Страница 3 из 6
Невозможной?
Сначала среди одноклеточных организмов нашлись такие, которые могли жить при температуре свыше 110 °С, а затем и те, кто мог выносить невероятную для живых существ температуру в 123 °С… А пару лет назад была высказано смелое предположение о существовании жизни на глубине в 19 километров! Так глубоко в земную кору никто еще не вгрызался, но глубоко залегающие породы могут выбрасываться на поверхность в результате геологических процессов, например – при извержении вулканов. В породе с такой глубины, которая вышла на поверхность очень давно, десятки миллионов лет назад, было обнаружено высокое содержание углерода, причем не в виде соединений с другими химическими элементами, как это обычно бывает в горных породах, а в чистом виде. Это можно расценивать как результат жизнедеятельности каких-то микроорганизмов, настоящих микробов-терминаторов, способных выдерживать высоченное давление и температуры такого же порядка.
На больших глубинах в земной коре обитают бактерии-анаэробы, то есть такие бактерии, которым для жизнедеятельности не нужен содержащийся в воздухе кислород. Эти бактерии обитают не в самой толще коры, а в подземных водах и нефтяных залежях.
Земная кора – главный поставщик человечества. Мы едим то, что обитает на ее поверхности, пьем воду, содержащуюся в ее недрах и добываем из нее полезные ископаемые.
Ниже земной коры лежит другой твердый слой, который называется «мантией». Толщина мантии составляет около 2900 километров. В сваренном всмятку курином яйце аналогом мантии является белок. Мантию условно делят на верхнюю и нижнюю, граница между двумя этими сферами залегает на глубине около от 410 до 670 километров.
У вас может возникнуть абсолютно закономерный вопрос – на каком основании ученые делят мантию на два слоя? Чем один слой отличается от другого и каким образом это различие было установлено?
Все дело в скорости распространения сейсмических волн. Достигнув определенной глубины, рассматриваемой в качестве границы между слоями мантии, скорость волн резко возрастает, что свидетельствует о значительном повышении плотности вещества, через которое они проходят.
Ученые давно лелеют мысль о сквозном бурении земной коры до мантии, но до сих пор мечта остается только мечтой и ничем более. Дело-то не просто сложное, а архисложное. Во-первых, пробурить столь глубокую скважину это вам не колодец на даче вырыть. А, во-вторых, бурение придется проводить на океанском дне, потому что там земная кора наиболее тонкая, а такая толща воды затрудняет работу, создает определенные проблемы. Но если уж человек что-то задумал, то он это обязательно сделает. Можно рассчитывать, что к 2030 году ученые сумеют добраться до мантии Земли. То-то радости будет!
Сейчас некоторые читатели иронически усмехнулись и подумали: «Что им там, в этой мантии? Медом намазано и сахаром посыпано? Или же просто темы для диссертаций закончились и нужно новые источники искать?».
Да, именно что медом и сахаром, ведь в мантии содержится множество различных горных пород, в том числе и такие, которых нет в верхнем слое земной коры. А еще контакт с мантией позволит лучше изучать процессы, которые в ней протекают. Эти процессы имеют самое непосредственное отношение к нам, живущим на поверхности планеты, поскольку они оказывают влияние на земную кору. Узнав больше о глубинных процессах, мы сможем лучше прогнозировать землетрясения и извержения вулканов, а, возможно, даже сумеем каким-то образом влиять на них, снижать вред, который они наносят. Короче говоря, у любого научного эксперимента или исследования, тем более – у такого дорогостоящего, как бурение до самой мантии Земли, всегда есть практическое обоснование: «мы делаем это, чтобы получить то-то и то-то». Просто так, чистого любопытства ради, можно разве что мыльные пузыри пускать.
В верхней мантии, около границы с земной корой, есть слой, в котором вещество находится в вязком, пластичном состоянии. Называется он астеносферой. Слово это переводится с греческого языка как «податливая сфера». Астеносфера расположена вблизи земной коры, но не граничит с ней! От коры астеносферу отделяет твердый слой мантии.
Литосфера и астеносфера
Этот самый верхний твердый слой мантии, расположенный над астеносферой, вместе с земной корой составляют литосферу – твердую оболочку нашей планеты. Сверху литосфера ограничена атмосферой, а снизу – астеносферой.
Литосфера представляет собой не единое целое, а совокупность отдельных плит огромного размера, которые называются литосферными плитами.
Карта литосферных плит
Существует 13 крупнейших литосферных плит, которые покрывают более 90 % поверхности нашей планеты и несколько десятков мелких. Плиты не спаяны между собой, а соединены своими неровными краями. Условно это соединение плит можно сравнить с зубчатым соединением столярных деталей.
Благодаря отсутствию жесткого соединения, литосферные плиты находятся в постянном и медленном движении. Движение плит происходит под воздействием конвекции мантийного вещества, то есть под воздействием потоков, вызванных разностью температур внутренних и наружных слоев мантии. Породы нагретые вблизи от ядра, где температура мантии максимально высока, расширяются, плотность их уменьшается и благодаря этому они всплывают вверх, а на их место опускаются более холодные и, следовательно, более тяжелые породы из верхних слоев мантии.
Напрашивается вопрос – откуда берется тепло в недрах Земли?
Тепло выделяется при распаде радиоактивных элементов, при различных химических реакциях, а также при перераспределении вещества в недрах, которое сопровождается трением (а при трении выделяется тепло).
Под мантией находится ядро, соответствующее жидкому желтку яйца, сваренного всмятку. Но на самом деле не все ядро Земли жидкое. Жидкой является только внешняя его часть, а внутренняя часть – твердая.[3] Радиус ядра составляет приблизительно 3500 километров из которых 1300 приходится на внутреннее ядро, а 2200 – на жидкое. В жидкой части ядра находится основной источник магнитного поля нашей планеты, благодаря которому мы можем определять стороны света при помощи компаса.[4]
Ученые предполагают, что температура на поверхности твердой части ядра может доходить до 6000 °C. Если вас удивило, что при таких температурах какое-то вещество или смесь веществ может пребывать в твердом состоянии, то вспомните, что для состояния вещества имеет значение не только температура, но и давление. Чем больше давление, тем компактнее располагаются молекулы вещества, а давление в области ядра превышает 3 500 000 атмосфер, то есть оно в 3 500 000 раз больше того давления, которое испытываем мы и все, что нас окружает.
Строение Земли
Косвенные данные позволяют предположить, что земное ядро состоит из железоникелевого сплава с примесью ряда других веществ. На такой состав указывает вероятная плотность ядра, которую определяют по результатам сейсмических и гравитационных исследований. Не так давно по миру прокатилась пугающая весть о том, что ядро нашей планеты состоит из радиоактивного урана.
Даже если бы оно было так – то что с того? От ядра мы отгорожены мантией и земной корой, а это довольно крепкая защита. Но все, что связано с радиацией традиционно пугает, особенно после Чернобыльской катастрофы. Неспроста же из названия такого исследования, как ядерная магнитно-резонансная томография, было выброшено слово «ядерная», которое в данном случае с радиацией никак не связано.
3
Самые свежие данные, полученные на основании анализа сейсмических волн, позволяют сделать вывод о том, что ядро Земли не двухслойное, а трехслойное, но пока что эта гипотеза не получила широкого признания.
4
Стрелка компаса представляет собой магнит, свободно вращающийся на стержне. Принцип действия магнитного компаса основан на взаимодействии – притяжении и отталкивании – двух магнитов. Противоположные полюса магнитов притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Планета Земля – огромный, но слабый магнит. Однако, небольшой силы ее магнитного поля достаточно для воздействия на легкую стрелку компаса, в результате которого стрелка всегда указывает на северный полюс планеты.