Под покровом мантии

В поверхностных зонах урановые минералы большей частью имеют раскраску разнообразных оттенков ярко-желтого или оранжевого цвета, от густых до светлых тонов.

Это изменение окраски, возникающее под влиянием бомбардировки минералов радиоактивным излучением, сейчас используется промышленностью.

Когда-то очень-очень давно, еще в прошлом и даже в позапрошлом столетии, уральские горщики умели изменять цвет камней, но они для этого пользовались примитивными способами. Они брали, например, черный горный хрусталь — морион, закладывали его в тесто. Тесто ставили в печь, а затем, когда хлеб испекался, из него вынимали перерожденный и обновленный камень. Он становился золотисто-желтым. Этот камень славился среди ювелиров своей красотой.

Сейчас такое же изменение расцветки можно легко произвести в атомном реакторе, причем облученные минералы приобретают устойчивую окраску. Ювелиры часто пользуются этим способом, изменяя цвет алмаза, они придают ему зеленую, ярко-золотистую или коричневую окраску. Такие алмазы весьма ценятся.

Но было бы неправильно думать, что геологи изучают только эти радиоактивные сигналы недр. Современная исследовательская аппаратура позволяет улавливать прежде всего ту ионизацию воздуха, которая возникает в результате активной бомбардировки окружающего пространства альфа-, бета- и гамма-лучами. Воздух становится электропроводящим, и обычные электроскопы, превращенные в настоящее время в электрометры — счетчики радиоактивности, отмечают те участки, где имеются зоны ионизации воздуха. Эти счетчики радиоактивности имеют сейчас разнообразную форму, они построены на различных принципах: некоторые улавливают только альфа-, или бета-, или гамма-лучи; другие реагируют лишь на нейтронное излучение, и так далее. Эти счетчики могут быть использованы для наземной съемки, их можно установить на автомашине. Радиометры поднимают на самолете в воздух и проводят аэрорадиометрические измерения. С помощью аэрорадиометодов быстро обнаруживают зоны сильной ионизации воздуха. Этим выявляются большие скопления радиоактивных минералов. В таких участках производят позднее детальную наземную съемку, сначала также с помощью разнообразных счетчиков, а затем применяются другие виды разведочных работ.

Иногда исследователи сталкиваются с резко пониженной радиоактивностью. Долгое время ее причина оставалась непонятной, но потом удалось установить, что зоны пониженной радиоактивности возникают над нефтяными месторождениями. В теории процесса еще много неясного, но этот факт геологи-нефтяники используют для поисков скоплений нефти.

Ученые подсчитали, что именно радиоактивные элементы во многих случаях и обеспечивают тот огромный приток тепла, который идет из глубины Земли. Один грамм радия при своем излучении дает 200 калорий в час. Это огромная цифра, в особенности если учесть, что такое излучение происходит в масштабе всей Земли. Несколько меньшее количество тепла дают другие радиоактивные элементы — уран и торий, но и они в сумме производят большое количество тепла.

Японским вулканологам удалось установить, что во время извержения вулканов в составе газов содержится много продуктов распада радиоактивных веществ. Не исключена возможность, что отдельные магматические очаги вызваны выделением тепла в местах большой концентрации радия, урана, тория. Правда, некоторые геологи отрицают такую связь, но имеются данные, которые трудно опровергнуть.

А как распределены радий, уран, торий в глубинах Земли?

Некоторые исследователи утверждают, что под земной корой содержится пониженное количество радиоактивных элементов. Другие говорят, что в мантии Земли их столько же, сколько в коре.

Проверить, кто из них прав, можно только бурением. Когда мы получим образцы пород из разных зон мантии Земли, то и ответ будет достаточно ясный.

Известно, что много радиоактивных элементов содержится в зонах крупных разломов земной коры. Вот, например, канадские месторождения в районе Большого Медвежьего озера приурочены к таким разломам. Некоторые исследователи говорят, что связь радиоактивных элементов с разломами свидетельствует о том, что в мантии Земли имеется большое количество разнообразных радиоактивных элементов — урана, радия, тория; может быть, под земной корой их даже больше.

Радиоактивные сигналы, идущие из недр Земли, пока еще полностью не расшифрованы. Мы еще находимся в области гипотез, но уже сейчас радиоактивная информация, поступающая из недр Земли, дополняет те данные, которые мы кладем в основу изучения внутреннего строения нашей планеты.

Один из исследователей загадочного мира элементарных частиц, слагающих каждый атом, лауреат Ленинской премии, член-корреспондент Академии наук СССР Бруно Понтекорво, рассказывает об удивительных особенностях открытой им частички вещества, которая носит название нейтрино: «Представьте чугунную плиту, толщина которой в миллиард раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Так вот, нейтрино в своем движении не заметит этой плиты, оно пролетит через нее так, как будто здесь располагается не чугун, а абсолютная пустота».

Эта таинственная частичка, которую не может остановить даже чугунная плита такой чудовищной толщины, сейчас привлекает особое внимание ученых всего мира. Само собой разумеется, что, обладая такими особенностями, нейтрино находится среди элементарных частиц на особом счету. До того, как узнали о существовании нейтрино, самой маленькой из всех элементарных частиц считался электрон. Но нейтрино по меньшей мере в 500 раз меньше электрона. Еще в 30-х годах текущего столетия существование этой необычайной частицы было предсказано швейцарским физиком Паули. Он изучил так называемое явление бета-распада радиоактивных веществ, когда вещество испускает электроны или позитроны, а при этом теряется еще какая-то частица энергии. Паули предположил, что эта частица энергии улетает вместе с каким-то новым веществом, неизвестным пока науке. Это и было неуловимое нейтрино, которое Бруно Понтекорво все-таки «поймал», несмотря на его невероятную увертливость.

Не только Понтекорво, но и другие ученые, в частности американские физики Райнис и Коуэн, в одном из своих опытов подтвердили теоретические расчеты, по которым нейтрино в процессе, который может быть противопоставлен бета-распаду, должно поглощаться протоном, превращающимся в нейтрон. Эти исследования подтвердили наличие нейтрино.

Понтекорво доказал, что такой процесс можно предсказать: если в атомном реакторе нейтрино будет бомбардировать тонну водорода, ядром которого и является протон, то ежечасно в таком веществе будет примерно около ста превращений протона в нейтрон и в связи с этим поглощение нейтрино.

Ну и, конечно, когда существование нейтрино стало фактом, то оказалось, что все вещество космоса пронизывается этими частицами, летящими со скоростью света во всех направлениях.

Громадным источником нейтрино является наше Солнце. Оно испускает такое количество этих элементарных частиц, что, обладай мы каким-то особым зрением, увидели бы, как через нашу ладонь ежесекундно пролетают десятки миллиардов нейтрино.

Какое же количество этих частиц пронизывает всю Землю!

Естественно, что возникает мысль: нельзя ли посмотреть, какие процессы происходят при задержке нейтрино Землей и отдельными ее геосферами? Может быть, здесь мы получим какую-то новую информацию о глубинном строении планет? Может быть, на смену сейсмометрии планеты, на смену анализу всех колебаний Земли, возникающих при естественных и искусственных взрывах, придет нейтринная «сейсмометрия», если можно сочетать эти два, по существу, различных слова.

Такая нейтринная «сейсмометрия», по-видимому, дело уже недалекого будущего. Может быть, анализируя поведение нейтрино в различных геосферах, мы сможем узнать о состоянии вещества в мантии Земли и ее ядре. И в то же время поймем те геологические процессы, которые происходят в глубинных зонах нашей планеты.