Журнал «Если», 1993 № 09 - Страница 7
Впрочем, пора поговорить о том, что же лежит под корой, ниже уже знакомой нам границы Мохоровичича. Здесь от сорока — пятидесяти километровых глубин и примерно до области, отстоящей на 2900 км от нас, расположена внешняя оболочка — мантия Земли. Хотя потрогать ее руками нам пока не дано, но о свойствах мантии можно судить по красноречивым «рассказам» тех же сейсмических волн, которые там преломляются, отражаются, а потом «излагают свои впечатления» приборам, установленным в обсерваториях.
Когда сейсмическая волна переходит из верхней части земной коры с ее гранитами и базальтами к мантии, ее скорость сначала понижается. Ученые полагают, что к этому приводит высокая температура, почти совсем расплавляющая породы.
Дело в том. что здесь, на глубинах 100–200 км под материками и 50 — 400 км под океанами, внутри верхних слоев мантии не так давно обнаружили «мягкий» слой, который назвали астеносферой. Хотя и это — не жидкость, но она обладает достаточной пластичностью, чтобы течь медленно, как смола или вар. А раз так, то и скорости сейсмических волн высокими здесь быть не могут. Но это характерно лишь для глубин менее 400 км. Потом — до тысячекилометровой глубины — сейсмические волны распространяются намного быстрее; здесь, очевидно, сказывается большая плотность пород, связанная с давлением верхних пластов.
Из чего же «сделана» мантия нашей планеты? К сожалению, прямых данных еще пока очень мало. Однако косвенные говорят о том, что главным образом — из перидотита. Эта порода содержит в себе оливин. Тот, кто читал знаменитый роман А.Н.Толстого «Гиперболоид инженера Гарина», помнит, как герой добывал несметное количество золота из «оливинового пояса» Земли. Тогдашним представлениям это не противоречило, но сегодня наука далеко ушла от них. Золотом там, по всей вероятности, не разживешься, но железом и магнием перидотит очень богат.
Высокие температуры и мощный нажим сверху заставляют тяжелые минералы изменять свои свойства, перекристаллизовываться и из нижних «этажей» поступать наверх вместе с вулканической магмой. Здесь с ними уже знакомятся геологи, которые интересуются различными, как они говорят, «магматическими проявлениями».
Отчего бы немного не пофантазировать? Например, можно представить себе, как человек — пускай в отдаленном будущем — пробурит очень глубокие скважины, и из недр на поверхность начнут поступать струи расплавленного базальта, образуя при застывании огромные плотины и дамбы или даже новые острова!
Но что же спрятано еще глубже, там, где кончается мантия? Где-то около 2900-го километра под поверхностью начинается земное ядро с температурами от пяти до десяти тысяч градусов. То, что у нашей планеты должен быть «желток», плотность которого выше, чем у наружных слоев, стало очевидным еще в конце прошлого столетия. Ученые рассуждали примерно так: средняя плотность земной коры составляет около трех граммов на кубический сантиметр, а средняя плотность всего небесного тела, на котором мы живем (ее удалось подсчитать астрономическими методами), — много выше, примерно пять с половиной граммов на тот же объем. Значит, ядро должно быть очень тяжелым.
Из чего же оно состоит? Снова на помощь призвали астрономию. Из космоса на Землю нередко залетают метеориты, часть которых — железная. Их плотность достигает 7,85 г/см' — так почему бы не предположить, что в центре Земли есть подобный железный «сердечник»?
Перед первой мировой войной немецкий сейсмолог Бруно Гутенберг обнаружил ядро уже не гипотетически. Конечно, и он не мог «вытащить» его на свет Божий. Но он заметил, что на огромных глубинах скорость сейсмических волн резко уменьшается: вместо тринадцати с половиной километров в секунду, как это наблюдается в мантии, всего до восьми с небольшим. Это для продольных волн, поперечные там вообще не проходят. Совсем!
Значит, земное ядро подобно… жидкости. Конечно, далеко не такой, как вода, это весьма густое вещество, но все же куда более текучее, чем то. из которого состоит мантия. Впоследствии, правда, оказалось, что «жидкая» гипотеза верна лишь для внешней части ядра, занимающей глубину примерно от пяти тысяч до 5120 км, а дальше — к самому центру планеты лежит совсем уж твердое ее небольшое внутреннее ядро, его даже именуют ядрышком. Недавно сейсмологам, проводившим для этого специальные взрывы, удалось зафиксировать хотя и слабые, но достаточно отчетливые волны, отраженные поверхностью этого твердого ядрышка.
По поводу химического состава ядра у ученых единого мнения нет. Многие придерживаются той точки зрения, что оно железное с небольшой примесью никеля. Таковы и железные метеориты, о которых говорят, что это осколки рассыпавшихся планет. Или, наоборот, не использованный при создании небесных тел «стройматериал». Так или иначе, по ним, мол, достоверно можно судить о строении центра нашей планеты.
Однако есть аргументы и у оппонентов, настаивающих, что ядро должно состоять из таких же силикатов, как и мантия, но только в «металлическом обличье», возникшем из-за гигантского давления: оно ведь даже на верхней границе ядра составляет 1,3 млн. атмосфер, а в центре Земли достигает невообразимых трех миллионов атмосфер. Кто тут прав, поживем — увидим…
В 30-х и 40-х годах, в немногочисленных тогда у нас произведениях научной фантастики выделялась повесть «Плутония», написанная видным геологом академиком В.А. Обручевым. Он достаточно серьезно предполагал, что внутри Земли находится гигантская полость. по которой и путешествуют его герои, встречая там древних животных и людей каменного века. Теперь ясно, что никакая подобная полость там существовать не может…
Загадочным для ученых остается вопрос: почему столь сильно отличается земная твердь суши от той, что слагает дно океанов? Первая ведь и толще, и намного древнее. Лишь с шестидесятых годов, когда завершились экспедиции, проведенные по программе Международного геофизического года и их результаты были сопоставлены с материалами международного проекта Верхняя мантия Земли», эта нелегкая проблема начала понемногу проясняться.
Впрочем, отдельные озарения и догадки были и ранее. Еще в 1620 году английский философ Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что очертания Западной Африки на картах отлично «вкладываются» в абрис восточного побережья Южной Америки: казалось, каждому выступу соответствует своя впадина. Ему, правда, еще не пришла в голову мысль, что когда-то оба материка были единым массивом суши.
В последовавшие века не раз звучали голоса, вещавшие: здесь произошла катастрофа, гигантский участок суши (легендарная Атлантида) скрылся под морскими волнами, оставив по краям побережья континентов в том виде, как они существуют сегодня.
Первым, кто предположил, что на самом деле континенты движутся по поверхности Земли, был в 1858 году Антонио Снайдер-Пеллегрини. Но и его гипотеза не обошлась без вмешательства сверхъестественных сил: Великий Потоп, вот в чем все дело. Правда, сторонников эта гипотеза, весьма слабо обоснованная, практически не нашла.
Тут явился немецкий метеоролог Альфред Вегенер, и гипотеза начала обретать популярность. Хотя Вегенер располагал лишь незначительной частью той информации, которая есть сегодня у нас, но и при этом он заложил прочный фундамент в представления о строении и развитии планеты. Немало утверждений, сделанных ученым «сгоряча», не подтвердилось, но многое сегодня принимается большинством специалистов как основа для дальнейшего развития геофизики.
Сначала, однако, его сторонники выглядели чудаками. Сомнительным казалось уже то, что он не принадлежал к числу специалистов, профессионально изучающих твердое тело Земли. Метеоролог — так знай свою атмосферу! К тому же спортсмен: в 1906 году вместе со своим братом Куртом Альфред Вегенер поставил рекорд, продержавшись в полете на воздушном шаре целых 52 часа… Отличный лыжник и мастер запускать воздушные змеи. Со всеми этими способностями он добился — в качестве метеоролога — своего включения в состав датской полярной экспедиции в Гренландию. Потом — преподавание в Марбургском университете и в 1912 году — новая экспедиция на тот же ледяной остров. Гляциологические и атмосферные данные, собранные в этом походе, заняли множество томов. Затем младший офицер на фронте первой мировой войны, а с 1924 года заведующий кафедрой метеорологии и геофизики в Грацском университете (Австрия).