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

Кстати, на всякий случай следует напомнить, что хвост кометы в процессе ее движения по орбите Солнца, если она к нам залетела, направлен от нее не по ходу движения, а от Солнца. Хвост кометы состоит из газа и пыли, испаряемой и сносимой солнечным ветром с ее поверхности, поэтому не верьте всяким киношникам, показывающим обратное. Если комета очень долго будет летать вокруг горячего объекта, она испарится, возможно, оставив какие-то каменные или железные фрагменты.

Альтернативная гипотеза происхождения воды на Земле предполагает, что вода содержалась в планетарных недрах, а в процессе их плавления вышла на поверхность. Она была там с самого начала: минералы мантии при крайне высокой температуре и давлении способны удерживать до 3 % воды в своем составе. Это вроде бы немного, но если пересчитать на объемы земных недр, то в них до сих пор могут содержаться запасы воды, в 80 раз превышающие объем современного Мирового океана. Более того, возможно, вода способна образовываться de novo. Это теория на данный момент считается экзотичной, но если смоделировать условия, близкие к условиям недр Земли (температура около 1400 °C и давление, в 20 тыс. раз превышающее атмосферное), то окажется, что содержащийся в мантии диоксид кремния может реагировать с водородом, что приводит к образованию жидкой воды и гидрида кремния. Такие процессы происходят на глубине от 40 до 400 км от поверхности Земли.

Эти две гипотезы не исключают друг друга и заслуживают права на существование. Вы, как и я, по большей части состоите из воды. Вода наполняет вас, циркулирует по вашим венам, позволяет работать мозгу. Причем молекулы воды, занимающиеся сейчас этой работой, возникли в сотнях километрах под толщей земной поверхности. Или же они образовались из пепла мертвых звезд где-то на границе Солнечной системы. Обе гипотезы удивительны.

Пошел дождь. Первые капли падали на раскаленный базальт, шипели, тут же испарялись, но их становилось все больше. Планету заполнило шипение, оглушительное, всепоглощающее шипение. Кора темнела, остывала, горячий туман заволакивал все видимое пространство, проникая в самые труднодоступные места. Вулканический пепел смешивался с водой, впитывал ее, превращаясь в пасту, многометровую грязь, потоками стекая в низины, где встречался с еще горячей магмой. Вода и грязь моментально вскипали, взрывались, выбрасывая собственное содержимое на десятки метров вокруг, и снова стекали вниз, пока не иссякала вся тепловая энергия разогретых трещин. Грязные тучи заволокли небо, дождь усиливался, превращаясь в шторм, тяжелая атмосфера заряжалась сама от себя. Молнии, масштабы которых трудно представить, сверкали каждую секунду. Дождь не собирался прекращаться, он все лил и лил, забирая из атмосферы все, что только мог: пепел, углекислый газ, аммиак. Кислота лилась с небес, растворяя кристаллы на поверхности, образуя сперва лужи, затем озера и, наконец, океаны. Трудно определить, как долго шел этот дождь – тысячи, а может, и миллионы лет непрерывно.

О тех временах нам могут поведать лишь кристаллы циркона, благо они способны существовать практически вечно. Миллиарды лет после их возникновения из вулканического вещества они становились частью все новых пород, выветривались из них, затем снова попадали в ловушку, пока их не взял в руки человек и на мгновенье не остановил бесконечный цикл. По кристаллам циркона можно определить геологический возраст породы, поскольку цирконы включают в свой состав уран – радиоактивный элемент с периодом полураспада порядка 4,5 млрд лет. Когда образуется кристалл, уран в его структуре, словно секундомер, начинает распадаться с образованием атомов свинца. Каждые 4,5 млрд лет примерно половина всех атомов урана должны превратиться в свинец, а еще через 4,5 млрд лет оставшаяся половина также поделит себя пополам на свинец, и т. д. По этим часам можно с точностью определить возраст кристалла и, соответственно, время, когда он образовался из вулканической породы, и при каких условиях. Кристаллы, едва заметные глазу, рассеянные словно пыль в древнейших горных породах, могут рассказать о них практически все: возраст, температура образования и даже – при определенных условиях – контактировала ли с ними вода. Мне кажется, геология – очень романтичная наука. Каково это – разглядывать в микроскоп песчинку, зная, что она пережила все, что было связано с этой планетой? Она находилась здесь с самого начала, плавала в первородной магме, лежала на дне океана, врастала в самые твердые скалы. Сверху начинала бурлить жизнь, развивались и умирали самые разнообразные существа, а она спала своим мирным кристаллическим сном. Когда-нибудь ее найдут, вставят в женскую сережку существа, в этот период доминирующего на планете, потому что им нравится, как она отражает излучение, доступное их глазу. Затем сделают еще какую-нибудь побрякушку, а затем еще, пока она не затеряется и не вернется в свое естественное состояние – в толщу породы. Для циркона это все будет неважно – мирно тикают урановые часы где-то внутри, кристалл медленно превращается в свинец, а история все идет. В конце концов атомы, слагающие кристалл, вернутся в космос из-за расширения местной звезды и рассеются в безграничном пространстве Вселенной, чтобы вновь где-нибудь образовать кристалл, может быть, все тот же циркон, если повезет. И возможно, внутри опять окажется немного урана, и часики вновь запустят свой ход на далекой, никому не известной планете.

А вода все льет. Скорее всего, за срок в 100 млн лет после Великого столкновения Земля уже покрылась океаном километровой глубины. Еще нет какого бы то ни было обширного пространства суши, и над толщей безграничной воды лишь изредка показывались маленькие вулканические острова с кипящим жерлом посередине, постепенно увеличиваясь в размерах из-за застывающей при контакте с водой лавы. Из космоса или с Луны Земля выглядела как зеленоватый шар. Вода, вероятно, была не синяя, а зеленовато-грязная из-за большого содержания соединений железа, а также из-за массы других растворенных солей. Этот мелкий океан должен быть очень соленым, хотя гипотезы на этот счет очень сильно разнятся. Согласно распространенной версии, большинство солей, находившихся «на поверхности» планеты, вымывал из пород кислый океан, поскольку он поглотил значительное количество углекислоты из атмосферы и приобрел по меньшей мере pH 5,5. К тому же он был горячий. Со временем этот кипящий соленый бульон остывал, и излишки соли начали оседать и консервироваться там, где мы их сейчас и находим, – в соляных пластах под толщей земли.

Тем временем образование коры не стоит на месте. Базальтовая магма выплавляется в недрах планеты, а поверх нее, словно пенопласт в воде, начинают скапливаться менее плотные породы. Одни из них называются «гранитоиды» (гранитоиды получаются из плавления гнейсов, метаморфической горной породы, главными минералами которой являются плагиоклаз, кварц и калиевый полевой шпат) Благодаря «всплыванию» гранитоидов образование суши ускорилось, а та с тех пор всегда находится в процессе изменения из-за движения литосферных плит.

Сейчас нам известно, что современные материки находятся в постоянном движении и раньше карта мира выглядела совсем иначе. Однако не далее чем полвека назад главенствовала другая гипотеза, по-другому объясняющая изменение земной поверхности, – теория геосинклиналей. Согласно ей, толща коры может опускаться и подниматься в разных местах, совершать своеобразные колебательные движения вверх и вниз. В результате колебательного движения появляются горы, впадины, а при отсутствии недавних колебаний – равнины. При этом такое явное соответствие западной части Африки и восточного побережья Южной Америки объяснялось не более чем совпадением. Только с развитием эхолокации, подстегнутым Второй мировой войной, удалось найти зоны в океане, в которых образуется новая кора и приводит в движение все вокруг себя, и, соответственно, разработать теорию тектоники литосферных плит. В океане есть так называемая зона спрединга – место с высокой вулканической активностью, где содержимое мантии поднимается к поверхности, остывает и становится частью земной коры. Этот процесс производит новую кору со скоростью до 10 см в год. Но если площадь поверхности коры увеличивается, а диаметр планеты тем временем остается неизменным, излишки нужно куда-то девать. Так и происходит около материков, а именно в зоне субдукции. Океаническая кора заходит под континентальную кору и погружается все глубже обратно в родные объятия мантии. Таким образом работает бесконечная конвекция содержимого планеты: часть мантии выходит к поверхности, остывает, превращается в корку и двигается по нескольку сантиметров в год в сторону материка, где она снова нырнет в мантию. Зоны субдукции – это самые сейсмоактивные зоны нашей планеты, поскольку заход океанической коры под континентальную сопровождается вибрацией и деформацией каждой из них. Одна из самых известных таких зон – Японско-Курило-Камчатская. Вообще, можно поразиться стойкости японской нации. Жить там, где в принципе жить противопоказано (максимальное количество землетрясений, активный вулканизм, цунами), где почти нет природных ресурсов, на крохотном по меркам других стран пространстве, да при этом еще и процветать – подвиг, достойный уважения.