Журнал «Вокруг Света» №03 за 1984 год

На поверхности океана, как оказалось, постоянно, даже в самую тихую погоду, держатся поднятия и впадины— словно неподвижные волны. Поднятия подобны по высоте холмам средней величины, но в поперечнике достигают 3—5 тысяч километров. Ничуть не уступают им и впадины.

Подобных неровностей в Мировом океане несколько, находятся они на большом расстоянии друг от друга. К югу от полуострова Индостан (близ экватора) — впадина глубиной 112 метров. Неподалеку от Австралии «бугор» около 80 метров. Юго-западнее Калифорнии в Тихом океане еще одна впадина глубиной более пятидесяти метров. Поверхность океана между двумя Америками (в «заколдованном» Бермудском треугольнике) опущена на шестьдесят четыре метра.

И конечно, ничто загадочное не минует Северную Атлантику — там горб в шестьдесят шесть метров. Он спадает в юго-западном направлении и сходит на нет где-то у 20° северной широты. Какова же природа этих неподвижных «волн»?

...Ночью 21 мая 1960 года в Чили произошло землетрясение невиданной силы. Змеились трещины вдоль и поперек дорог, рушились мосты и дома. Через несколько часов, когда спасатели попытались помочь пострадавшим, заявили о себе новые мощные толчки.

За рубежом первыми о чилийской катастрофе узнали сейсмологи. И почти тут же (бывает же такое!) они стали свидетелями того, как подтвердилось одно из важнейших геофизических открытий — пожалуй, единственное в истории науки, доказательство которого было столь ужасным.

Первый шаг к этому открытию был сделан в Петербурге. Тогдашний директор Главной физической обсерватории академик Борис Борисович Голицын в мае 1914 года сообщил коллегам об исследованиях земного шара с помощью сейсмографов собственной конструкции. К тому времени способность сейсмических волн убыстрять бег в более твердых средах убедила ученых, что чем ниже горные породы залегают, тем они плотнее. Голицын же обнаружил в верхней мантии полосу, где скорость волн, наоборот, уменьшалась по сравнению с вышележащими пластами.

— Там явно разуплотненный, пластичный слой,— убеждал академик.

Странную полосу в верхней мантии обнаружили вторично в 1925 году — по записям одного сильного землетрясения. Потом она опять надолго исчезла из поля зрения наблюдателей. И снова промелькнула разок-другой, доказывая, что она не плод фантазии или ошибки. Потом ею специально занялся известный американский геофизик Бено Гутенберг.

— Да,— сказал он, изучив множество материалов,— пластичный волновод верхней мантии не иллюзия.

Так началась дискуссия, длившаяся более четверти века. Признавать волновод не спешили.

Когда в 1940 году советский геофизик Е. Ф. Саваренский провел эксперимент и установил, что строение верхней мантии в разных районах Земли неодинаково, публикацию об этом большинство сейсмологов предпочло не заметить. Сама идея представлялась им невероятной.

Отношение к ней изменилось лишь тогда, когда стали изучать сейсмические волны при испытаниях атомных устройств (здесь ведь заранее известно и время и место первого толчка). Но решающим аргументом для признания волновода стало все-таки чилийское землетрясение. По количеству выделившейся энергии его можно сравнить лишь с общей мощностью всех землетрясений, происходящих на планете за год. Подобно ярчайшей вспышке, оно хорошо «просветило» Землю насквозь. Тогда-то и удалось по-настоящему «разглядеть» слой с пониженной плотностью.

Он действительно залегал неравномерно. Под океаном — на глубине от 50 до 300 километров. Причем вдоль срединно-океанических хребтов (под самым рифтом) приближался почти к поверхности дна. Под континентами становился все тоньше, а у древних платформ Европы и Северной Америки вообще сходил на нет.

В конце концов сейсмологи согласились, что речь и в самом деле должна идти о размягченном, то есть частично расплавленном, мантийном материале.

Долго не признаваемый слой назвали астеносферой — ослабленной оболочкой.

Геофизики пришли к интересному заключению. Плотность и температура верхней мантии изменяется не только с глубиной, но и в горизонтальных направлениях. А коль так, значит, мантия находится в неустойчивом состоянии. И вопрос уже не в том — в покое она или в движении, а в ином — что это за движение?

Заканчивается рейс океанологического судна. Здесь, на Срединно-Атлантическом хребте, в 400 километрах западнее Азорских островов, бурение во всех точках прошло удачно. Добытые базальтовые керны, которые доктор геолого-минералогических наук Л. В. Дмитриев мог детально изучать, вознаградили за все труды.

Нет сомнений, океанская кора вблизи гребня молодая (по геологическим меркам, разумеется). В рифтовой долине застывшие базальтовые лавы. Но странно, состав их в Центральной Атлантике несколько иной, чем в Северной.

Дмитриев долго размышляет над природой такого удивительного факта. «Не может быть, чтобы менялся состав мантии?» — недоумевал он.

В конце концов пришел вот к чему: по-видимому, выплавка базальтов под Северной Атлантикой происходит на большей глубине, чем под Центральной. Но отчего так?

Цепь рассуждений вполне логично приводит к следующему умозаключению. Если вулканический расплав поднимается с большей глубины, то над этим очагом будет толще литосфера ( Земная кора, спаянная с твердой частью мантии над астеносферой — пластичной оболочкой Земли.).

И коль скоро речь зашла о мощности литосферы в Мировом океане, то самое время вспомнить о научном руководителе Ирины Лукашевич, о докторе физико-математических наук Олеге Георгиевиче Сорохтине, авторе оригинальных формул, которыми устанавливается прямая зависимость между толщиной литосферы, ее возрастом и глубиной океана в том или ином месте. Он первым доказал, что ни одна из этих величин не случайна. Занявшись загадкой североатлантических аномалий, Лукашевич решила прежде всего поразмышлять над формулами.

По модели Сорохтина, толщина литосферы под океанами отнюдь не всюду одинакова. И вот почему. Образование молодой коры начинается с внедрения мантийного вещества в трещину разрыва (в рифте). Астеносфера здесь подходит буквально к самой поверхности дна. Раздвигаются борта разлома. Полурасплавленная магма остужается. Кристаллизуется ее излившаяся базальтовая часть.

Чем дальше от рифта вновь возникшие участки коры, тем глубже охлаждение вещества, заключенного в верхней мантии, но не излившегося на поверхность. Вот когда литосфера становится толще и плотнее. Но от этого она отнюдь не приподнимается. Наоборот, погружается все ниже. Там, где это происходит — на крыльях срединных хребтов,— заметно понижается морское дно.

По своим формулам Сорохтин вычертил кривые рельефов дна Атлантического и Тихого океанов. То есть каким оно (исключая, разумеется, детали) должно быть. И это «должно быть» достаточно точно совпало с реальным положением вещей. Близкими оказались также «математическая» толщина литосферы и определение ее мощности сейсморазведкой.

Сравнительно близкими, не более того,— вот на что обратила внимание Лукашевич. И еще: в формулах Сорохтина поначалу не учитывалось, что у подошвы литосферы вещество трижды переходит из одного состояния в другое — в зависимости от глубины и степени охлаждения. Трижды, и каждый раз скачком — там словно бы нарастают ступени по мере того, как один минерал (плагиоклаз) превращается на ее подошве в другой (шпинель), а этот в третий (гранат).

Программу для ЭВМ написала Елена Приставакина. Машине надлежало определить временные зоны превращения вещества. И вот ее ответ: возраст первой ступени — от нуля до 20 миллионов лет, второй — до 60 и третьей — больше 60 миллионов лет. Причем ступени-ровесники расположены симметрично по обе стороны от оси срединного хребта и на всем протяжении вдоль него у них одинаковые плотность и толщина. Одинаковые!

Оставалось найти причину североатлантических аномалий.

В Институте физики Земли АН СССР по этому поводу имелась собственная точка зрения: под Северной Атлантикой на глубине 400—900 километров возникло уплотнение — под действием высоких давления и температуры произошла частичная перестройка электронных оболочек атомов мантийного вещества.

Но ведь в мантии соседних районов на той же глубине царили, надо думать, не меньшие давление и температура, однако ни уплотнений, ни положительной гравитационной аномалии там почему-то не появлялось!

А вот еще одно суждение о тех океанских загадках, которое высказал Сорохтин. Вкратце суть его концепции, включающей в себя и объяснение ситуации в Северной Атлантике, такова.

Одновременно с образованием Земли в ее недрах началось расслоение вещества по плотности. Ядро Земли медленно росло — на его поверхности первичная смесь вещества (в основном силикатного) освобождалась частично от тяжелой фракции (окиси железа). Даже такой малой потери достаточно, чтобы возникла разность плотности веществ. г более легкое начало подниматься. А восходящий поток в верхней мантии медленно растекался в стороны, растягивая и разрывая местами литосферу, одновременно растаскивая расколотые плиты.

Массы, относительно более богатые окисью железа, опускались вниз, увлекая за собой расколотые и отяжелевшие со временем части океанской литосферы. Так непрекращающаяся плотностная циркуляция вещества — конвекция — стала движущей силой дрейфа литосферных плит и одновременно источником, питающим рост ядра Земли. Процесс продолжается и сегодня.

Северная Атлантика, по мнению Сорохтина, как раз и стала районом восходящего мантийного течения. Этим он объясняет тамошнюю приподнятость в рельефе дна.

Однако часть геофизиков указывала на серьезное противоречие: если согласиться, что под Северной Атлантикой восходящий поток действительно существует, то он будет нести более легкое по сравнению с окружающей мантией вещество. И тем самым создавать здесь поле отрицательного гравитационного отклонения. А поскольку сомневаться в реальности североатлантической положительной аномалии не приходится — факт абсолютно достоверный,— то остается усомниться в справедливости гипотезы.

Тем более что противоречие в ней не единственное.

Сомнения остаются?

Сорохтин считает подобное противоречие кажущимся. Известно, что в показаниях гравиметра отзываются не только изменения в плотности горных пород, но и глубина их залегания. А если в Северной Атлантике дно приподнято, значит, оно существенно ближе к корабельным измерительным приборам, чем, скажем, в Центральной. Отсюда и положительная аномалия.

Но это было лишь предположением. Лукашевич взялась подсчитать, как приподнятость дна в «чистом виде» может влиять на показания гравиметра. Информация о глубинах Атлантики, которую получили непосредственно с судов, позволяла построить усредненный рельеф дна всего региона — более удобный для расчетов.

Толщину и плотность ступеней литосферы Лукашевич вычислила по тем формулам Сорохтина, которые сама же уточнила.

И вот закончена главная часть работы — выяснена «доля» литосферы в тех аномальных 40 миллигалах, что показывал гравиметр в Северной Атлантике. Теперь оставалось решить — как потом говорила Лукашевич — простейшую задачу на вычитание — отнять «долю» литосферы от общего показателя положительной гравитационной аномалии.

И тогда последняя получилась... отрицательной! Каковой ей и полагалось быть над восходящим течением мантийного вещества. («Доля» литосферы оказалась больше 40 миллигал.)

Однако с сорохтинской гипотезой «спорила» еще одна аномалия.

В самом деле, отчего различен состав изверженных базальтов в Северной и Центральной Атлантике?

Сорохтин и здесь не видел ничего загадочного. Причина заключалась опять-таки в мантийных течениях.

Под Северной Атлантикой восходящий поток не может свободно растекаться во все стороны. Под обрамляющими ее континентами пластичный слой выклинивается, и вязкость верхней мантии увеличивается раз в десять. Фундаменты Евразии, Африки, Северной Америки и Гренландии становятся непреодолимым препятствием. Материки, по словам Сорохтина, подобны сидящим на мели гигантским айсбергам.

Мантийный поток вынужден отклоняться на юго-запад. Он направляется вдоль оси срединного хребта — по пути наименьшего сопротивления.

Центр восходящего течения находится примерно в районе Исландии. А так как там хребет наиболее приподнят, то в астеносфере между Северной и Центральной Атлантикой создается перепад уровней в два с половиной километра. На суше подобное порождает бурные горные реки и даже грозные сели. В мантии катастроф не случается — вещество для стремительных потоков слишком вязко.

Но, сползая с такой высоты, астеносферный поток несколько нагревается от трения. Тепло идет на дополнительную «плавку» части мантийного вещества. Ведь оно состоит из множества химических соединений и элементов с разной температурой плавления, однако у некоторых довольно близкой. Поэтому достаточно сравнительно небольшого «лишнего» нагрева, чтобы в астеносферном потоке расплава существенно прибавилось. Под Центральной Атлантикой его становится почти вдвое больше, чем под Северной. И здесь как раз тот случай, когда количество заметно переходит в качество. Раз больше расплава, значит, в нем появились более тугоплавкие соединения, они разбавили базальтовую магму, и в ней уменьшилась концентрация элементов легкоплавких.

Однако позвольте! Вещество астеносферы дополнительно разогревается и при этом преспокойно отправляется в район нисходящего мантийного течения? Как же так! От нагрева всякий материал становится менее плотным. С какой же стати оно станет погружаться в твердую мантию? Уж не вопреки ли законам физики?

Нет, с Лизикой здесь все в порядке. Просто налицо еще один случай кажущегося противоречия. Сорохтин постоянно подчеркивает, говоря о циркуляции вещества в твердой мантии,— имеется в виду не тепловая конвекция, а химико-плотностная. Иными словами, речь идет о перемещении вещества, которое по сравнению с окружающей его средой содержит другое количество тяжелых или легких элементов.

Небольшая разница в температуре вещества и среды не играет в таком случае особой роли. Право же, кусок чугуна не станет легче такого же куска алюминия лишь от того, что окажется чуть горячее последнего. Так и в мантии. Участки, обогащенные тяжелой окисью железа, продолжат свой медленный путь к центру Земли даже тогда, когда находящиеся рядом более легкие массы будут несколько холоднее.

В общем, перемещение вещества в недрах нашей планеты, кажется, и в самом деле наиболее правдоподобное объяснение аномалий Северной Атлантики. Но...

— Доля сомнений все же остается,— задумывается Лукашевич.— Проблема очень сложная. Атлантика не изолирована. А мантийные течения, коль они есть, глобальны. Нужно продолжать работу — изучить все районы крупных гравитационных аномалий Мирового океана.

Окончательный ответ там.

Лев Юдасин

Глубина

 

Н очью над крымским побережьем пролетел шторм. Как отмечалось в сводках и отчетах — «ураганной силы». Он прошел с громами и молниями, дождем и колючим льдистым снегом. Короткий, всего в несколько часов, и жесткий, как напасть. Он вырывал из земли и уносил в море деревья, сносил крыши, опрокидывал столбы, во многих местах погасил свет, лишил город связи. Потоки воды с гор превратили улицы в стремительные реки. Ветер раскачивал море, оно дыбилось огромными валами, сотрясая все вокруг, заливая пляжи и перебрасываясь через высокий бетон набережных. Несколько небольших судов были выброшены на берег, даже ошвартованные катера и яхты в гавани побились о стенки пирсов... К утру шторм утих. Юрий Доля проснулся до восхода солнца от осторожного стука в дверь. Он вскочил, заглянул в соседнюю комнату. Мать сидела на кровати, испуганно глядя на входную дверь.

— Кто там? — Юрий накинул халат. Мужской голос спросил, дома ли Юрий Доля, его срочно вызывают в порт, в диспетчерскую.

— Сейчас буду.— Юра вернулся к матери, обнял ее.— Ты спала?

— Да, сынок. Немного. Крыша тарахтела всю ночь...

Руки матери дрожали. Сын понял, что ее волнение связано больше со вчерашним неожиданным сообщением: ей сказали, что видели в городе Александра Павловича Стрельцова — друга ее погибшего во время войны мужа. Юрий не знал, что Елена Дмитриевна и сама столкнулась вечером на набережной с человеком, очень похожим на Стрельцова. И Доля дважды примечал у своего дома седого пожилого человека. Но мало ли гуляющего народу в южном курортном городке...

— Не надо, ма! Не волнуйся. Я скоро вернусь.

В диспетчерской порта его ждали.

— Аксанов,— представился молодой, лет тридцати человек.— Капитан спасательного судна.

Сухого, высокого мужчину с узким строгим лицом Юра знал — это был диспетчер. Рядом с аппаратурой радиостанции сидел старший водолазный специалист Южного отряда Иван Иванович Чепран и вслушивался в голоса из динамика. Переговаривались на одной волне сразу несколько станций.

— Сегодня ночью,— диспетчер прошел к висящей на стене карте района, приглашая подойти всех,— вот здесь, у мыса, затонул сухогруз. Предполагают смещение груза. Весь экипаж подобрали пограничники. Кроме капитана...

Зазвонил телефон. Диспетчер поморщился, подошел к аппарату.

— Диспетчерская, Иволгин. Прибыл, сейчас отправляем. Какая глубина? Добре.— Он положил трубку, поднял указательный палец кверху.— Начальство. Думаю, все ясно? Глубина — шестьдесят два метра. Над сухогрузом дежурит сторожевой корабль. На подходе судно Минторгфлота. Остальное — с ним,— Иволгин кивнул на Чепрана, продолжавшего следить за радиопереговорами.

— Ты уж извини, Юрий Александрович.— Чепран поднялся, натянул потуже флотскую фуражку на непослушную шапку волос; круглое моложавое лицо его выражало смущение.— Сам понимаешь, двое глубоководников выбыли на время из строя, остальные на объектах...

Пока Чепран говорил, Юра прикинул в уме, что при всех обстоятельствах придется оставить мать на сутки, а то и более. И это после полугодовой командировки, во время которой он побывал с водолазами в Якутии, учился на курсах усовершенствования в Москве, участвовал в устранении аварии нефтепровода на одной из рек.

За это время он познакомился со многими специалистами-подводниками и впервые почувствовал свою причастность к большому, нужному делу. Он понял, что у каждого подводника в жизни есть своя глубина и она измеряется не только метрами. У одних — спасенными людьми и судами, у других — километрами подводных тоннелей, дюкеров, нефте- и газопроводов.

— Ты когда в последний раз был под водой? — прервал его воспоминания Чепран.— Адаптация не нужна?

— Нет. Все в порядке. Я готов!

— Ну и хорошо. Нужно срочно осмотреть сухогруз, уточнить, где и в каком положении находится.

— Понятно. Только...

— Что?

— Мать у меня чуть приболела. Если задержусь, пусть ребята присмотрят.

— Сделаем,— диспетчер успокаивающе махнул рукой,— не волнуйся.

— Идем на спасателе? — Юра повернулся в сторону капитана.

— На нем.— Чепран направился к выходу.

Чепран был потомственный водолаз с большим подводным стажем. Его отец участвовал еще в первых экспедициях ЭПРОНа во времена поисков легендарного «Черного принца», затонувшего у Балаклавы во времена Крымской войны. Сам не раз опускался на предельные для водолаза глубины. Когда ему исполнилось пятьдесят, он демобилизовался из Военно-Морского Флота и пришел в Южный отряд.

— Работа, Юра, деликатная. Сам понимаешь, не каждый день тонут суда. Посмотри, нет ли пробоин снаружи, а внутрь сходишь только в каюту капитана: заберешь документы. Если они там,— уже на ходу досказывал Чепран.— Ты знаешь, без страховки идти внутрь судна не полагается, а идти больше некому...

— Понятно,— как бы поставил точку Доля.

«Стремительный» отвалил от стенки сразу же, как только они оказались на борту. Переваливаясь с борта на борт, спасатель ринулся к точке моря, намеченной на штурманской карте. Море было неспокойно. Иногда волны перехлестывали через борт и мчались по палубе, исчезая с шипением в шпигатах. Юрию понравилось новое судно. На нем было все для глубоководных погружений: водолазные скафандры, двухместный колокол, спуско-подъемная лебедка, компрессоры и новейшая барокамера, с которой состыковывался колокол.

Обойдя судно, Юрий спустился в салон, где завтракал экипаж. Тарелку приходилось придерживать, но никто из матросов не замечал качки. Им это было привычно. Один даже умудрялся есть, одновременно разгадывая лежащий перед ним кроссворд и вписывая слова привязанной к кисти шариковой ручкой.

— Кто построил первый мавзолей? Отдаю за правильный ответ компот.

Все молчали, поглядывая друг на друга.

— Карийский царь Мавсол. В Галикарнасе. Компот оставь себе.— Ответ Юры поразил всех, и матросы заговорили разом.

— Может быть, вы, молодой человек, скажете — кто, где и когда откопал Лабиринт?

Юра повернул голову. У входной двери, пригнув голову, словно не решаясь войти, стоял тот самый седой незнакомец. Он внимательно и мягко разглядывал Долю. Юра не отводил глаз, в свою очередь рассматривая «седого», который оказался вдруг совсем рядом.

— Скажу. Компот тоже оставьте себе. Лабиринт был построен на Крите при царе Миносе. Во всяком случае, за него приняли здание, раскопанное Артуром Эвансом. А построил его Дедал.

— Во дает! — охнул матрос с кроссвордом.

Спасатель резко положило на левый борт. Свободйая миска легко заскользила к краю стола. «Седой» шагнул и подхватил ее, уже перелетевшую через штормовку — оградительную планку. Потом присел на край диванчика, взял из рук камбузника миску с макаронами.

Доля поманил пальцем матроса с кроссвордом, нагнулся к нему и тихо спросил, указывая глазами на «седого»:

— Кто это? Из вашего экипажа?

— Нет,— в тон ему еле продышал матрос.— Из института. Консультант какой-то. Не то по «выводам», не то по «вводам» — не знаю.

В динамике внутренней трансляции раздался резкий сухой щелчок, и голос вахтенного сообщил: