Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя? - Евгений Плисов Страница 13

Наша планета разогрелась и представляет собой раскаленный шар. Вращаясь в холодном космическом пространстве, она отдает энергию в виде вещества, выбрасываемого в космос и сносимого солнечным ветром, а также в виде излучения. Горячие недра, словно нагретое дно кастрюли с супом, поднимают магму к поверхности, где она остывает, а затем возвращается. Первая корочка на поверхности планеты, скорее всего, возникла в зоне полюсов, наименее затрагиваемых приливными силами Луны. Сразу после столкновения Земли и Тейи температура на поверхности была в районе 5000 °C, а твердь, если ее можно в то время так назвать, покрывал силикатный пар. По мере остывания планеты с неба начал идти магматический дождь, а при еще большем остывании на поверхности начали расти первые кристаллы. В принципе в нашем распоряжении очень мало свидетельств тех прекрасных и смертоносных времен. Постоянное перемешивание раскаленного вещества, огненные штормы и ливни из магмы – все это было настолько давно, что можно было бы опустить руки и не заниматься поиском крупиц тех времен, но человеческое любопытство не знает границ. По мере развития технологий у людей появились устройства, способные воссоздать условия ранней Земли, так называемого катархейского эона. Огромные прессы, создающие давление в 12 тысяч атмосфер, давят в одну точку с рудной пылью и позволяют посмотреть, какие именно породы образуются при таких условиях. В те времена, когда температура опустилась до 1500 °C, в тонкую корку остывающей магмы на поверхности начали врастать зеленые кристаллы оливина, минерала, близкого по составу к форстериту. Эти кристаллики становились все больше, приближаясь размерами к виноградине, но чем крупнее они становились, тем тяжелее им было удерживаться на раскаленной поверхности. Они тонули и скапливались вместе, образуя множество пород. Одна из них, дунит, – одна из самых редких пород, обнаруживаемая сейчас на поверхности только в результате горообразования, когда глубинные пласты показывают себя миру.

Земля активно жила с точки зрения геологии. У нее образовалось железное ядро, вязкая мантия и твердая корочка сверху. Ядро по большей части состоит из железа по одной простой причине – оно тяжелое и стекает вниз, к центру планеты. Внешнее ядро образовано из жидкого металла, а вот внутреннее содержимое постепенно начало твердеть. Там настолько большое давление, что железо возвращается в кристаллическое состояние, и это очень хорошие новости. Разность скорости вращения внутреннего твердого ядра относительно внешнего, а также постоянные потоки вещества в них образуют магнитное поле нашей планеты. Благодаря этому полю мы защищены от солнечного ветра – потока заряженных смертоносных частиц, не позволивших бы образоваться жизни в том виде и многообразии, что мы наблюдаем сейчас.

По поводу мантии также стоит уточнить, что она не «вязкая» в нашем понимании. Вязким веществом можно назвать один из ее слоев – астеносферу. Большая же часть мантии, если представить ее агрегатное состояние, станет напоминать битум. То есть она в конкретный момент будет твердой, как и при давлении на нее, но со временем она медленно течет.

Как понять, что у нашей планеты твердая оболочка, вязкая мантия, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее? Напрямую добуриться невозможно, самая глубокая скважина, Кольская сверхглубокая, достигает отметки чуть больше 12 км, при этом радиус Земли – около 6400 км. Так вот, не обязательно бурить – достаточно прислушаться, и тут на помощь приходят сейсмологи. Когда на планете случается взрыв, землетрясение – что угодно, вызывающее вибрации, – эти вибрации волнами проникают в толщу планеты и пронизывают ее содержимое. Существует два типа таких волн: P-волны и S-волны. P-волна – это волна упругого сжатия. Представьте себе игрушку-пружинку, которая может спускаться по лестнице, если ее слегка подтолкнуть. Если вы положите ее на горизонтальную поверхность и подтолкнете, то она разожмется, сожмется, разожмётся и т. д. Это будет P-волна, и у нее есть свойство – она проходит сквозь жидкость неизменной, если попала туда под прямым углом, и преломляется, если попала туда по касательной. S-волны более похожи по свойствам на обычную, привычную всем волну. Она не проходит сквозь жидкость, растворяясь в ней.

Итак, когда где-то на планете происходит землетрясение или контролируемый взрыв, вы ставите датчики и прислушиваетесь к эху. На другом конце планеты, прямо с противоположной стороны, вы зарегистрируете P-волну, прошедшую и сквозь вязкую мантию, и сквозь жидкое внешнее ядро с твердым внутренним железным кристаллом. P-волны, попавшие во внешнее ядро под углом, преломятся, и вы сможете рассчитать, какой радиус это внешнее ядро занимает. S-волны не пройдут сквозь жидкость, и вы их поймаете только вне зоны внешнего ядра. Если вы ученый, вам не обязательно видеть явление непосредственно своими глазами, вы можете прислушаться к его эху.

Схема распространения S-волн и P-волн внутри планеты

Вернемся в ад. На поверхности планеты пытается образоваться корочка. Считается, что первичной корой была порода с названием «анортозит» – легкая и плавучая, она образовывала на поверхности магмы что-то похожее на шугу на поверхности воды. Затем первичная кора была уничтожена, и на сцену вышли базальты. Черный базальт также мог оставаться на поверхности магмы, и до сих пор 70 % земной поверхности выстилаются базальтовой корой. Так происходило не только на нашей планете: почти весь верхний слой Меркурия состоит из базальта, как и темные пятна на Луне. Эти лунные «моря» – остатки древних озер расплавленного базальта, остающегося на поверхности и поныне.

Базальт позволил корочке оформиться в более-менее внятную конструкцию. Наконец появляется рельеф – ранее тонкая прослойка из расплавленной, постоянно перетекающей каши не могла удерживать крупные образования, а вот базальт справился с этой работой. Если бы вы взглянули на Землю из космоса в этот период, она была бы черной с красноватыми прожилками, местами открывающей вам свое раскаленное содержимое, с алыми пятнами от падения метеоритов, с хрустом пробивающих тонкую корочку. Такой ей остается быть совсем недолго, ведь скоро пойдет дождь.