Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения
Шрифт:
Под мантией располагается внешнее ядро, состоящее из жидкого (расплавленного) железа и никеля. Считается, что эти вещества плавятся при температурах, близких к тем, которые существуют внутри Солнца. Имеются веские основания полагать, что так оно и есть, но относительно таких глубин ученые могут делать лишь умозаключения. Во время землетрясений в недрах нашей планеты распространяются упругие колебания — более быстрые продольные и несколько более медленные поперечные волны, которые регистрируются сейсмографами. По характеристикам этих волн можно установить, через какой материал они прошли. Твердое внутреннее ядро Земли из железа и никеля окружено расплавленным внешним ядром. Почему же расплавленное внешнее ядро не заставляет плавиться внутреннее ядро? Предполагается, что в какой-то момент адские температуры внешнего ядра существенно уменьшаются. По-видимому, это обусловлено конвективными потоками (в лаборатории они воспроизводятся при значительно более низких температурах),
Планета Земля живет активной жизнью, и не только в смысле существующей на ее поверхности экосистемы животных и растений, которые успешно развиваются благодаря благоприятным условиям хорошо сбалансированной атмосферы, так как большая часть земной поверхности покрыта водой. В отличие от нее Луна представляет собой мертвое небесное тело — как внутри, так и снаружи. Правда, есть предположение, что когда-то и она обладала расплавленным ядром — в течение миллионов лет после отделения от Земли (вероятно) в результате столкновения нашего мира с другим, меньшим по размеру (близким по величине к Марсу). Марс — умирающая планета. Установлено, что когда-то на ней существовали обширные моря и что еще сохранилось достаточно воды для образования разреженной атмосферы и ледяных шапок в районе полюсов. Возможно, еще больше воды находится под поверхностью Марса в виде вечной мерзлоты. Мы не знаем, что именно произошло на Марсе, из-за чего планета умирает — если бы нам это было известно, возможно, мы бы с гораздо большим вниманием и заботой относились к своей собственной планете. С другой стороны, вполне вероятно также, что в Солнечной системе только Земля обладала необходимым сочетанием условий, чтобы стать обитаемой планетой, — иметь твердую поверхность, способную удерживать воду. Однако мы не должны ограничиваться этой точкой зрения. Газовая планета-гигант Юпитер, очевидно совершенно лишенная поверхностной коры, также живет своей собственной жизнью, о чем свидетельствуют Большое Красное Пятно и другие обширные циклонические системы. Тем не менее в этом небольшом уголке Вселенной Земля — безусловно уникальное небесное тело.
Однако эта уникальность оказывается весьма зыбкой. Считается, что жидкое внешнее ядро само нестабильно — например, как раз по этой причине магнитные полюса Земли меняются местами примерно раз в миллион лет. Активная жизнь Земли означает также, что она непрерывно изменяется. Альфред Вегенер был прав относительно суперконтинента Пангея. К 1980-м годам геологические данные позволили убедительно доказать, что Южная Америка и Африка когда-то были частью одного и того же континентального массива, как и все остальные континенты. В самом деле, глядя на плоскую карту мира, любой ребенок может видеть, что очертания береговой линии Африки и Южной Америки идеально дополняют друг друга, подобно отдельным фрагментам мозаичной картинки. Конечно, люди замечали это и до Вегенера, но объясняли простым совпадением или волей Божьей. В настоящее время определенно установлено, что до Пангеи существовали отдельные континенты, отличавшиеся по форме от современных материков, а до них был другой суперконтинент, названный Родиния — от русского слова «родина». Некоторые геологи даже считают, что весь цикл, скорее всего, прошел до этого, по меньшей мере, еще один раз.
Человеческое воображение в высшей степени взбудоражено тем, что наша планета живет бурной жизнью и целые континенты на ней могут по нескольку раз менять свой вид — пусть даже на это уходит порядка миллиарда лет. История сложных форм жизни на Земле насчитывает всего около 600 млн. лет. Однако задолго до этого на планете происходило формирование и преобразование ее внешнего вида. Именно в наше время образовались изящные геологические формы типа Гибралтарского пролива и белых скал Дувра. Всего 30 000 лет назад Берингов пролив между Россией и Аляской не был покрыт водой, а представлял собой сушу — именно по ней в Америку впервые перешли эскимосы (или алеуты) и американские индейцы (согласно историческим записям, это коренное население Америки, но на самом деле они пришли с другого континента).
На этом эпическом фоне весьма примечателен тот факт, что мы все же представляем себе, как происходят землетрясения. Научимся ли мы точно определять, когда именно землетрясения разрушат наши города или когда в результате извержения вулканов возникнут новые горные хребты, сметая города, лежащие у их подножий? Если принять во внимание всю историю пашей живой планеты, то попытка решить эти проблемы иногда может показаться высокомерной. Возможно, об этом знают кошки Сан-Франциско?..
1. Lamb, Simon, and David Sington. Earth Story. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1998. В этой книге, основанной на многосерийном телевизионном фильме Би-Би-Си, всесторонне рассматривается «Формирование облика нашего мира», как указано в подзаголовке. Богато иллюстрированная цветными рисунками и
2. Zebrowski, Ernest J., and Ernest Zebrowski Jr. Perils of a Restless Planet: Perspectives on Natural Disasters. New York: Cambridge University Press, 1999. В этой серьезной, но в то же время занимательной книге, посвященной широкомасштабному рассмотрению природных катастроф всех видов, описываются попытки ученых понять природу подобных явлений и определить их последствия для человеческого общества.
3. Harris, Stephen L. Agents of Chaos: Earthquakes, Volcanoes, and Other Natural Disasters. Portland, OR: Mountain Press, 1990. В этой предназначенной для широкого читателя книге о природных катастрофах в США приведен прекрасный материал по землетрясениям и проблемам их предсказания.
4. Menard, H. William. Ocean of Truth — A Personal History of Global Tectonics. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1995. Менард был одним из основоположников теории тектоники плит, и исключительно интересно читать о его научно-исследовательских экспедициях в разных морях, начавшихся в 1950-е годы. Эта книга особенно интересна тем, кто интересуется подоплекой научных открытий.
5*. Раст X. Вулканы и вулканизм. — М.: Мир, 1982. В книге приводятся характеристика вулканических построек, типов и продуктов извержений, поствулканических явлений, прогноз извержений и защита от них.
6*. Резанов И. А. Эволюция представлений о земной коре. — М.: Наука, 2002. Описывается история взглядов на состав и происхождение земной коры — становление геологической, гравиметрической и сейсмической моделей.
7*. Тулиани Л. И. Сейсмичность и сейсмическая опасность. — М.: Научный мир, 1999. Книга посвящена анализу трех кардинальных проблем геодинамики и сейсмологии: расслоенности тектоносферы, строению литосферы сейсмоактивных горных областей, методике оценки сейсмической опасности.
Глава 5.
Чем вызваны оледенения?
Нашу эпоху можно назвать межледниковым периодом. Такими значительными по времени интервалами перемежались пики оледенений, часто встречавшиеся на протяжении последних 35 млн. лет. В так называемых зонах умеренного климата зимой выпадает снег, а весной он тает. В настоящее время обширные ледяные шапки покрывают оба полюса нашей планеты. Следовательно, с точки зрения климатической истории Земли современная эпоха ближе к холодной, чем к теплой. Например, в течение тех 250 млн. лет, когда жили динозавры, климат был гораздо более жарким, и вблизи Северного полюса росли деревья. Что касается более недавнего прошлого, то последний ледниковый период окончился всего около 12 000 лет назад. Примерно 20 000 лет назад на Земле было так тепло, что по территории Хартфордшира на юго-востоке Англии бродили гиппопотамы. Когда в XIX веке здесь нашли кости этих характерных для джунглей животных, ученые поняли, насколько в прошлом климат на Земле отличался от современного: там, где сейчас северные широты и довольно холодно, иногда он приближался к тропическому, а иногда было настолько холодно, что большую часть Северной Америки покрывал ледяной панцирь, южная кромка которого достигала Нью-Йорка и Иллинойса.
Но даже если отвлечься от вопроса о гиппопотамах в Хартфордшире, геологи в конце концов стали с удивлением замечать странную мешанину чужеродных пород, ископаемых остатков, необычных окаменелых устричных раковин на территории Англии, в Северной Европе и во многих районах Северной Америки. Откуда взялись все эти разнообразные материалы? Известный английский геолог Уильям Бакленд полагал, что они должны были отложиться в результате библейского потопа, но вскоре возникли более научные объяснения. Связь между ледниками и упомянутым беспорядочным нагромождением различных материалов, получившим название «ледниковых отложений» (или «морен»), первым установил Жан Луи Агассис. Этот швейцарский ученый начинал как зоолог, а впоследствии стал основоположником многих современных разделов геологии. В 1846 г. он эмигрировал в Америку, был профессором в Гарварде и оказал огромное влияние на целое поколение ученых. Исследуя в конце 1830-х годов один из ледников в Швейцарских Альпах, он заметил, что за последние годы этот ледник уменьшился, оставив после себя молодые отложения такого же типа, как и древние нагромождения обломочного материала, которые можно встретить по всей Европе. Из этого он заключил, что когда-то ледники должны были покрывать значительно большую территорию, чем Альпы и те северные районы, где они существовали в XIX веке. Позднее геологи стали копать глубже и обнаружили, что имеется множество слоев ледниковых отложений. Это означало, что ледники должны были несколько раз перемещаться по территориям Европы и Северной Америки, после чего надолго отступали, а затем вновь продвигались на юг. Возникло новое понимание прошлого нашей планеты — оказалось, что Земля неоднократно подвергалась оледенениям.