7. Как изучают внутреннее строение Земли

Пожалуй, я не ошибусь, если скажу, что создание модели внутреннего строения Земли — одно из самых больших достижений науки нашего, XX столетия. Конечно, создавались модели и раньше. Но они основывались на догадках и на сравнительно небольшом количестве достоверных фактов. Больше было предположений. Нельзя сказать, чтобы сегодня все в строении Земли было бы ученым ясно и понятно. Недра таят огромный запас загадок. Но в принципе, я думаю, можно сказать, что современная модель уже вряд ли когда-нибудь существенно изменится так, как менялись модели прошлых, например, веков.

Но как же удалось построить ее ученым. Может быть, люди прорыли шахту до центра Земли и исследовали каждый метр глубины? Такую работу не то что проделать — представить себе невозможно. Нам бы еще многие годы пришлось гадать о строении недр, если бы к середине прошлого столетия не наметился новый подход к проблеме.

Ученые стали рассматривать Землю как физическое тело в целом. Стали изучать физические процессы, которые происходят в твердой, жидкой и газообразной оболочках Земли. Заинтересовались тем, как реагирует наша планета на притяжение Луны с Солнцем, как воздействует на Землю межпланетная среда.

Специалисты вплотную занялись изучением химического состава земной коры.

Окончательно сформировалась наука геофизика, отдельные разделы которой были заложены еще в прошлые столетия.

Что же вошло в состав геофизики — комплекса физических наук, изучающих, нашу планету? Прежде всего — гравиметрия, наука о поле силы тяжести Земли, о том, как это поле изменяется. Именно методы гравиметрии позволили нашим ученым изучить и построить сложную фигуру геоида, выяснить строение тех глубинных слоев, куда уже не добраться с помощью шахт и скважин, а также изучить упругие деформации — изменения размеров и формы Земли под воздействием притяжения Луны и Солнца.

Методы гравиметрии сегодня широко применяются для поиска полезных ископаемых, главным образом нефти, газа, угля и некоторых рудных тел, плотность которых отличается от плотности прилегающих пород.

Следующий раздел новой науки — сейсмология — наука о землетрясениях. Она изучает причины и условия возникновения этих страшных бедствий, а также то, как распространяются волны упругих колебаний в земной толще.

Наблюдая распространение этих волн, ученые составили сейсмическую модель внутреннего строения Земли, которой мы пользуемся в настоящее время.

Методы сейсмологии, основанные на создании искусственных микроземлетрясений, которые вызывают геологи мирными взрывами, находят тоже применение для поисков полезных ископаемых, а также в инженерно-геологических изысканиях, когда намечают трассы дорог, строят водохранилища и плотины.

Третий раздел самый молодой. Пожалуй, лишь в наше время, уже в самые последние годы, он принял часть исследовательского груза на свою спину. Я имею в виду учение о земном магнетизме. Заложенное еще в начале XVII века, оно недавно вошло равноправным партнером в группу наук, занятых изучением глобальных вопросов строения и эволюции Земли.

Сегодня к физике Земли относят еще электрометрию, которая изучает естественное и искусственные электрические поля в Земле; радиометрию, исследующую излучения, испускаемые естественными радиоактивными элементами, содержащимися в горных породах, изучающую тепловую историю нашей планеты и современное тепловое состояние ее недр. Есть и другие отрасли знаний, обслуживающие современную науку о Земле.

Тот, кто выберет себе в дальнейшем специальность, связанную с изучением нашей планеты, познакомится еще со множеством разделов науки о Земле. Потому что никто не представляет для нас такого интереса, как история и жизнь планеты, на которой мы с вами живем.

Пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что…

Пожалуй, изучение внутреннего строения Земли лучше всего определяется именно известной сказочной формулой, вынесенной в заголовок. Ну в самом деле: ни того, что там находится, ни того, в каком порядке это неизвестное распределяется по недрам, люди не знают. Так на что же надеются?

Правда, у нас уже есть примеры того, как, не объезжая Землю кругом, мудрый Эратосфен измерил планету. А европейские ученые сумели определить плотность Земли или, иными словами, «взвесили» планету без весов. Теперь осталось доказать, что плотность распределяется именно так, как предполагалось, то есть что в центре Земли имеется тяжелое плотное ядро…

Конечно, легко сказать, что плотность вещества Земли должна увеличиваться с глубиной, приводить разные цифры, уверяя, что они получились в результате «теоретических расчетов», утверждать, что в центре Земли есть плотное ядро… А вот как это все проверить, если никто до центра планеты не добирался да вряд ли и доберется в обозримое время? Может быть, Земля вся насквозь состоит из вещества одинаковой плотности и никакого ядра в ней нет?..

Есть у хитроумных физиков один способ, позволяющий узнать распределение тяжелых масс в теле по тому, как оно движется. Изобрести этот способ было непросто. Начало ему положил немецкий математик и астроном Фридрих Бессель. В 1844 году он заметил, что в равномерном движении звезды Сириус наблюдаются странные отклонения. Будто кто-то невидимый кружится вокруг звезды и сбивает ее своим притяжением с пути то в одну сторону, то в другую. Примерно так же веселый щенок на поводке, бегая вокруг своего хозяина, не дает тому выдерживать строго определенное направление.

Такой же характер движения наблюдался и у некоторых других звезд. «А не летают ли рядом с ними тяжелые, но невидимые спутники?» — подумал математик. Но доказать ничего не смог.

Прошло восемнадцать лет. Астрономы построили новые телескопы. И однажды увидели рядом с ярким Сириусом крохотную звездочку, еле заметную в ослепительных лучах главной звезды.

Прав был Бессель — значит, система из звезды со спутником движется в пространстве немножко по другим законам, чем звезда без спутника. Даже если эта последняя и имеет ту же массу.

Опыт с шарами.

А вот еще пример. Если вы летали в самолетах, то, наверное, замечали: когда пассажиров немного, стюардессы рассаживают их так, чтобы они не сбивались в кучу, а распределялись, уравновешивая багаж и топливо. И это правильно. Потому что иначе самолет может потерять равновесие при взлете и упасть. Здесь тоже движение зависит от распределения масс, но уже внутри одного тела — самолета.

Теперь представьте себе, что у вас есть два шара. Размеры их одни и те же. Массы, средние плотности — все точь-в-точь одинаково. Но вы знаете, что первый шар отлит сплошным из одного металла, а у другого тяжелое ядро окружено более легкой оболочкой. Снаружи они ничем не отличаются. Как же все-таки выяснить, не вскрывая, у какого из них есть ядро.

Вот тут-то на помощь и приходит физика. Оказывается, если положить оба шара на наклонную доску и скатывать их, как на гонках, то один будет всегда чуть-чуть отставать от другого. Это и есть сплошной шар. Его момент инерции больше, чем у шара с тяжелым ядром и легкой оболочкой.

Момент инерции как раз и есть та характеристика, которая зависит от распределения масс в системе тел или в одном теле. Зная его, можно судить о том, как устроено тело, не забираясь в его середину.

Наша Земля тоже не одиночка. Рядом с нею летает Луна. И ученые умеют определять моменты инерции подобных систем.

Интересно отметить, что после всех расчетов момент инерции нашей планеты оказался на 17 процентов меньше, чем он должен быть у сплошного шара массой и размерами равного Земле. Значит, у нашей планеты обязательно должно быть тяжелое ядро.

Ну как не восхититься находчивостью человеческого ума, который нашел решение такой, казалось бы, неразрешимой задачи?!

Как устроена кора Земли

Самый верхний слой твердой земли ученые назвали корой. Состав коры сложный. Больше всего в ней оказалось кислорода, кремния и алюминия. Потом шли остальные элементы, но их значительно меньше. Конечно, газ кислород содержится в коре не в чистом виде. Он входит в состав окислов. Ведь даже обыкновенный песок — это окисел кремния со всякими добавками. А простая глина — такой же окисел алюминия, но тоже со множеством добавок. Раньше легкоплавкие породы земной коры называли «сиаль». «Си» от слова силициум — кремний, по-латински, «аль» — от алюминия. Сейчас этот термин устарел.

Состав и строение Земли всегда интересовали человечество. Да и неудивительно — ведь именно кора, ее верхний слой обеспечивает человека всем необходимым для жизни. К сожалению, прошли те времена, когда каменный уголь и руду люди добывали прямо с поверхности, стоило лишь разворошить чуть-чуть пахотную землю или мох или другую какую-нибудь почву.

Прошло время, когда нефть тугими фонтанами била из скважин, пробуренных на несколько десятков метров. Сейчас, чтобы найти полезные ископаемые, приходится тщательно изучать строение земной коры и забираться в нее все глубже и глубже.

Представьте себя на минутку геологом. Ваша задача — поиск месторождения редкометаллических руд, например вольфрамовых и молибденовых. Оба металла — важнейшие и незаменимые добавки для высокосортных сталей: вольфрам входит в состав высокопрочных сплавов, а молибден — жаропрочных. Как же ищут руды, содержащие эти столь необходимые современной промышленности металлы?

Вольфрам — металл тяжелый. Может быть, и руды его более плотные, чем окружающие породы? Если так, то можно применить гравитационную разведку. Найти место, где сила тяжести чуть больше, там и рыть. Но вот беда: оба металла — и вольфрам и молибден — содержатся в горных породах в таких небольших количествах, что практически ничем не изменяют их свойств. Нет, гравитационная разведка не годится. Может быть, попробовать магниторазведку? Но горные породы, содержащие вольфрамовые и молибденовые руды, почти не магнитны. И по электрическим свойствам они слишком мало отличаются от окружающих горных пород. Как же их искать?

Правда, по имеющемуся опыту, мы знаем, что вольфрамовые и молибденовые месторождения часто бывают рядом с гранитными массивами. Как же они там оказываются? Попробуем представить себе этот процесс.

Глубоко под земной корой находятся очаги раскаленной магмы. Могучие силы земного давления сдавливают ее. Бьется горячее земное «варево», ищет, куда бы прорваться. Самый легкий путь — наверх, там давление поменьше. Найдет магма трещинку и, как паста из тюбика, выдавливается, выдавливается. Раздвигает породы, уплотняет их, прогревает. Окружает себя как скорлупой. В такой скорлупе магма остывает. А раз остывает — объем ее уменьшается. И вся масса ее как бы проседает. Между гранитом, в который превратилась остывшая магма, и прочным сводом-скорлупой образуется пористая, трещиноватая область. В нее начинает пробираться вода. Горячие геотермальные растворы приносят сюда соединения самых разных металлов, часть из них выпадает в осадки. Год за годом, тысячелетие за тысячелетием длится этот процесс. И образуется в пористой области месторождение редких металлов.

Значит, чтобы разведать вольфрам с молибденом, нужно сначала изучить горный район и отыскать гранитные массивы. Затем изучить состав найденных гранитов, поскольку редкие металлы встречаются далеко не во всех. Надо бить шурфы, бурить разведочные скважины. В общем, хлопот предостаточно. Нелегка работа геологоразведчиков.

Больше всего сведений о строении земной коры дал все же сейсмический метод. Я уже рассказывал о том, как под действием землетрясений или мощных взрывов частицы земли сдвигаются, передают свое движение дальше и возникают сейсмические волны. Они, как рентгеновские лучи, «просвечивают» Землю, выявляя ее внутреннее строение.

В 1909 году югославский ученый Андрей Мохоровичич, изучая землетрясение в Загребе, обнаружил слой, отделяющий земную кору от мантии.

Прохождение сейсмических волн по земным слоям.

Затем четырнадцать лет спустя австрийский ученый В. Конрад выделил внутри земной коры еще одну границу.

Выше нее скорость распространения сейсмических волн равнялась скорости таких колебаний в граните, а ниже — в базальтах. Этот слой или поверхность назвали «поверхностью Конрада». И ученые договорились считать, что под осадочным, сравнительно рыхлым слоем на глубине 20–25 километров лежат сначала граниты, а за ними, еще глубже, — базальты.

На самом-то деле, конечно, в «гранитном слое» находятся вовсе не знакомые нам всем граниты, а множество самых разных пород, спрессованных до плотности гранита. Точно так же, как и «базальтовый слой» тоже не состоит из одного лишь базальта.

Таким трехслойным «пирогом» представляется сегодня материковая или континентальная кора. И совсем иначе оказалась устроена земная кора, выстилающая океаническое дно. Осадков значительно меньше, чем на суше. И куда-то пропал гранитный слой. Почему? Об этом до сих пор идут горячие споры среди ученых.

Из чего состоит мантия

Точно этого не знает никто! Добыть кусочек вещества из глубоких недр — нет более заветной мечты у геологов. Сколько бы нерешенных задач сразу получило решение. Но… до этого пока далеко. Пока лишь по косвенным признакам можно обсуждать возможный состав и строение вещества мантии.

Долгое время основным материалом мантии считался оливин — хорошо знакомый многим желтоватозеленый, оливковый, а то и коричневый минерал, входящий в состав почти всех самых тяжелых горных пород Земли, когда-либо изливавшихся из недр земных расплавленной магмой.

Из оливина же в основном состоят и каменные метеориты, прилетающие к нам на Землю из космического пространства.

Некоторые ученые считают, что это остатки строительного материала, из которого образовались планеты, в том числе и наша Земля.

Прибавление

В 1741 году в городе Лейпциге вышла в свет книжка, озаглавленная «Подземное путешествие Николая Клима». В ней рассказывалось о молодом бакалавре, который возвращался домой после окончания учебы. По дороге он знакомился с достопримечательностями мест, по которым шел. Внезапно его внимание привлекла пещера, из которой доносились странные звуки. Молодой человек достал веревку и попросил двух ученых мужей, кстати оказавшихся рядом, подержать ее. После чего он спустился в бездонную пропасть…

Дальше, как водится, рассеянные ученые, увлеченные спором о том, что находится в центре Земли, упустили конец веревки, и наш бакалавр полетел вниз, во тьму неизвестности.

Трудно сказать, сколько он падал в кромешной мгле. Неожиданно тьма рассеялась, и он увидел пролетающего мимо грифона — крылатого льва с орлиной головой. Николай схватил его за шею, взгромоздился на спину чудовища и дальше продолжал уже путешествие с относительным комфортом. Никаких светил видеть ему не удавалось и тем не менее темно не было. Скоро он опустился на поверхность какой-то незнакомой планеты, которая вращалась внутри пустотелой Земли.

Это была планета Назар — двести немецких миль (около полутора тысяч километров) в окружности, населенная людьми-деревьями. Странные аборигены не имели корней и могли медленно передвигаться. Количество ветвей означало общественный ранг жителя Назара. Так, например, королевский секретарь имел двенадцать веток-рук и мог бы одновременно писать двенадцать писем сразу. Но облеченный высоким саном, он так медленно думал, что на каждый ответ уходило у него по нескольку месяцев. Впрочем, здесь все делалось медленно. Именно неспешность возводилась в ранг добродетели. Кто медленнее думает, тот и умнее.

Вокруг странной планеты вращался еще более странный спутник, населенный обезьянами… Пережив массу приключений в подземном мире, наш бакалавр был выброшен взрывом через ту же дыру обратно на Землю. И там он поспешил в родной город Берген, где его ждала прекрасная должность помощника звонаря.

Фантастика? Конечно! И не простая, а сатирическая. Написал ее превосходный писатель «отец датской литературы» Фрихер Людвиг Гольберг. Его сатира, высмеивающая хвастливых путешественников, бичующая сословные, политические и религиозные предрассудки, порядки при королевском дворе, вызвала целую бурю. Придворные священники потребовали не просто запретить книгу, но и сжечь ее рукою палача. Но сочинение тем временем уже было переведено на многие европейские языки и разлетелось по разным странам.

Пожалуй, «Подземное путешествие Николая Клима» — самое первое в литературе фантастическое путешествие к центру Земли, правда, преследующее отнюдь не познавательные цели.

В 1936 году известный английский физик и видный общественный деятель Джон Берналл предположил, что в глубине земных недр в условиях высоких температур и давлений кристаллики оливина сдавливаются, атомы переупаковываются и должны получаться кристаллы другой, большей плотности.

Аналогичную идею высказал в то же время и профессор Ленинградского горного института Владимир (Вартан) Никитович Лодочников. Он считал, что все физические свойства материи, находящейся в глубине Земли, должны изменяться.

Ученые стали испытывать оливин в лабораториях. Кубики желто-зеленого минерала сдавливали и нагревали, снова нагревали и опять сдавливали. Очень подходил оливин под давлением по сейсмическим характеристикам к веществу мантии, но… При давлениях, соответствовавших глубине примерно 400 километров, он разрушался. Значит, из него могла состоять только верхняя и частично средняя мантия. А что же входит в состав нижней?..

Советский геофизик В. А. Магницкий и американский ученый Ф. Берч выдвинули гипотезу о том, что под действием гигантских давлений и температур сложные силикатные соединения (в том числе и оливин) распадаются на простые окислы кремния, магния, железа, но в более плотной упаковке.

В это было трудно поверить. Ведь кристаллическая решетка минералов — первооснова материи. Неужели простым давлением и повышением температуры можно ее изменить?..

В 1958 году австралийский ученый А. Рингвуд вместе со своими коллегами заключил образцы оливина в могучий пресс и, нагрев их до температуры примерно в 1000 градусов, сдавил до 100 тысяч бар.

Результат оказался удивительнейшим…

Если рассмотреть кристаллик обычного оливина под электронным микроскопом, а потом построить модель упаковки его ионов кислорода, то получится ровная шестигранная призмочка. Примерно такая нарисована на рисунке. Но после опытов Рингвуда материал полностью перестраивался. Длинная призмочка с ионами кислорода в узлах превращалась в плотный приземистый кубик, соответствовавший кристаллической структуре твердой шпинели. Значит, прав был Берналл, говоря о возможности таких превращений, правы были Лодочников, Магницкий и Берч…

Кристаллические решетки минералов: А — гексагональная решетка оливина; В — кубическая решетка шпинели.

На одном из международных симпозиумов по геофизике, состоявшемся в 1963 году, советские специалисты показали зарубежным коллегам небольшие темные кристаллики непонятного вещества. Никто из геологов не мог определить, что это такое. Вроде бы кварц, а вместе с тем и не кварц. Очень уж плотен и тяжел…

Оказалось, все-таки кварц, только побывавший в условиях сильного сжатия и высокой температуры. Его получили советские ученые С. М. Стишов и С. В. Попова в лаборатории Института физики высоких давлений Академии наук СССР.

По имени одного из своих творцов новый минерал получил и название — стишовит.

Интересной оказалась находка стишовита в естественных условиях. Американцы отыскали его в кратере Аризоны, где он образовался в момент мощного удара прилетевшего метеорита о Землю.

Получалось, что вещества, из которых сложены верхние слои мантии, могут составлять и нижние ее этажи. Но при этом кристаллы под действием высоких давлений и температур переходят из одного вида в другие.

Такие превращения, когда вещество из одного состояния переходит в другое, например вода переходит из пара в жидкость, а из жидкости в лед, называются фазовыми превращениями или фазовыми переходами. Эти переходы, по-видимому, играют очень большую роль и значение в процессах, происходящих в глубоких недрах. Они помогают сегодня ученым представить себе не только состав нижней мантии, но и ядра Земли.

Земля, XX век — современная модель

Что же лежит в основе современных представлений о внутреннем строении Земли? Как ни странно, но эти основы можно разделить по стародавнему обычаю на три группы — три «кита». Прежде всего представление о составе нашей планеты дает лава, вылившаяся из недр через жерла вулканов и трещины. В большинстве случаев она имеет базальтовый состав. И геологи так ее и называют — базальтовая лава. Кроме того, мы доподлинно знаем о существовании больших гранитных массивов в докембрийских толщах коры.

Второй «кит» тоже «вещественный». Это прилетающие к нам из космоса метеориты. Ведь по идее они должны быть из того же первичного вещества, из которого слепился и весь земной шар.

Подавляющее большинство космических гостей состоит из плотной горной породы — темно-зеленого перидотита и из железа.

Наконец, третий «кит» — скачкообразное изменение скоростей распространения сейсмических волн внутри Земли. Оно позволяет предположить, что так же скачкообразно меняется и плотность вещества внутри нашей планеты, нарастая с глубиной.

Все это заставляет нас предположить, что внутреннее строение Земли очень сложно.

А чтобы изучать сложные объекты, в науке уже давно пользуются приближенными моделями. То есть более или менее простыми и наглядными картинами, которые примерно соответствуют имеющимся знаниям.

В геофизике под моделью Земли понимают как бы разрез нашей планеты. На нем должно быть ясно видно, как меняются такие важные свойства земных недр, как плотность, давление, скорость распространения сейсмических волн, температура, ускорение силы тяжести, электропроводность и так далее.

Считается, что первые шаги в построении реальной модели внутреннего строения нашей планеты, с учетом всей имеющейся геофизической информации, накопленной за много лет, сделали американские геофизики Адамс и Вильямсон в 1923 году. Однако сейсмологи в те годы еще не могли дать достаточно точных значений для скоростей упругих колебаний. И потому работа американцев страдала многими неточностями.

Исправить недостатки и уточнить скорости взялись два крупнейших геофизика тридцатых годов. С одним из них мы уже встречались, когда разговор шел о гипотезах происхождения Земли. Это Гарольд Джефрис, профессор Кембриджского университета в Англии. Другой — Бено Гутенберг, немецкий ученый, эмигрировавший из фашистской Германии за океан.

Целых десять лет продолжалась их работа.

Результаты, достигнутые Джефрисом и Гутенбергом, позволили австралийскому геофизику Буллену, стажировавшемуся у Джефриса, построить новую модель Земли, в которой он ввел удобное разделение на зоны.

И все-таки к началу 50-х годов классический период в геофизике, опиравшийся в основном на методы механики, закончился. В Советском Союзе и в США появились работы В. А. Магницкого и Ф. Берча, применивших для геофизических целей современные методы физики твердого тела и физики высоких давлений. Я уже рассказывал немного об их опытах и выводах. В результате была построена современная модель оболочки Земли, которая включает в себя литосферу и верхние слои мантии.

Вы можете ее увидеть на рисунке графике с пояснительными надписями. Постарайтесь призвать на помощь свое воображение, чтобы за скромной линией графика увидеть сложность строения и буйство стихий внутри планеты. Конечно, я понимаю, что график не столь нагляден и не так красив, как гравюры прошлых веков. Но у него есть одно неоспоримое преимущество перед последними: он намного правдоподобнее. На приведенном рисунке вы видите сейсмическую модель Земли, то есть отображающую изменения плотности вещества недр.

Но такие же модели можно построить и для других свойств планеты.

А теперь несколько слов объяснения. Прежде всего под жесткой корой — литосферой, плиты которой мы сравнивали с громадными льдинами-айсбергами, плавающими на «океане подкорового вещества», примерно с семидесятикилометровой глубины начинается новый, неизвестный слой. В нем скорость распространения сейсмических волн резко падает. Это — астеносфера. Кое-где местами в ней располагаются первичные магматические очаги вулканов. Там плавится и кипит базальтовая магма, которая потом по трещинам и вулканическим каналам поднимается на поверхность. Температура этих очагов очень близка к температуре плавления глубинного вещества мантии. И потому они увеличивают вязкость всего подкорового вещества.

Разрез Земли по экватору.

1 — осадки;

2 — граниты;

3 — базальты;

4 — мантия.

Конечно, астеносферу можно назвать текучей лишь в сравнении с каменными монолитами. Невероятно медленно движется нечто, что составляет подкоровый слой, перетекая с места на место.

Вы, наверное, знакомы с варом — черной густой смолой, которая применяется в строительном деле. Вар легко колется на куски. Значит, он твердый. Но оставьте его на долгое время в покое — и кусок растечется лужей, которая будет так же колоться.

Вещество астеносферы еще более вязкое, чем вар, но и оно способно перетекать из одного места в другое. Только очень медленно.

Примерно с двухсотпятидесятого километра глубины скорость распространения сейсмических волн снова начинает расти. Здесь уже давление в недрах так велико, что температура плавления сдавленного вещества повышается. Вещество мантии постепенно уплотняется, и скорости упругих колебаний в нем растут. Но растут медленно, будто накапливают силы. Потом вдруг резкий скачок!

Ученые полагают, что здесь начинается зона фазовых переходов, о которых я вам тоже рассказывал. Здесь оливин превращается в более твердую шпинель.

И снова с глубиной идет плавное нарастание скоростей до зоны нового скачка — второй зоны фазовых переходов. Может быть, там происходит распад силикатов на окислы. Я уже говорил о стишовите, можно представить себе также уплотненные окислы и других элементов — железа, алюминия… А может быть, и наоборот, основные породообразующие минералы оболочки Земли переходят в более сложные структуры… Пока об этом ученые спорят. Но дальше, начиная с глубин в 700 километров, скорости распространения сейсмических волн снова плавно нарастают под влиянием все увеличивающегося давления вышележащих слоев. И так происходит до самой границы с ядром Земли.

Ядро — это совсем особый вопрос и совершенно специфическая область земных недр.

О ядре и о наших современных представлениях о нем я хотел бы вам рассказать отдельно.

Из чего состоит ядро Земли

Идей о строении ядра Земли было высказано бесчисленное множество. Дмитрий Иванович Соколов — русский геолог и академик — говорил, что вещества внутри Земли распределяются, словно шлак и металл в плавильной печи.

Это образное сравнение не раз получало подтверждение. Ученые внимательно изучали прилетавшие из космоса железные метеориты, считая их осколками ядра распавшейся планеты.

Значит, и у Земли ядро должно состоять из тяжелого железа, находящегося в расплавленном состоянии.

В 1922 году норвежский геохимик Виктор Мориц Гольдшмидт выдвинул идею общего расслоения вещества Земли еще в ту пору, когда вся планета находилась в жидком состоянии. Он это вывел по аналогии с металлургическим процессом, изученным на сталелитейных заводах. «В стадии жидкого расплава, — говорил он, — вещество Земли разделилось на три несмешивающихся жидкости — силикатную, сульфидную и металлическую.

При дальнейшем остывании эти жидкости образовали главные оболочки Земли — кору, мантию и железное ядро!»

Однако ближе к нашему времени идея «горячего» происхождения нашей планеты все больше уступала «холодному» творению. И в 1939 году Лодочников предложил другую картину формирования недр Земли. К этому времени уже была известна идея фазовых переходов вещества. Лодочников предположил, что фазовые изменения вещества с увеличением глубины усиливаются, в результате чего вещество разделяется на оболочки. При этом ядро вовсе не обязательно должно быть железным. Оно может состоять из переуплотненных силикатных пород, находящихся в «металлическом» состоянии.

Эта идея была подхвачена и развита в 1948 году финским ученым В. Рамзеем. Получалось, что хоть ядро Земли и имеет иное физическое состояние, чем мантия, но причин считать его состоящим именно из железа нет никаких. Ведь переуплотненный оливин мог быть столь же тяжелым, как и металл…

Так появились две исключающие друг друга гипотезы о составе ядра.

Одна — развитая на основе идей Э. Вихерта о железо-никелевом сплаве с небольшими добавками легких элементов в качестве материала ядра Земли.

И вторая — предложенная В. Н. Лодочниковым и развитая В. Рамзеем, гласящая о том, что состав ядра не отличается от состава мантии, но вещество в нем находится в особо плотном металлизированном состоянии.

Чтобы решить, в чью сторону должна склониться чаша весов, ученые многих стран ставили в лабораториях опыты и считали, считали, сравнивая результаты своих расчетов с тем, что показывали сейсмические исследования и лабораторные эксперименты.

Модель Земли. XX век.

В 60-л годах специалисты окончательно пришли к выводу: гипотеза металлизации силикатов, при давлениях и температурах, господствующих в ядре, не подтверждается! Более того, проделанные исследования убедительно доказывали, что в центре нашей планеты должно содержаться не меньше восьмидесяти процентов всего запаса железа… Значит, все-таки ядро Земли — железное? Железное, да не совсем. Чистый металл или чистый металлический сплав, сжатые в центре планеты, были бы слишком тяжелы для Земли. Следовательно, нужно предположить, что вещество внешнего ядра состоит из соединений железа с более легкими элементами — с кислородом, алюминием, кремнием или серой, которые больше всего распространены в земной коре.

Но с какими из них конкретно? Это неизвестно.

И вот советский ученый Олег Георгиевич Сорохтин предпринял новое исследование. Попробуем проследить в упрощенном виде ход его рассуждений, изложенный в интересной книге «Глобальная эволюция Земли».

Основываясь на последних достижениях геологической науки, советский ученый делает вывод, что в первый период образования Земля была скорее всего более или менее однородной. Все ее вещества примерно одинаково распределялись по всему объему.

Однако со временем более тяжелые элементы, например железо, стали опускаться, так сказать, «тонуть» в мантии, уходя все глубже к центру планеты. Если это так, то, сравнивая молодые и старые горные породы, можно в молодых ожидать меньшее содержание тяжелых элементов, того же железа, широко распространенного в веществе Земли.

Изучение древних лав подтвердило высказанное предположение. Однако чисто железным ядро Земли быть не может. Для этого оно слишком легкое.

Что же явилось спутником железа на его пути к центру?

Ученый перепробовал множество элементов. Но одни плохо растворялись в расплаве, другие оказывались несовместимы.

И тогда у Сорохтина возникла мысль: не был ли спутником железа самый распространенный элемент — кислород?

Правда, расчеты показывали, что соединение железа с кислородом — окись железа — вроде бы легковата для ядра. Но ведь в условиях сжатия и нагрева в недрах окись железа тоже должна претерпеть фазовые изменения.

В условиях, существующих вблизи центра Земли, лишь два атома железа способны удержать один атом кислорода. Значит, плотность полученной окиси станет больше…

И снова расчеты, расчеты.

Но зато каково удовлетворение, когда полученный результат показал, что плотность и масса земного ядра, построенного из окиси железа, претерпевшей фазовые изменения, дает точно ту величину, которую требует современная модель ядра!

Вот она — современная и, пожалуй, самая правдоподобная за всю историю ее поисков модель нашей планеты. «Внешнее ядро Земли состоит из окиси железа Fe2O, внутреннее ядро — из металлического железа или сплава железа с никелем, — пишет в своей книге Олег Георгиевич Сорохтин. — Переходный слой F между внутренним и внешним ядром можно считать состоящим из сернистого железа — троиллита FeS».

В создании современной гипотезы о выделении ядра из первичного вещества Земли принимают участие многие выдающиеся геологи и геофизики, океанологи и сейсмологи — представители буквально всех отраслей науки, изучающей планету. Процессы тектонического развития Земли, по мнению ученых, будут продолжаться в недрах еще довольно долго, по крайней мере впереди у нашей планеты есть еще пара миллиардов лет. Лишь после этого необозримого срока Земля остынет и превратится в мертвое космическое тело. Но что к этому времени будет?..

Сколько лет насчитывает человечество? Миллион, два, ну, два с половиной.

И за этот срок люди не только поднялись с четверенек, приручили огонь и поняли, как извлекать энергию из атома, они послали автоматы на другие планеты Солнечной системы и освоили ближний космос для технических нужд.

Исследование, а затем и использование глубоких недр собственной планеты — программа, которая уже стучится в дверь научного прогресса. И вам, сегодняшним школьникам, ее осуществлять.

Путешествие на машине времени с семью остановками

Уже почти заканчивая работу над рукописью, я почувствовал: чего-то в ней не хватает. Чего же? Снова и снова листал я исписанные страницы, перечитывал оглавление, рылся в справочниках… Ничего не помогало. И тогда оставив занятия, пошел я бродить под дождем по знакомым местам. Ничто особенно там не привлекает внимания, и вместе с тем обстановка отличается от рабочего кабинета. Идешь — будто и не думаешь ни о чем конкретно, а вместе с тем внутренне размышляешь. Только не целенаправленно, как за столом, а как-то более отвлеченно, широко…

Я бродил по набережной Невы и отмечал знакомые здания: вот Академия художеств, дворец Меншикова. Вот университет, Институт этнографии, Кунсткамера, здание Академии наук, Зоологический институт… Я люблю ходить в музеи. Только не просто так — «поглазеть», а с определенным заданием. Прочитаешь какой-нибудь раздел истории или узнаешь что-нибудь новое о жителях далеких стран, о неизвестных животных — сразу в музей. В просторных залах время будто останавливается. Время!..

Какая-то, пока неясная, мысль мелькнула в мозгу и снова спряталась. Но след ее остался. Я поспешил домой. Вытянул из шкафа наугад книгу. Даже не взглянул на название. Раскрыл ее и прочитал знакомые слова: «…взявшись за ручку двери, я услышал странное, оборвавшееся восклицание, треск и удар. Открыв дверь, я попал в сильный водоворот воздуха и услышал звук разбитого и упавшего на пол стекла. Путешественника по времени не было в лаборатории. Мне показалось, что на мгновение передо мной промелькнула неясная, похожая на привидение фигура человека, сидящего верхом на кружившейся массе из черного дерева и бронзы, — фигура настолько призрачная, что скамья позади нее, на которой лежали чертежи, была видна совершенно отчетливо. Едва я успел протереть глаза, как эта фантасмагория исчезла. Машина времени пропала».

Узнали? Я и не сомневаюсь. Герберт Джордж Уэллс — роман «Машина времени». Любите фантастику? Я — очень! Только непременно с приключениями, с преодолением опасностей и благополучным концом. Хорошо фантастам — сели в машину времени, задали компьютеру программу, включили двигатели, и пожалуйста: «Внимание, двери закрываются! Следующая остановка 1242 год — поражение рыцарей-крестоносцев на льду Чудского озера русскими войсками во главе с князем Александром Невским…». Ну, пусть не совсем так, но в принципе. Стоп! В голове у меня мелькнула мысль, и я понял, чего не хватало в рукописи.

Вот бы увидеть все то, что я так долго собирал по разным научным и справочным книжкам. Побывать в мире, который я себе мысленно уже представил, и рассказать, нет не рассказать, а показать его читателю. Короче говоря, мне захотелось тут же отправиться в путешествие по времени вместе с читателем и дополнить все рассказанное выше картинами увиденного.

На следующий день ко мне пришел художник, который рисовал картинки и старался, чтобы они не просто оживляли страницы, но и дополняли текст книжки. С опаской рассказал я ему о новой идее. Вдруг не понравится? А он обрадовался. «Правильно! — говорит. — Вы пишите, а я нарисую наше путешествие и даже сделаю цветные картинки для тех остановок, которые будут». Так составился экипаж машины времени для путешествия в прошлое Земли: вы, читатель, художник книги и я, автор.

Чтобы наше путешествие проходило успешно, нужно взять некоторые обязательства и договориться о выполнении ряда правил.

Первое. Каждый раз, отправляясь в дальнюю эпоху, мы обязуемся знакомиться с историей времени, со взглядами ученых. Знать, что нас ждет, совсем не вредно. Иначе какая польза от нашего путешествия.

Второе. В каких бы условиях мы ни оказались, никто из нас не имеет права вмешиваться в события. Это закон для путешественников по времени. А то представьте себе: мы спасли из лап кровожадного ящера симпатичного пушистого зверька, а он в ходе эволюции превратился в хищника, который съел нашего с вами предка…

Ну что же, если вы согласны с выдвинутыми предложениями, то забирайтесь в кабину и начнем знакомиться с управлением Машиной времени. Это не трудно. Рядом висит геохронологическая шкала с подразделениями — зон, эра, период, эпоха, век… А под таблицей кнопки. Значит, мы можем отправляться в прошлое с большой точностью. Нужно только набрать требуемую комбинацию на пульте…

Начало путешествия и первая остановка

Попробуем использовать всю мощность нашей машины, чтобы отправиться как можно дальше. Не просто в самое начало, а в эпоху, когда из множества комьев холодного космического вещества еще только начинал формироваться шар нашей будущей планеты. Возраст Земли оценивается сегодня в четыре миллиарда шестьсот миллионов лет. Нам нужно перешагнуть эту границу…

Я набираю на пульте самое большое число из всех возможных и включаю «пуск». Вспыхивают экраны, а свет в кабине тускнеет. Где-то в недрах скрытого двигателя пронзительно начинают пищать трансформаторы высокого напряжения. Трещат проскакивающие искры, и помещение наполняется запахом грозового озона. Ничего, это явления, которые сопровождают накопление «временного поля». Очень уж большую нагрузку дали мы машине.

Но вот накопление закончилось. Наш корабль дрогнул, и в окошечках счетчика побежали-замелькали зеленые цифры, слились в вихрь. А рядом на контрольном табло с той же скоростью помчались красные цифры, увеличивая количество лет, отделяющих нас от покинутого двадцатого века нашей эры, четвертичного, или антропогенового, периода кайнозойской эры, входящей в фанерозойский эон — во время явной жизни…

Пока на счетчиках бушуют зеленокрасные метели, вспомним, что говорят ученые сегодня о Великом Начале, о том, как из холодного допланетного, слегка вращающегося газопылевого облака начиналось образование протопланет.

По современным расчетам, первичный ком холодного слипшегося космического вещества, ставший зародышем нашей планеты, мог иметь в диаметре всего каких-нибудь 500 или 1000 километров. И понадобилось примерно сто миллионов лет, чтобы он набрал недостающую массу и «дорос» до 98 процентов сегодняшней полновесности.

Сто миллионов лет кажутся огромным сроком. Но для истории Земли это небольшой отрезок времени. К этому нужно привыкнуть и не удивляться.

Ученые считают, что сначала более легкие и тяжелые вещества в допланетном шаре могли распределиться равномерно. В нем на равных правах участвовали как соединения химических элементов с кислородом — окислы, так и соединения с водородом — гидриды. Вы вправе спросить, как об этом узнали. Тому предшествовала длительная работа. Специалисты собирали остатки метеоритов — залетевшие на Землю куски космического вещества, изучали состав лав, изверженных вулканами. Добавляли газы, которые улетучиваются из раскаленной лавы. И в результате этой кропотливой работы составили себе мнение о составе начального вещества Земли.

«Внимание! Резерв энергии для броска в прошлое исчерпан. Машина времени приближается к конечной отметке!» Это голос робота, управляющего движением. Смотрите, бег цифр в окошках счетчиков земедлился. Щелчок! Цифры замерли. В зеленом окошечке-0 000 000 000, десять нулей. В красном — 4 600 000 000, четыре миллиарда шестьсот миллионов лет, отделяющих нас от нашего времени. Даже страшно! Но я вижу, что наш художник уже раздвинул защитные жалюзи и приник к иллюминатору. Последуем и мы его примеру…

Темно! Мы с вами находимся примерно на высоте 200 километров от поверхности планеты. Да полно, планета ли это? Корявая безжизненная равнина под нами. Что общего у нее с цветущей и веселой поверхностью нашей родной Земли? Впрочем, пейзаж под нами не совсем безжизнен. Вон мелькнул какой-то отблеск, показалось багровое пятно пламени. Может быть, это один из бесчисленных обломков врезался в землю.

А может быть, один из первых вулканов?.. Тогда перед нами настоящая планета, на которой уже идет геологическое время и происходят процессы эволюции. И проникнуть в догеологическую эпоху нам не удалось. Скорее всего мы с вами — в катархее — самом первом этапе геологической истории Земли. Ученые предполагают, что продолжалось это время примерно один миллиард лет, но никакими или почти никакими прямыми и фактическими данными о нем наука не располагает. Но вот более поздние слои горных пород говорят, что уже в начале следующего эона — архея существовали осадочные породы и даже — вода. Значит, можно предположить, что в катархее на поверхности Земли уже действовали вулканы. Они выбрасывали пепел и изливали лаву. Из кратера вырывались газы и пар…

Ведь чем больше становился земной шар, тем сильнее сжимались его недра. А под действием давления поднималась температура в глубинах. В этих условиях нейтральные в холодном состоянии вещества начинали взаимодействовать, вступать в реакции друг с другом. В недрах мертвого кома пошли химические процессы. Вместе с ними началась эволюция и история Земли.

В некоторых зонах тепла скапливалось все больше и больше. И первыми не выдержали замороженные газы и лед. Они растаяли. Следом за ними расплавились и другие легкоплавкие составляющие первичного космического вещества. А тепла все прибавлялось. Кое-где вода закипела, превратилась в пар. Давление гнало газы и пар по трещинам и щелям вверх, вверх. И вот вырвались они на поверхность и, наверное, улетели бы совсем, если бы набравшая уже достаточную массу Земля не удержала их полем тяготения. Газы растекались, окутав земной шар зыбкой пленкой первичной атмосферы. А облака пара сгустились и выпали дождем и снегом. Вода наполнила впадины на поверхности и положила начало будущему Мировому океану.

Конечно, то, о чем я только что рассказал, является лишь одной из существующих гипотез. Есть на этот счет и другие взгляды. Ведь прямых данных о том далеком времени у науки пока нет…

У экрана локатора вспыхнул красный сигнал тревоги. Включилась сирена. Прямо на нас летит огромный обломок, еще не нашедший себе места встречи с Землей… Нужно уходить. Включаю двигатели. Закрываю жалюзи. Тем более что художник уже сделал набросок панорамы…

Остановка вторая

На счетчике 3 000 000 000 лет. Это время, которое отделяет нас от покинутого XX столетия. От начала образования нашей планеты мы перенеслись более чем на полтора миллиарда лет вперед и сейчас находимся в середине древнего архея. Цифры в окошечке стоят неподвижно, а наша машина, управляемая автопилотом, летит низко над поверхностью планеты и словно приглашает нас открыть поскорее жалюзи иллюминаторов…

О! Какая тьма за бортом! Несмотря на малую высоту, видимость незначительная. Густые тучи, дым и пепел закрывают от нас Землю. Газовый анализатор показывает, что в тонкой, еще не сформировавшейся атмосфере почти нет кислорода. Она насыщена горячими парами воды, углекислым газом, аммиаком и метаном.

Можно подумать, что мы попали на Венеру, которую в наше время исследуют советские автоматические межпланетные станции.

Из-за недостатка свободного кислорода нет над нашей планетой еще и спасительного озонового экрана, который задерживал бы жесткое излучение Солнца. Так что не вздумайте при посадке открыть люк. Земля архейского зона не приспособлена для жизни.

Но вот в облаках стали попадаться окна. В них просматривается поверхность. Сумрачно на Земле. Лишь багровые отсветы вулканов освещают тяжелые волны первичного океана. Раскаленная лава спускается по склонам, встречается с подступающей водой, и взлетают в небо фонтаны пара с грохотом, с шипением… Беспокойная пора в жизни молодой планеты. Тоненькая корка суши то вспучивается, то проваливается. Извержения вулканов сопровождаются катастрофическими землетрясениями.

Но уже в это раннее время кое-где на непрочной основе начинают образовываться крепкие как щитки участки. Это ядра будущих платформ — твердых участков литосферного панциря планеты.

Надо сказать, что архейская суша выглядит не слишком приветливо. Мрачные, будто насупившиеся, скалы, темные долины. Ни следа цветущей зелени. Лишь отблеск извержений да молнии окрашивают темные породы в зловещие тона. Что же, так оно и должно быть — ведь Земля еще слишком молода! Кора ее беспокойна, и нам лучше приводниться в океане.

Водная поверхность древнего океана кажется бесконечной. Осторожно ведем машину на снижение. И вот уже веер брызг за иллюминатором говорит о том, что мы коснулись поверхности.

Как же обстоят дела с гидросферой в архее? Смотрите: анализатор показывает, что вода первичного океана почти не отличается по солености от океанской воды нашего времени. Правда, химический состав ее солей несколько другой… Но все-таки интересно, что с самого начала воды на Земле были уже солеными. Значит, большая часть их, как и атмосфера, образовалась из лав, которые выплавлялись из верхней мантии и создавали земную кору. Ну и мир! Суша не суша, а сплошные вулканы да землетрясения, бесплодные песок и камень. Воздух — не воздух. В нем почти нет кислорода. Жесткая солнечная радиация способна убить все живое. И только вода отдаленно напоминает нечто знакомое. Как в таких условиях могла зародиться жизнь? А ведь совсем недавно геологи обнаружили в кремнистых сланцах Трансвааля (в Южной Африке) остатки жизнедеятельности организмов, которые существовали 3,1–3,4 миллиарда лет назад!.. Значит, можно предположить, что еще в катархее, на дне теплых и мелких морей, богатых сложными органическими веществами, под действием жестких солнечных лучей и электрических разрядов молний начали образовываться полимеры. То есть появились вещества, молекулы которых состояли из большого числа повторяющихся звеньев. Может быть, они были похожи на двойные спиральные нити, способные при некоторых условиях растягиваться в одну спираль, а потом строить недостающую — вторую — путем присоединения более простых веществ. Таким образом, они научились порождать себе подобных и передавать им информацию о том, как синтезировать белки.

Такие полимеры уже можно было считать первичными организмами. Зеленый пигмент — хлорофилл поглощал солнечный свет. Его энергия помогала расщеплять молекулы воды. При этом кислород выделялся в атмосферу, а водород вместе с углекислотой шел на создание органического вещества.

Самыми первыми фотосинтезирующими растениями Земли были скорее всего микроскопические сине-зеленые водоросли, которые живут и в наше время. Они похожи на бактерии и размножаются делением.

Интересно отметить, что отсутствие кислорода для зарождения и начала развития жизни вовсе не помеха. Скорее, даже наоборот.

Конечно, сейчас кислород — это жизнь. Но если бы первичная атмосфера Земли с самого начала была богата этим газом, то скорее всего на поверхности планеты вообще никогда не развились бы органические существа.

Ученые на опытах в лабораториях показали, что получить органические соединения из неорганических молекул можно только при отсутствии кислорода.

Ведь и сейчас оказывается на нашей планете есть немало бактерий, грибов, которым кислород не нужен. Более того, он для них — яд!

Но что это? Гигантская волна поднимает нашу машину, и вода вокруг начинает кипеть и пениться? Корпус гудит от глухих ударов. Становится жарко. Похоже, что на дне под нами проснулся вулкан. Придется уносить ноги, чтобы не свариться заживо в первобытном супе! Хорошо, что мы надежно изолировали кабину Машины времени.

Итак, по местам. Я включаю двигатели…

Остановка третья

Снова движение по времени прекратилось. Мы переместились почти на полтора миллиарда лет. На счетчике — цифры: 1 670 000 000! Это — остановка в протерозое. Во времени скрытой жизни. Посмотрите на таблицу: эра — рифей. Геологи называют тектоно-магматическую эпоху той поры Карельской (иногда Гудзонской, Свекофенской, Буларенидской или Лаксфордской). Эти названия происходят от мест, где находятся наиболее типичные для эпохи изверженные породы.

Наша машина, подобно спутнику, летит на высоте ста — ста пятидесяти километров. Обзор великолепный! Вот только почему так ярко слепит глаза солнце? Ах вот оно что — под нами безграничная водная поверхность. Может быть, это Тихий океан? Тогда скоро покажутся берега Американского континента. Но идет время, а суши не видно. Уж не попали ли мы в эпоху «всемирного потопа»? Нет, нет — вон на горизонте появилась полоса берега…

Мы и не заметили, как перемахнули через какой-то здоровенный континент и снова пошла вода, а потом снова берега того же континента. Куда же делись остальные материки?

Впрочем, вспомним геологическую историю. Ведь Карельская тектоно-магматическая эпоха завершила формирование древних областей континентальной земной коры. Сегодня она существует в виде девяти платформ:

1. Восточно-Европейской (Русской);

2. Сибирской;

3. Китайско-Корейской;

4. Южно-Китайской;

5. Индостанской (Индийской);

6. Африканской;

7. Северо-Американской;

8. Австралийской;

9. Антарктической.

У меня с собой карта, на которой показано, как в наше время распределяются древние платформы по земному шару. Посмотрите на нее. А теперь представьте себе ту титаническую работу, которую должны были проделать геологи, чтобы ее составить!

Древние платформы вовсе не обязательно сегодня находятся там, где они зародились в архее. Могучие тектонические силы вполне могли за миллионы и миллиарды лет растащить их, передвинуть в стороны.

Ученые пока не знают точно, как распределялись девять древних платформ в Карельскую эпоху. Но есть предположение, что они были сдвинуты вместе в единый суперконтинент Мегагею, то есть Большую Землю. Если это так, то, пожалуй, именно над нею мы и пролетаем.

«Между прочим, вы не обратили внимания на то, как изменились краски пейзажа?» — справедливо замечает наш художник. Давайте немного снизимся, чтобы лучше рассмотреть поверхность земной суши. Смотрите, на однообразном серо-черном фоне появились ярко окрашенные бурые и красные пятна. Это гидроокислы железа. Следы действия кислорода.

К середине рифея в атмосфере накопилась примерно одна тысячная доля этого газа по сравнению с имеющимся в наше время, но и это ничтожное количество весьма существенно повлияло на всю обстановку Земли.

В породах среднего и верхнего рифея ученые нашли следы роющих животных и трубочки червей. То есть появились гораздо более сложные организмы, потребляющие кислород…

Я думаю, будет более правильным, если мы не станем совершать посадку в этой эпохе, а отправимся во время явной жизни.

Остановка четвертая

На счетчике Машины времени 570 000 000 лет! По геохронологической таблице — мы на самой границе между протерозойской и палеозойской эрами. «Протерос» по-гречески — ранний, а «палайос» — древний. «Зоэ», как я уже говорил, означает «жизнь». Следовательно, мы с вами находимся на рубеже ранней и древней жизни.

Геологи считают, что к началу палеозоя фундамент всех древних платформ суши уже полностью сформировался. Хуже обстояло дело с океаническим основанием. Разбитое многочисленными разломами, оно было очень неспокойно. В одних разломах вещество Земли вспучивалось, росло, вылезало на поверхность воды дикими черными скалами вулканических островов. В других — кора прогибалась. Если такие прогибы случались на суше, в них устремлялась вода и они становились морями, разделенными грядами островов. На океанском дне такие прогибы образовывали глубокие впадины, настоящие ловушки для всевозможных осадков.

Их-то ученые и называют геосинклиналями.

Избранное нами время опять «чемпион по землетрясениям»; они почти непрерывно сотрясают Землю.

Как и в прошлый раз, мы облетаем земной шар, прежде чем выбрать место для посадки. Смотрите внимательно. Похоже, что теперь под нами вместо единого гигантского материка Мегагеи на поверхности океана два куска суши — северный и южный суперконтиненты, разделенные ворвавшимися в расселины волнами океана. Может быть, это и есть те самые Гондвана и Лавразия, о которых по сей день не утихают споры среди наших ученых?

Гондвана получила свое название по имени древнего племени гондов, населявших Индостан. Ее территория, по мнению специалистов, объединяла земли Бразилии, большую часть Африки, Аравии, Индии и Австралии. Не исключено, что в состав входили те пространства, по которым сегодня гуляют волны Индийского и Атлантического океанов.

Северный обломок Мегагеи — Лавразия объединяла материки Северного полушария. Большая ее часть сейчас покрыта водой.

Давайте-ка проведем анализ воздуха. Наш чувствительный прибор явно показывает наличие свободного кислорода. Правда, пока его еще немного. Но и углекислого газа стало значительно меньше. По расчетам ученых, около 600 миллионов лет назад в атмосфере Земли была достигнута так называемая «точка Пастера». То есть состояние, при котором содержание кислорода в воздухе равняется одному проценту сегодняшнего. Казалось бы, так мало — один процент! Дышать таким воздухом нельзя. Без скафандра на родной планете не покажешься. Но при этом в живом мире Земли совершился великий перелом. Микроорганизмы при извлечении энергии для жизнедеятельности смогли перейти от брожения к дыханию. Вследствие чего они стали получать раз в пятьдесят больше энергии. Значит, они получили возможность быстрее развиваться, лучше расти.

Кроме того, увеличение концентрации «газа жизни» совпало с усилением экрана из озона в атмосфере.

Вы, наверное, помните, что озон — это тот же кислород, только в другой форме. Например, все знают, что углерод бывает в виде угля, графита и алмаза. Так же и кислород. В одном случае это привычный нам всем газ, без цвета, без запаха, энергичный окислитель, который мы называем «газом жизни». В другом — газ синего цвета с резким запахом свежести. Он образуется при сильных электрических разрядах и под действием ультрафиолетовых лучей Солнца. Это и есть озон. Основная его масса располагается в атмосфере в виде слоя или экрана, окружающего Землю на высоте от десяти до пятидесяти километров. Озон ослабляет жесткое ультрафиолетовое излучение, вредное для органической жизни. В то время, о котором идет речь, опасные лучи уже не проникали так глубоко под воду, как раньше. И для живых организмов открылась для заселения вся толща океанической воды. Вот тут-то и произошел настоящий биологический взрыв.

Давайте попробуем спуститься. Воспользовавшись герметичностью кабины нашей машины, посмотрим, что же представляли собой океаны начала палеозойской эры.

Медленно, чтобы никого не напугать, машина входит в первые метры океанской воды. Кажется, наши опасения напрасны. Пугать некого, ни одной рыбки. Может быть, мы вообще попали в безжизненный район? Нет, какое-то зеленоватое облачко прошло мимо иллюминатора. Это скопление одноклеточных и многоклеточных сине-зеленых водорослей — главных поставщиков кислорода в первобытную атмосферу. А вон в отдалении, покачивая прозрачным куполом, плывет боком большущий медузин зонт.

Мы опускаемся все глубже. Становится темновато. Не страшно — у нас есть мощные прожекторы. Кроме того, первичные океаны были довольно мелководны. Дно густо населено. Красные и зеленые водоросли. Бокалы древних губок. Прекрасные актинии всех оттенков, похожие на диковинные цветы. Тут же морские звезды — неутомимые охотницы за моллюсками. У большого камня на дне легким сизоватым дымком поднялось облачко ила. На поверхность камня выбрался трилобит, похожий на большую мокрицу. В переводе с древнегреческого «трилобит» означает — трехдольный. Тело этого древнего членистоногого разделено поперек на три отдела: голову, туловище и хвост. Но этого природе показалось мало. Она разделила трилобит еще и вдоль на три части.

Смотрите, смотрите, наш придонный житель не только ползает по дну, но и умеет плавать. Эх! Из-за пышного куста красных водорослей навстречу пловцу выбросились два длинных щупальца. Р-раз! — одно из них обвилось вокруг трилобита. Два! — второе пришло на помощь первому. Притянутый к невидимому хозяину страшных щупальцев трилобит исчез в водорослях. Жаль, что мы не захватили с собой гидрофон — прибор, улавливающий звуки подводной жизни. А то бы мы наверняка услышали скрежет рогового клюва о щитки и чавканье. Это головоногий моллюск — наутилоидей раздобыл себе легкую закуску перед обедом.

Пройдет сто миллионов лет, и трилобиты с наутилоидеями так размножатся, что заселят все океанское дно. Наутилоидеи вырастут до громадных размеров. Сегодня палеонтологи находят остатки их раковин длиной до шести метров. Появятся в океане и родственники наутилоидей — гиганты аммониты. Некоторые из них не поместились бы в современной квартире от пола до потолка.

Чуть позже, в кембрии — первом периоде палеозойской эры — по дну поползут первые клешнеусые — огромные хищные ракоскорпионы. Они достигнут двух метров длины и станут самыми большими из всех членистоногих, когда-либо населявших нашу планету.

Те, что помельче, спасаясь от преследования, вылезут на сушу и попробуют дышать атмосферным воздухом. Но это все еще будет. Пока же суша мертва. Ни зеленой травинки на ней, ни насекомого. Ничего живого…

Давайте двигаться дальше. Все-таки скучна планета без жизни. Какие бы фейерверки ни устраивала природа, как бы эффектно ни встряхивали землетрясения земную кору, ни расцвечивали ее лавой вулканы, главная достопримечательность планеты — жизнь!

Остановка пятая

Наша пятая остановка на границе юрского и мелового периодов. Расстояние от нашего времени примерно сто тридцать — сто сорок миллионов лет. Соответствующие слои земли выделил французский минералог при Парижском естественно-историческом музее Александр Броньяр в 1829 году. А название дали по швейцарско-французским Юрским горам, где производились раскопки.

Меловой период, или просто мел, выделил бельгийский геолог Омалиус д’Аллуа в 1822 году. Он назвал его так из-за обилия мела, встречавшегося в этих слоях.

Если во времена прошлых наших остановок суша была «безвидна и пуста», то сейчас картина совсем иная. А ведь мы перепрыгнули всего через четыреста миллионов лет. Жизнь явно набирает темпы. Раньше мы проходили без остановки миллиардолетия.

В геологическом отношении выбранное нами время все еще довольно беспокойно. Существует мнение, что именно тогда образовывался Индийский океан. Во многих частях расколовшихся материков море шло на приступ. На его пути вставали молодые горы. Земная кора вспучивалась, прогибалась, собиралась в складки. В средиземноморском поясе, в Центральной и Юго-Восточной Азии поднимались, громоздясь друг на друга, высокие утесы.

Притормозим нашу машину и посмотрим вниз. Повсюду зелень. Фантастические растения покрывают Землю. Они поднимаются из топких болот, занимают окраины теплых морей и подступают к подножиям гор.

Гигантские папоротники, какие-то непонятные толстые стволы без древесины, каждый с пучком мясистых темно-зеленых листьев на макушке.

Наша машина совершила посадку на пляже, неподалеку от берега моря. Газовый анализатор показывает, что кислорода вполне достаточно — можно дышать. Рискнем выйти? Или хотя бы откроем люк.

Какие странные деревья нас окружают, похожие на траву-переросток. Будто мы стали маленькими, и оттого стебли травинок выросли, а насекомые, ящерицы и лягушки превратились в чудовищ.

Вот пролетела стрекоза, размером с гуся. А из-под камня, с легкостью отвалив солидный валун, вылезла сороконожка. Нет, это скорее стоножка, тысяченожка! Блестящее членистое тело, извиваясь, идет и идет. Как только не запутается, ступая таким количеством ног!

Всплеснула вода в бухте. Вскипела крутым водоворотом. Это ихтиозавр — ящер. На вид — помесь дельфина с крокодилом. Морской хищник промышляет себе обед. Он всегда голоден, всегда в движении, всегда что-то ищет и кого-то жрет.

Смотрите-ка, возле нашей кабины появилось еще одно толстое дерево. Да это и не дерево вовсе, а огромная чешуйчатая лапа, похожая на птичью. Динозавр — король юрского и мелового периодов. Его название в переводе означает «ужасный», или «страшный», или «удивительный» ящер. И все эти эпитеты приложимы к обширному племени. Среди них есть ужасные хищники, страшные всему живому. Есть и мирные травоядные, удивительные своим ростом и способностью передвигаться прыжками на двух лапах, опираясь на толстый хвост. Не будь динозавр таким большим, его можно было бы сравнить с ощипанной курицей, прыгающей между кустами. Впрочем, травоядный ящер спешит не зря. Трясется земля от топота самого крупного хищника за всю историю планеты — страшного тираннозавра. Он быстрее мирного травоядного. Вот он его легко настиг, ухватил страшными челюстями за шею. Льется кровь, динозавр на земле. А в небе, поднимая ветер, уже парят и кричат пронзительными голосами крылатые ящеры. Среди них тоже есть настоящие гиганты. Например, птеранодоны с размахом крыльев до восьми метров. Представляете такого «красавчика»! А недавно, по сообщениям газет, один американский палеонтолог вроде бы откопал в Национальном парке Техаса кости совсем неизвестного до того науке летающего ящера с размахом крыльев 17 метров — настоящий живой самолет!

Однако природа излишеств не любит. К концу мелового периода все это буйство чудовищ в течение довольно короткого времени вымерло. Как это произошло и почему — пока неизвестно. По-видимому, в окружающей природе произошли какие-то резкие изменения. То ли похолодало Солнце, то ли на его поверхности произошел грандиозный взрыв и жесткие лучи убили ящеров-гигантов. Да и не только ящеров. Одновременно изменился и растительный мир Земли. Исчезли гигантские папоротники, пропали огромные деревья, похожие на травы. Случилось действительно нечто грандиозное. А вот что — об этом мы пока можем только гадать. Неизвестная катастрофа заменила царство пресмыкающихся царством млекопитающих. Вот у них-то я и предлагаю сделать следующую, шестую, остановку.

Остановка шестая

Мы опускаемся на обширной равнине, покрытой жесткой травой. Кое-где виднеются группы деревьев. Типичный пейзаж современной саванны. Между тем от нашего времени этот мир отделяют двадцать пять миллионов лет. Это примерно граница между палеогеновым и неогеновым периодами. Посмотрите на таблицу, чтобы сориентироваться… Эта эпоха хорошо изучена палеонтологами, благодаря множеству остатков древних животных, погребенных в земных слоях.

Расцвет века млекопитающих. Почти пятьдесят миллионов лет назад среди гигантов ящеров появились маленькие шустрые зверьки не больше крысы величиной. Это были животные совершенно нового типа. Мало того, что их тщедушные тельца были покрыты шерстью. В жилах у них текла горячая, а не холодная, как у ящеров, кровь. И это помогало им сохранять одну и ту же температуру при похолоданиях и не терять резвости.

В эпоху пресмыкающихся на большей части суши климат был теплый. И динозавры не знали холодов. Но мир менялся. Поднимались на бескрайних равнинах горы. Вершины их покрывались ледниками. Вместо теплых дождей с неба падали хлопья снега. При низкой температуре ящеры цепенели. Они становились малоподвижными, неповоротливыми. Крошечные пушистые твари с острыми зубами постепенно одолевали гигантов. Мозг у них был более сложным, чем у глупых динозавров, а детеныши развивались в утробе матери и рождались живыми. Зверьки выкармливали их собственным молоком и потому получили название «млекопитающих».

Сначала развитие нового класса шло по проторенному ящерами пути. Чтобы выжить в суровой борьбе за существование, нужно было тоже иметь рост, силу и острые зубы. Вот и выживали те, кто приобретал необходимые свойства. Одни достигали громадных размеров. Другие имели устрашающий облик, и сила их мускулистых тел дополнялась острыми, как сабли, зубами. Впрочем, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, говорит мудрая пословица. Откроем-ка двери кабины и выйдем вдохнуть воздух, которым никогда не дышал человек…

Ну вот, только мы хлопнули люком, как тут же нарушили послеполуденный покой саванны. В сторону бросились какие-то животные не больше овец, чем-то удивительно знакомые по облику. О, да это гиппарионы — трехпалые предки наших лошадей. Средние пальцы на ногах у них выросли, обогнав боковые. Ногти на них увеличились и затвердели, превратились в копыта. Прекрасные получились приспособления для быстрого бега.

Вон у деревьев мирно пасется целая «гора» мяса. Посмотрим на этого исполина в стереотрубу. В нем не меньше десяти метров, если считать от холки до хвоста. Вытянув шею, он старательно объедает листья с вершины дерева. Это гигантский безрогий носорог — индрикотерий. «Сверхспециализированное» животное, приспособленное для жизни в строго определенных условиях необозримых равнин с рощами лиственных деревьев.

Но шли века. Менялась окружающая природа. Вставали горные хребты гор, преграждая путь теплым и влажным ветрам. Высыхали реки и озера, исчезали высокие деревья с мягкой, сочной листвой. Что делать растительноядным исполинам? Уходить? Далекие путешествия не легки. Измениться, приспособиться? Но условия менялись быстрее. Увы, гиганты оказались обречены и довольно быстро вымерли.

Осматривая лежащую впереди равнину, взгляд случайно задерживается на большом желтом пятне. Вдруг оно слегка шевельнулось в поле зрения стереотрубы. Прямо перед нами, неподалеку от заросшего озерца, на возвышении отдыхает властелин здешних мест — саблезубый тигр. Пожалуй, более свирепого и грозного хищника природа не создавала. Громадные клыки, в четверть метра длиной, торчат из верхней челюсти. Железная шея и мощные передние лапы, способные переломить хребет быку. И ко всему этому — короткий, несолидный хвост. Строго говоря, это не настоящий тигр. Но похож, очень похож! И повадки у него чисто кошачьи.

Солнце стало склоняться к закату. Зверь только что проснулся. Он зевнул, широко раскрыв страшную пасть, и потянулся, выгнув спину. Пожалуй, ему не мешало бы поесть. Настоящего голода он не испытывал, слишком обильна пища в этой долине. Но аппетит давал о себе’ знать.

Он поглядел на индрикотериев и отвернулся. Велики. Шкура толстая, да и сил у этих неповоротливых гигантов хоть отбавляй. Внезапно маленькие ушки его задергались, и он повернулся в сторону ручья, вытекающего из леса. Сквозь чащу, ломая кусты, продирались две косматые фигуры — неуклюжие и медлительные гигантские ленивцы-мегатерии. Ростом они могли бы поспорить с нашим белым медведем. Да и во всем облике животных было что-то медвежье. Густая шерсть свисала бурыми лохмотьями. Толстые костяные пластины под шкурой надежным панцирем защищали тело. Передние лапы вооружены громадными, загнутыми как серпы когтями. Звери медленно проламывались сквозь подлесок, направляясь, по-видимому, на водопой.

Саблезубый чихнул. Конечно, его зубы-ятаганы в один момент проткнут глупую шею неуклюжего верзилы. Но сколько хлопот потом возиться с косматой шкурой, натянутой на костяную броню… Нет, все-таки он был определенно еще недостаточно голоден. И вдруг тело его напряглось. Зрачки желтых глаз сузились. Он припал на передние лапы и замер. Вдоль берега озера шли мастодонты.

Вы представляете себе слона? Мастодонты казались помельче — метра два, два с половиной в холке. Но между ними, то забегая вперед, то отставая, бежал детеныш. Вот она вожделенная добыча для саблезубого: мягкая, нежная и такая вкусная. Правда, рядом с ним родители. Тигр задержался взглядом на мощной нижней челюсти самца мастодонта, вооруженной двумя длинными бивнями. Я бы сказал, что она напоминала одновременно механическую лопату и ковш экскаватора. Ее обладатель на ходу подчерпывал челюстью-ковшом болотные растения, клубни, тут же сортировал языком, сбрасывал лишнее, а все, что годилось в пищу, попадало на жернова зубов. Челюсть являлась поистине уникальным инструментом. Когда рот животного был закрыт, в нижней челюсти, как в лотке или корыте, покоился короткий хобот. Впрочем, он тоже принимал участие в процессе добывания пищи. Хоботом мастодонт срывал ветви сверху. В общем, перед нами настоящая «машина» по переработке растительной пищи.

Самка мастодонта казалась немного поменьше самца. Взрослые животные были голодны. То ли шли они издалека, то ли наступал час кормежки.

При виде озера, покрытого плавающими растениями, самец хрюкнул и повернул к воде. Еще бы, ведь самые сочные, самые вкусные клубни росли совсем недалеко от берега. Он вошел в воду и побрел к зарослям. Мастодонтиха подняла хобот, с шумом втянула в себя воздух. Но ветер дул к холму. Успокоившись, она подтолкнула детеныша к прибрежным кустам и тоже отправилась в озеро.

Саблезубый ждал. Короткий хвост время от времени вздрагивал, метался из стороны в сторону. Мастодонты, поглощенные едой, отходили все дальше и дальше от берега. И тогда тигр пополз. Он стлался по земле, сливаясь с ней окраской, и, казалось, даже качание стеблей не выдавало его движения.

Детеныш забеспокоился, взвизгнул. Мать с шумом подняла голову. Детеныш попытался сойти в воду. Но у самого берега было глубоко и топко. И тогда саблезубый прыгнул. Как и всякая другая кошка, он не любил мочить лапы…

Оба гиганта одновременно рванулись к берегу, но не смогли сделать ни шага. Всеми четырьмя ногами они прочно увязли в липком иле. Трясина лишь подавалась при рывках, засасывая глубже и глубже. Ужас и ярость овладели животными. Они громко затрубили и забились с такой силой, что, казалось, ничто не выдержит отчаянного напора. Но взбаламученная трясина лишь пузырилась, не отпуская свои жертвы. Первой замолчала самка. Трубный вопль ее внезапно оборвался. Черная вода взбурлила, забулькала, и все кончилось. Вскоре скрылась под водой и голова самца.

Саблезубый отволок добычу к логову на холме и приступил к ужину. А на ближайшие деревья уже слетелись большие черные птицы с голыми шеями и красными морщинистыми головами — древние стервятники, питающиеся падалью. Их крылья достигали в размахе трех метров, а клювами они раскалывали крупные кости. Но никогда стервятники не вступали с жертвами в открытый бой. Они всегда только ждали. Ждали, когда попавшее в беду животное околеет или, выбившись из сил, ослабнет настолько, что можно будет без помех выклевать ему глаза и разорвать брюхо. Не брезговали они и остатками пиршества четвероногих хищников. Они ждали…

А теперь — в путь. Впереди последняя остановка в прошлом Земли — в четвертичном, или антропогеновом, периоде.

Остановка седьмая

Итак, наша последняя остановка. На счетчике 40 000 лет, отделяющие Машину времени и ее экипаж от нашей эпохи. Сорок тысяч лет — пустяк по сравнению с тем временем, в котором мы побывали.

Машина опускается и останавливается, накренившись в сторону выхода.

Вместе со свежим воздухом в кабину врывается холод. Видно, мы попали в зимнее время. А может быть, это зона оледенения? В четвертичном периоде климат не раз менялся. Некоторые ученые считают, что и наша эпоха находится в весьма неустойчивом климатическом равновесии. Стоит среднегодовой температуре понизиться на длительное время хотя бы на три градуса, как в горах начнут образовываться нетающие ледники. Набирая силы, поползут они в долины. И начавшееся оледенение захватит в нашем полушарии районы Северной Европы, Азии и Америки. Пик последнего крупного оледенения приходится на время, отстоящее от нас всего примерно на двадцать тысяч лет.

Существует мнение, что такие изменения климата вполне закономерны, что подобные похолодания случались и раньше, до начала четвертичного периода. И каждый раз они влияли на жизнь нашей планеты самым решительным образом.

Мы приземлились в горах, у самого их подножия, в сильно пересеченной местности. Неподалеку, чуть ниже, ровная степь взбегает вверх и обрывается крутым уступом высотою не менее сотни метров. По степи кружит снеговая поземка. Небо облачно. Вечереет. Давайте переберемся на другую сторону ущелья и посмотрим, что находится за уступом.

Нелегко без специального снаряжения бродить по горам. Острые скалы, осыпи, кажется, подстерегают каждый шаг.

Мы спускаемся вниз и идем по ущелью, огибая высокий утес. Но что это? Откуда-то издалека доносится жуткий, леденящий кровь вой. Скоро к одному волчьему голосу присоединяется другой, третий. Эхо вторит голосам зверей, отражается, усиливается. Кажется, мы поступили легкомысленно, удалившись от своей машины.

Вой то затихает, то возобновляется с новой силой. Временами, когда ветер дует в нашу сторону, он заглушается дробным топотом. Что там происходит?

Вдали показывается облако желтой пыли. Его сопровождает топот, ржание. Скоро можно различить небольшой табун диких лошадей, летящих во весь опор по степи. Видимо, их преследует невидимая стая. И, когда табун уже близко, когда он готовится свернуть к реке, волчий вой раздается совсем рядом с нами. Из-за камней мы видим приземистую человеческую фигуру в шкуре, наброшенной на плечи, с длинным копьем и дротиками. Человек приставил руки ко рту и воет, подражая волку. Лошади дружно меняют направление и устремляются вверх по пологой части уступа. «У-у-у-о-у!!» — несется им вслед. Обезумевшие от страха, дикие скакуны возносятся к обрыву и… летят вниз! «У-лю-лю-лю-лю-лю!!» — кричит человек. Он вскакивает на камень, машет копьем, и на равнине одна за другой появляются такие же приземистые, коренастые фигуры других охотников, принимавших участие в облаве. Охота окончена. Внизу на скалах лежат разбившиеся насмерть и умирающие животные, которых тут же добивают неизвестно откуда взявшиеся женщины и подростки.

Ужасная сцена, бессмысленная жестокость: все равно ведь им не съесть столько мяса сразу — оно испортится, пропадет…

Некоторые специалисты считают, что главной причиной вымирания крупных травоядных был человек. Животные людей не боялись. Что представляли собой неандертальцы, охоту которых мы видели? Рост — 130–140 сантиметров, как у современного третьеклассника. Но фигуры массивные, приземистые, с короткими кривыми ногами и толстыми руками. У них были косматые головы с покатыми лбами и маленькими глазками. С нашей точки зрения — облик малосимпатичный. Неандертальцы знали огонь и умело изготавливали оружие. Однако тридцать — сорок тысяч лет назад они уже были вымирающими племенами. Их теснили люди современного типа: рослые, плечистые, красивые. Со временем они завоевали всю Землю, и с той поры физический облик человека мало изменился.

Наше путешествие по времени закончилось. Пора возвращаться домой, в свою эпоху. У каждого периода свои задачи. Нас ждет дома множество нужных и интересных дел, которые никто не сделает за нас. А сколько еще предстоит загадок разгадать, сколько задач решить. Хорошо, что они есть. Узнавать новое — есть ли что-нибудь интереснее на свете?..

Ступени в подземное царство

В конце августа 1982 года вместе с двумя коллегами — ленинградскими писателями я уехал в командировку на Кольский полуостров. Поездом добрались до Мурманска, пересели на автобус и отправились в Заполярный, где находилась Кольская геологоразведочная экспедиция. Там же, километрах в двадцати от города горняков, разместилась Кольская сверхглубокая скважина СГ-3-цель нашей поездки.

Дорога петляла. «Газик» с рычанием брал подъемы, объезжая валуны и лужи. Лето в тундре кончилось. Кругом, куда ни взглянешь, — ровная, чуть всхолмленная сопками поверхность, расцвеченная мягкими красками осени, да камни. Мириады камней, сходящиеся россыпями к горизонту. Никогда я не видел такого их обилия.

Но вот последний поворот, и перед глазами возникает белая башня с пристроенным к ней зданием-кораблем. Буровая! Она стоит у кромки воды и совсем не похожа на те вышки, к которым мы привыкли по бесчисленным кадрам кинохроники. Это солидное здание, целый комплекс научно-исследовательского института в безлюдной тундре.

Мои коллеги — геологи. И на буровой у них оказались общие знакомые, однокашники, бывшие студенты-ученики. Они с таким удовольствием водили нас по своему обширному хозяйству и так откровенно и бесхитростно хвастались, что мы втроем дружно впали в состояние самой черной зависти. Еще бы, наши представления о строении недр, все, о чем я рассказывал вам на страницах этой книжки, основаны на «простукивании», на «прослушивании», на косвенных геофизических методах исследования да на гипотезах. Но получить точные ответы на свои вопросы геологи могут лишь подержав в руках образцы, вынутые с заданного горизонта. Изучив их, подвергнув всевозможным физико-химическим исследованиям.

Наверное, поэтому почти одновременно с мечтой о полетах за пределы атмосферы возникла мечта и о проникновении в глубокие недра. То ли с помощью сверхглубокого бурения, то ли на автономном снаряде, который, как крот, вгрызается в горные породы. Немало научно-фантастических книжек посвящено этой мечте.

Кольская сверхглубокая.

Однако проникнуть в глубины собственной планеты оказалось потруднее, чем преодолеть ее притяжение, слетать на Луну, совершить посадку автомата на Венере и Марсе и облететь Меркурий, Юпитер и Сатурн…

Научная идея пробурить серию сверхглубоких скважин, чтобы уточнить строение земной коры, родилась у нас, в Советском Союзе. В 1961 году ее высказал известный геохимик Н. И. Хитаров. Он же определил первоочередные задачи и наметил районы будущих сверхглубоких скважин. Были и другие предложения и проекты.

Интересную программу работ разработали в том же 1961 году геолог Н. А. Белявский и геофизик В. В. Федынский. Они предложили пробурить всего пять скважин. И с их помощью получить весь разрез земной коры — от осадочного чехла до базальтового слоя с границей Мохоровичича. При этом они выбрали районы для скважин с таким расчетом, чтобы каждая наиболее полно раскрывала один какой-нибудь слой, имеющий в этом районе наиболее широкое развитие. Авторы проекта считали, что такая программа разрешит наконец вековой спор, из чего же состоят глубинные гранитный и базальтовый слои; что удастся понять, почему вдруг на поверхности Конрада и Мохоровичича меняются скорости распространения сейсмических волн. Да и вообще, такие скважины помогли бы решить многие фундаментальные вопросы геологии.

В 1964 году во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники Министерства нефтяной промышленности СССР была создана проблемная лаборатория сверхглубокого бурения. Возглавил ее профессор И. С. Тимофеев. А год спустя… Впрочем, на буровой нам показали «Летопись коллектива Кольской ГРЭ (геологоразведочной экспедиции)».

За короткими строчками записей скрыт огромный объем работы. Нужно было разработать комплекс технических заданий для промышленности, сконструировать уникальные буровые агрегаты, которых еще не знал мир.

О таких скважинах мечтают геологи.

А время не ждало. И вот — следующая запись:

«1966 год. 2 апреля. На северном берегу озера Вильгисоддеоайвинярви определено место заложения СГ-3».

Озеро со сверхдлинным названием стало ориентиром для будущей сверхглубокой скважины. А работы продолжались…

«1970 год. 24 мая, 12 час. 30 мин. Начато бурение на Кольской экспериментальной опорной скважине».

Конечно, некоторый опыт проходки «сверхглубоких» у буровиков все-таки был.

В 1968 году первая Аралсорская сверхглубокая скважина в прикаспийской впадине достигла глубины 6806 метров. Позже неподалеку от нее была заложена вторая, Биикжальская, скважина, которая тоже опустилась на глубину более шести километров.

Набирали опыт и буровики других стран. В Америке начали проходку сверхглубокой недалеко от города Сан-Франциско. Здесь часто происходят землетрясения, и американские ученые рассчитывали выяснить механизм сброса, который приводит к разрушительным катастрофам… А на Кольском в летописи появилась такая запись:

«1975 год. 17 апреля. Завершение 1-го этапа бурения. Глубина проходки 7263 метра».

Наши буровики расстраивались. Американцы опережали. Их скважина, названная «Берта Роджерс», углублялась быстрее. Но вот:

«1976 год. 11 августа. Государственная комиссия приняла объекты новой буровой установки „Уралмаш-15 000“ с оценкой „отлично“».

Да, Урал поставил нашим буровикам уникальное отечественное оборудование, разработанное впервые в мировой практике. Началось бурение по второму этапу, и советские буровики стали наращивать темпы. А скоро в вахтенном журнале появилась озорная запись:

«1979 год. 6 июня, 20 час. 35 мин. Глубина 9583 метра. „Берта Роджерс“, чао, гуд бай!»

С этой минуты советская сверхглубокая стала лидером. И к тому дню, когда на буровую приехали мы, общая глубина равнялась 11 500 метрам. Это был не просто рекорд. Это было выдающееся достижение советской науки и техники.

В кернохранилище мы рассматривали обломки породы, вынутой из забоя на разных горизонтах: вот жильный кварц с глубины 10 000 метров, а вот слюдистый амфиболит с гранатом и кварцем, с полевошпатовой прослойкой и с вкраплениями халькопирита…

Глубина 11500 метров… Бурение продолжается.

У нас разный подход к делу. Американские специалисты делают главный упор на исследование современных глубинных процессов. Советские же ученые ставят своей целью изучение состава и структуры земной коры в зонах, относящихся к разным тектоническим эпохам. Результаты покажут, какое из выбранных направлений более перспективно.

Много трудностей у проходчиков сверхглубоких скважин. Им нужно следить, чтобы не искривился ствол, чтобы не полопались трубы. Чем глубже скважина, тем больше времени уходит на спуск и подъем труб. Это все, так сказать, технические трудности. Но есть и принципиальные. У сверхглубокого бурения существует два барьера, через которые не перешагнуть пока современной технике. Первый — высокая температура в недрах Земли. Никакая существующая сегодня техника не в состоянии работать, то есть бурить горные породы при температурах выше трехсот градусов. А второй барьер — трещиноватость пересекаемых скважиной пород. Не выдерживая нагрузки, эти породы обваливаются. Образуются огромные каверны, которые выводят скважину из строя. Пока надежных методов борьбы с ними нет.

Таким образом, хотя технические средства и подготовлены для решения важных научных задач, исследование высокотемпературных зон Земли и разломов пока технически невозможно.

Может возникнуть вопрос: «Почему о сверхглубоких скважинах мы говорим, как об уникальных сооружениях, сравниваем их даже с полетами в космос? Подумаешь — большое дело — продырявить землю!..»

А знаете ли вы, сколько времени требуется, чтобы пробурить сверхглубокую скважину с полным отбором керна? Расчеты наших и американских специалистов здесь вполне сходятся. Так вот: для проходки пяти-или шестикилометровой скважины буровикам нужно примерно год налаженной работы. А чтобы добраться до запланированного предела в пятнадцать километров, этот срок требуется увеличить по крайней мере до десяти лет. С каждым километром возрастают трудности: плотнее становятся породы, выше давление, поднимается температура. Никакие известные материалы не выдерживают работы в сверхглубоких недрах. Вот и получается, что несмотря на достижения в освоении дальнего космоса, практическое изучение глубин собственной планеты еще только начинается. Представляете, сколько интересного ждет геологов и геофизиков! «Изучение земной коры и верхней мантии Земли на территории нашей страны продолжается. Основа успеха — мощный научный и технический потенциал Советского Союза», — пишет министр геологии СССР доктор технических наук Е. А. Козловский.

Под ногами — 11 километров глубины. Бурение продолжается!

И мы с вами можем быть уверены, что в самое ближайшее время во взглядах на строение планеты нас ждут новые и очень интересные открытия.

Нет сомнения, что они соблазнят кого-то и из читателей этой книжки, побудят выбрать одну из многочисленных специальностей, связанных с бурением, с геологией, с изучением земных недр. Желаю вам в этом деле успеха.