атмосферу, а пары воды конденсируются и падают вниз в виде дождя.
Как только на Земле начали действовать вулканы, она окуталась облаками, у нее появилась оболочка из газов и дыма. Современные тонкие и очень точные методы анализа позволили установить состав первичной атмосферы, для чего были исследованы крошечные полости в древнейших кварцитах. Как показал анализ, маленькие пузырьки газа, пребывавшие в «законсервированном» состоянии 3,5–4 миллиарда лет, совершенно лишены свободного кислорода, но содержат двуокись углерода, сероводород, двуокись серы, аммиак, соляную и плавиковую кислоты, а также небольшое количество азота и инертных газов. Если не считать отсутствия воды, то содержимое пузырьков, впаянных в древние кварциты, по химическому составу почти не отличается от современных вулканических газов. Но куда в таком случае делась вода? Объясняется это крайне просто. Вычисления показали, что к концу катархея температура на поверхности Земли в среднем равнялась 15 градусам тепла и водяные пары вулканических газов должны были немедленно превращаться в жидкую воду.
Когда история Земли вступила в следующую фазу и на смену катархею пришел архей (он также длился целый миллиард лет), отдельные лужи и озера слились воедино и образовали первичный океан. Правда, он был еще совсем небольшим: по глубине и по общему объему впятеро меньше современного.
Как это ни парадоксально, но океан с первых дней своего существования был соленым, хотя и образовался из совершенно чистой дистиллированной воды. Дело в том, что в воду незамедлительно переходили некоторые другие составные части вулканических газов, главным образом галоидные кислоты и двуокись углерода, а также сероводород и аммиак. Растворенные в воде кислоты реагировали с горными породами, извлекая из них соответствующие количества натрия, калия, кальция и других элементов с образованием солей, благодаря чему в растворе поддерживалось кислотно-щелочное равновесие.
Вот почему соленая океанская вода всегда была нейтральной. Положение о том, что все анионы морской воды возникли из продуктов дегазации мантии Земли, а катионы из разрушенных горных пород, наиболее детально обосновано в трудах крупнейшего специалиста в области геохимии океана академика А. Виноградова.
В результате перехода части вулканических газов в растворенное состояние атмосфера Земли продолжала оставаться очень тонкой, и потому температура на поверхности планеты все время держалась ниже 100 градусов, но выше ноля, то есть такой, при которой вода пребывает в жидком состоянии. Таким образом, Земля во все время своего существования, начиная с конца катархея, обладала жидкой оболочкой — гидросферой, в чем и заключается ее главное отличие от других планет солнечной системы. Крайне разреженная атмосфера Марса (ее плотность в 500–800 раз меньше, чем на Земле) способствует излучению тепла в мировое пространство, и потому на красной планете царит вечный холод. Причем температура поверхности днем даже на экваторе только на короткий срок поднимается до 25 градусов выше ноля, но вскоре опускается до минус 55, а ночью даже до минус 100.
Понятно, что ни о какой жидкой оболочке на Марсе не может быть и речи. Плотность атмосферы на Венере превосходит земную примерно в 90 раз. Это привело к сильному увеличению так называемого парникового эффекта, в результате чего температура у поверхности нашей соседки составляет около 460 градусов выше ноля. Стало быть, жидкой воды там тоже нет, а где нет воды, нет и жизни. Земля, расположенная между горячей Венерой и холодным Марсом, по температурным условиям оказалась в «золотой середине».