Под покровом мантии

И вот в Земле, с точки зрения Люстиха, могут существовать скопления бывших метеоритов — участки легких и тяжелых масс. Каждая порода обладает определенной вязкостью. Благодаря этому легкие вещества могут всплывать, а тяжелые погружаться. Люстих вычислил, что тело диаметром около трех километров может опускаться (если оно тяжелое) или подниматься кверху (если легкое) со скоростью примерно 500 километров за один миллиард лет. Тело меньшего размера перемещается с меньшей скоростью. За тот же миллиард лет тело, имеющее в поперечнике один километр, будет погружаться или всплывать только на 50 километров. При этом вертикальном перемещении глыб, расположенных внутри Земли, освобождается настолько большое количество энергии, что в отдельных зонах могут возникнуть расплавления. Этой энергии хватит и на то, чтобы объяснить все процессы смятия горных пород.

Другой ученый этой группы — Г. Д. Панасенко — приводит нас к еще более сложным представлениям о внутреннем состоянии Земли. Он говорит, что мы должны здесь учитывать те законы физики и химии, которые связаны с внутренним строением атома.

Если взять для примера атом платины и для наглядности представить его размеры с Московский университет, то окажется, что ядро этого атома, заключающее в себе почти всю массу, будет иметь величину не более кубического сантиметра.

Если какое-то количество электронных оболочек сорвано, атомы можно сблизить. При этом вещество, сохраняя свой химический состав, станет немного плотнее, тяжелее. И может быть, не обязательно, говорит Панасенко, представлять себе расслоение Земли по химическому составу. Он может быть единым как в поверхностных, так и в глубинных своих зонах.

Но под влиянием тех огромных давлений, которые существуют внутри Земли, могут возникнуть изменения в строении атомов. Расчеты показывают, что в центре Земли давление должно достигать трех миллионов атмосфер, а на границе ядра и мантии оно равно полутора миллионам атмосфер. Такое огромное давление, конечно, приведет к какой-то перестройке атомов. Их состояние будет, конечно, совсем не тем, которое известно нам на поверхности Земли, изменятся при этом их внутренняя структура и плотность пространственного расположения… Одни и те же по химическому составу горные породы будут иметь на разных глубинах совершенно различную плотность. А изменения плотности могут быть скачкообразными.

Кроме того, известно, что атомы, лишенные верхних электронных оболочек, приобретают металлические свойства. Почему, например, мы должны представлять себе, что внутри Земли обязательно должно быть железо? Там может находиться какое-то вещество со свойствами металла, а эти свойства могут быть результатом изменения облика атомов.

Вот так сейчас пытаются расшифровать эти две цифры — плотность Земли и ее поверхности.

А недавно выдвинута идея о том, что в числе элементарных частиц атома может находиться гравитон — элементарная частица, носитель силы тяжести, гравитации (отсюда и название), что в процессе жизни элементарных частиц гравитон может дать позитрон и электрон, что он может быть разложен на другие элементарные частички. Если гипотеза гравитона верна, то перед нами открываются новые перспективы, новые возможности доказательства изменения веса вещества с возрастанием глубин. Может быть, где-то здесь недалеко решение проблемы преодоления силы тяжести?

Шифр кода информации Земли об ускорении силы тяжести еще не разгадан до конца. От решения этой задачи зависит очень много проблем, имеющих и научное и народнохозяйственное значение. И вероятно, недалеко то время, когда будет создана единая теория строения Земли, открывающая новые возможности, в частности, и в поисках полезных ископаемых и их добычи.

В очень интересной книжке «Вселенная, жизнь, разум» профессор И. С. Шкловский ставит такой вопрос: «Есть ли жизнь на Земле?» Разумеется, с точки зрения тех разумных существ, которые могли бы населять другие планеты и, в частности, Марс.

Первое впечатление при ознакомлении с Землей было бы недостаточно утешительным. Определяя ее температуру, наши небесные соседи обнаружили бы удивительные явления. Они установили бы, что поверхность атмосферы имеет очень высокие температуры, и, конечно, при этом сделали бы вывод, что жизни на Земле при такой температуре быть не может.

В то же время они отметили бы странный парадокс. При такой высокой температуре Земля не светится. Если бы с помощью радиотелескопов они стали изучать температуру нижних слоев атмосферы, то поразились бы еще больше. Здесь температура значительно ниже 100 градусов, а иногда резко опускается ниже нуля. В таких условиях жизнь как будто может существовать.

Вот какие загадки ставит наша родная планета, если смотреть на нее со стороны. Впрочем, она и нам задает задачи не менее странные и удивительные.

В начале 1963 года в Горьковском кремле собрались астрономы для обсуждения, некоторых научных материалов, полученных в последние годы. Особый интерес вызвала работа группы горьковских ученых, которые в Крыму, на вершине Ай-Петри, установили искусственную Луну диаметром почти в 5 метров. Модель Луны служила для проверки данных, которые были получены при изучении поверхности настоящей Луны.

Ученым, работавшим под руководством доктора физико-математических наук профессора В. Троицкого, удалось установить ряд любопытных явлений.

Прежде всего определили, какие породы слагают поверхность Луны. Оказалось, что по своей теплопроводности они очень близки к нашим средним, основным и кислым породам. Это габро, диорит, гранит.

Выяснилось, что температура поверхности Луны подвержена резким колебаниям, зависящим от ее нагрева солнечными лучами. Но уже на сравнительно небольшой глубине температура более или менее постоянна. Далее она возрастает и достигает 1000 градусов на глубине 50–60 километров.

Удалось построить кривую температур Луны. Она оказалась все время возрастающей, и ученые пришли к выводу, что здесь имеется полная аналогия с тем, что мы наблюдаем на Земле.

Наблюдаем ли? Могут ли ученые сказать, что они в состоянии построить кривую температур Земли? На этот вопрос можно ответить лишь с некоторой долей вероятности. И прежде всего надо разделить этот вопрос на две неравные части. Отдельно надо и ответить на них. Ведь температуры атмосферы Земли и внутренних ее частей разные.

Кривые температуры для атмосферы мы можем построить довольно точно. Действительно, наблюдения, которые можно было провести с поверхности Марса, подтвердились бы земными исследованиями последних лет. На больших высотах температура достигает очень высоких значений, а с приближением к поверхности Земли она уменьшается. Здесь мы увидели бы два температурных минимума и два максимума, которые во многом определяют тип и характер кривых температур «неба».

Максимально холодные зоны, оказывается, расположены на высотах в 50–70 и в 10–30 километров от поверхности Земли; теплые максимумы — на высотах 100–150 и 40–50 километров. В минимальных зонах температура опускается до минус 70–75 градусов, а в максимальных повышается до 100 и больше градусов. В верхнем максимуме она достигает нескольких тысяч градусов. Все это мы узнали, используя новейшие методы наблюдения, в том числе геофизические ракеты и искусственные спутники Земли.

Но если бы марсиане решили определить температуры нижних слоев нашей планеты, особенно мантии и ядра, они натолкнулись бы на непреодолимые трудности. К сожалению, и мы, живущие на Земле, находимся почти в таком же положении. Предположений, гипотез много (их могли бы выдвинуть и марсиане. Вспомним, к примеру, наши споры о температуре Венеры!). А вот точных данных почти нет.

Еще в прошлом столетии было отмечено постепенное увеличение температуры с глубиной. В небольших горных выработках и в неглубоких скважинах температура поднималась в среднем на один градус при погружении на каждые 33 метра. Эти цифры в свое время вошли во все учебники мира, и авторитетность их была непререкаемой. Но с проведением глубоких горных выработок стало ясно, что эти средние данные совершенно не дают нам оснований делать выводы о тепловом режиме даже поверхностной зоны Земли! В отдельных участках континентов температура оказалась резко различной. В одних значительно выше средней, в других — намного меньше. А иногда температура сначала повышалась, потом резко понижалась. Выходит, что для каждого района земной поверхности свой температурный режим.