Тайны подземного мира
Шрифт:
Расплавленная магма, которая питает земные вулканы, образуется только в отдельных местах в коре или приходит туда из отдельных очагов (карманов), расположенных в субстрате или астеносфере, а может быть, и несколько глубже. Твердость верхней мантии подтверждается еще тем, что в ней (как и в коре) наблюдаются очаги землетрясений, которые находятся на глубине до 700 километров. Глубже землетрясений вообще не бывает.
Вся остальная часть верхней мантии под астеносферой называется слоем Голицына (слоем С). В то же время нижняя мантия (слой D), располагающаяся в интервале глубин от 900 до 2920 километров, характеризуется большой плотностью вещества и большой скоростью распространения упругих колебаний. Дальше располагается только земное ядро.
Немного о ядре земного шара
Как, вероятно, уже догадался любознательный читатель, речь в данном случае пойдет о земном ядре, которое занимает центральную часть Земли, составляя около 17 % ее объема и 33 % ее массы, и в отношении которого единой точки зрения среди ученых не существует.
Сейсмические данные указывают на сложное строение ядра: оно состоит из двух, а возможно, и более концентрических оболочек с несколько различающимся составом. Пожалуй, наиболее достоверно все же то, что оно делится на внешнее и внутреннее ядро с промежуточным слоем толщиной 300 километров.
Внешнее ядро (слой Е) заключено в пределах 2900–5000 километров. Его объем 15,16 %, а масса 29,8 %. Ядро хорошо пропускает продольные волны, но поперечные сейсмические волны через него не проходят. На этом основании предполагается, что данный слой находится в расплавленно — жидком состоянии. Косвенным подтверждением этого является наличие приливных колебаний внутри Земли. Если бы весь земной шар был твердым, то приливные колебания на поверхности Земли проявлялись бы значительно слабее, чем они сегодня наблюдаются.
В основании внешнего ядра располагается переходная оболочка (слой Р), находящаяся в интервале глубин 5000–5200 километров и характеризующаяся некоторым увеличением скорости продольных упругих колебаний. Впрочем, поперечные сейсмические волны в ее пределах, как и в слое Е, не распространяются.
Внутреннее ядро (слой (3 или субъядро) занимает самую сердцевину нашей планеты. Его радиус 1250 километров, объем где-то около 7 %, а масса составляет около 1,2 % от массы Земли в целом. В нем скорость продольных волн еще более возрастает. Однако факты прохождения поперечных волн свидетельствуют о том, что внутренняя часть ядра является, по-видимому, близкой к расплавленному состоянию. Плотность вещества внутреннего ядра достигает 13 г/см3 и более.
О химическом составе ядра Земли существуют два основных мнения. Одни исследователи считают ядро железным, но состоящим из никеля и железа. Другие же считают, что оно сложено силикатами, которые находятся в «металлизированном» состоянии. Однако последнее предположение ставится под большое сомнение. Сейчас преобладает промежуточная точка зрения, согласно которой внутреннее ядро — скорее всего железоникелевое, а внешнее сложено сверхплотными силикатами, которым, однако, присуще высокое содержание железа и никеля.
Более десяти лет назад американскими геологами была сделана удивительная находка, ставшая «последней каплей», которая склонила чашу весов в пользу модели земного ядра, состоящего из внешнего слоя, сложенного сверхплотными силикатами, и внутреннего, железоникелевого субъядра…
В 1974 году в обломках гравия горного хребта Кламат в штате Орегон был обнаружен минерал, не имеющий ничего общего ни с одним из известных на Земле минералов. Первоначально предположили, что это обломок небесного метеорита, но на образце не было следов обжига, ударного воздействия. Кроме того, на метеоритах остаются космические метки за счет жесткого облучения Солнцем, здесь же было все чисто. Вывод был сделан один — это минерал чисто земного происхождения. Что же в нем было необычного?.. Представьте себе, только его химический состав.
Геологи и геохимики Корнуоллского университета США определили, что минерал, названный, кстати, ими джозефинитом, состоит на 86 % из металлов и на 14 % из силикатов. Металлическая фракция сложена никелем (69,9 %) и железом (30,1 %). По своему составу обсуждаемый минерал как нельзя лучше соответствует гипотетическому веществу внешнего ядра Земли, у него высокая плотность и своеобразная уплотненная структура. Ученые предполагают, что кусочек самых глубоких внутренних сфер нашей планеты был вынесен на ее поверхность мощными потоками мантийного материала.
Таким образом, современные данные о внутреннем строении Земли, с которыми мы конспективно ознакомились выше, позволяют сравнить нашу планету с вращающимся толстостенным шаром (кора и мантия) с внутренней полостью, заполненной жидкостью (внешнее ядро), в которой плавает сравнительно небольшое также шарообразное твердое субъядро.
В центре этой системы внутреннее ядро удерживается силами ньютоновского тяготения, оно может вращаться иначе, чем мантия. По существующим представлениям, именно благодаря этому эффекту (динамо — механизм) и возникает геомагнитное поле Земли…
Происхождение и возраст Земли
Ниже мы постараемся дать ответы на самые увлекательные, но и необыкновенно трудные вопросы, стоящие перед науками о Земле. Ведь люди никогда не были свидетелями растянувшейся на миллиарды лет геологической истории развития нашей планеты. Человечеству, как это считают современные ученые, немногим больше одного миллиона лет, а поэтому общую картину прошлого, страницу за страницей, приходится создавать мысленно по отдельным разрозненным фактам и данным.
Несмотря на то, что только относительно недавно человечество получило фактический материал, позволяющий строить научно обоснованные гипотезы о происхождении Земли, нужно откровенно сказать, что эта проблема волновала умы философов еще в глубокой древности.
Хотя первые представления о жизни нашей планеты и основывались лишь на эмпирических наблюдениях над природными явлениями, тем не менее в них главенствующую роль занимали скорее фантастические вымыслы, чем объективная реальность. Однако уже тогда, в далекие от нас времена, возникали отдельные идеи и воззрения, которые и сегодня поражают нас своим сходством с нашими представлениями о происхождении Земли.