Занимательно о геологии

Метеорит 'Андерсон Та-уншип' найден в США в алтаре древнего могильника. Другой метеорит, 'Хо-певел Маундс' (также США), был обнаружен вблизи алтаря могильного кургана. Случайно? Нет. Могильники нарочно делали вблизи 'небесных камней'.

Но самым удивительным из всех 'священных камней', конечно, является мусульманский Кааба (К'аба, или К'аб, по-арабски - куб).

Журналист Ю. Тычин-ский недавно побывал в центре мусульманского мира. Он видел и этот знаменитый черный камень.

Каждый правоверный хоть раз в жизни стремится побывать в Мекке, где в главной мечети, в восточной наружной ее стене, под хрустальным куполом хранится эта святая святых всех мусульман.

Паломникам приходится много трудиться, чтобы заработать дорогу в рай - к вечному блаженству и к гуриям. Труден этот путь. Нужно совершить омовение в источнике Замзам, забраться на гору Арафат, семь раз пробежать вокруг Каабы и забросать камнями три белых скалы, в которых сатана собрал все зло мира.

'Европейцы, - пишет Тычинский, - не допускаются на эти церемонии. Чужак должен быть умерщвлен'.

Ну, а в наши дни пришла разгадка всех этих таинственных падений камней с неба. На всем земном шаре обнаружено свыше 1500 метеоритов. Многие из них раздроблены на кусочки. Поэтому во всех музеях мира хранятся десятки, если не сотни .тысяч обломков метеоритов. Все они пронумерованы, тщательно описаны и изучены. Каждый из метеоритов имеет свое собственное имя, данное по месту его находки.

Разделены все метеориты на три группы: каменные, железные и железо-каменные. Железные состоят из самородного и никелистого железа с некоторой примесью кобальта, меди, фосфора, серы и углерода. В каменных метеоритах найдены многие минералы, имеющиеся и на Земле, но есть и свойственные только метеоритам. Их немного, не более десятка. Но химический состав их близок земным минералам.

При детальном изучении метеоритов сегодня возникают другие загадки, пока еще не разрешенные наукой.

Существует, например, группа тел, о которых у ученых нет единого мнения. Одни считают их метеоритами и называют тектитами. Они похожи на вулканическое стекло. Возраст их 'всего' несколько миллионов лет. Не образовались ли они за счет метеоритной бомбардировки поверхности Луны?

Непонятно, почему иногда в одном и том же метеорите (железо-каменном) железные части в десять и более раз моложе каменных. Не образовалось ли железо по каким-то еще нами не открытым законам непосредственно в космосе?

А может быть, есть и другие типы метеоритов, не только железные и каменные? Так, австралийский ученый доктор Крук считает, что 130 миллионов лет назад на территорию Австралии упал ледяной метеорит, содержащий значительное количество газов. Газы, выходящие сейчас из слоев этого возраста (в 130 миллионов лет), и являются остатками и свидетельством этого космического события.

Неразгаданной пока является и тайна события, происшедшего 30 июня 1908 года в Тунгусской тайге.

Тунгусская тайна

Hа площади тысячи километров диаметром были слышны в 7 часов утра 30 июня 1908 года громовые раскаты. Очевидцы видели и яркое, сверкающее огненное тело, влетевшее к нам на Землю с юга, со стороны Иркутска. Непонятное тело взорвалось в зоне реки Подкаменной Тунгуски. Места эти были тогда незаселенными. И скоро забылось это событие...

Лишь в 1921 году исследователю метеоритов Л. А. Кулику случайно попал листок отрывного календаря за 1910 год, в котором кратко сообщалось о падении в Сибири гигантского метеорита.

Сначала никто не сомневался, что в 1908 году действительно упал метеорит. Все исследования так и проводились, чтобы найти хоть кусочек этого гиганта, упавшего с неба. Но, несмотря на тщательнейшие поиски, ничего не было найдено.

После Великой Отечественной войны интерес к тунгусской тайне был подогрет писателем А. Казанцевым, высказавшим предположение, что в Тунгусской тайте пытался совершить посадку космический корабль, но неудачно. С тех пор дискуссия о природе тунгусского феномена не сходит со страниц научной и научно-популярной печати.

Десятки энтузиастов в свое отпускное время, за свой счет, без всяких дотаций, посещали Тунгусскую тайгу, чтобы получить хоть крупицу фактов, чтобы пролить свет на то, что произошло в начале века в глухой Сибири.

К настоящему времени насчитываются десятки различных теорий и гипотез, пытающихся объяснить тунгусский феномен.

Многие советские ученые принимают гипотезу академика В. Г. Фесенкова, считающего, что в 1908 году сюда прилетело ядро кометы. Масса ядра была весьма значительной, но при взрыве тело его распылилось. Крупицы метеоритного железа, найденные в почве, и являются остатками этого ядра.

Но выдвинуты и другие гипотезы, авторы которых пытаются иначе оценить тунгусское событие.

Гипотеза ядерного взрыва обычно называется первой. Вполне естественно, что в наши дни возникло представление о том, что в Тунгусской тайге произошел именно ядерный взрыв. Познание явлений, связанных с распадом и синтезом вещества, создание атомной и водородной бомб способствовали разработке ядерной гипотезы тунгусского взрыва. В пользу этой гипотезы свидетельствуют и необычайная мощность взрыва, и геомагнитные явления, подмеченные некоторыми обсерваториями в июне 1908 года, и усиление биологической активности растений (ускорение роста деревьев после взрыва), и баллистические расчеты.

Тунгусская тайна

Американские ученые лауреаты Нобелевской премии Клайд Коуэн и В. Либби предположили другое. Их точка зрения сводится к тому, что в Тунгусском районе упал сгусток антивещества. При этом произошла аннигиляция. Один из авторов этой гипотезы - профессор Либби - известен всему миру как автор радиоуглеродного метода определения абсолютного возраста Земли. Либби и здесь, для расшифровки тунгусской загадки, привлек радиоуглеродный метод. Он исследовал срез дерева, срубленного в штате Аризона, своим методом. В годовых кольцах дерева был ясно выражен скачок аномального содержания радиоуглерода, начиная с 1908 года. Это, по мнению Либби, свидетельствует в пользу гипотезы аннигиляции.

Уже накопилась обширная литература о событии, происшедшем в 1908 году в Тунгусской тайге. Количество гипотез ежегодно лавинообразно нарастает. Мы сегодня еще далеки от того, чтобы отдать предпочтение какой-либо из них. Ясно лишь одно: в 1908 году человечество встретилось со сложной космической загадкой. Разрешить тунгусскую тайну мы сможем лишь в будущем.

Загадки мироздания

Hа основе анализа 'небесных камней' мы строим наши представления о происхождении не только нашей Земли, но и всех планет солнечной системы.

Я помню фильм, одним из авторов которого был известный ученый, путешественник, творец космогонической гипотезы, академик Отто Юльевич Шмидт. Как эффектны некоторые кадры этого фильма! Вот с гулом и грохотом летит сверкающий в солнечных лучах метеорит. Навстречу ему стремительно несется другое небесное тело. Удар! И оба тела слились в один комок. Еще метеорит. Еще удар! И увеличилось тело слипшихся в единый шар метеоритов.

И мы верили, что так и было. Верят этому и сейчас многие из тех, кто задумывается над проблемами происхождения планет.

Такое представление о происхождении небесных тел из кусков метеоритов было развито во многих гипотезах и до Шмидта. Отто Юльевич лишь предположил, что при ударах не возникает повышения температуры. Он даже математически доказал, что если бы в такой первичной туманности температура повысилась, то никаких планет из сгустков метеоритов (из метеоритного роя) не получилось бы. Такая туманность Просто распалась бы.

При столкновении метеоритов и космической пыли суммировалось движение. В итоге планеты получали то вращение вокруг своей оси, которое не замедляется вот уже многие миллиарды лет.

А так ли это? Можно ли считать установленным, что планеты, получив импульсы вращения, сохранили первичную скорость до наших дней? Что-то не верится, что никаких тормозящих факторов за всю историю солнечной системы не было. И, вполне естественно, дальше начинают комбинироваться другие вопросы.

Хорошо, допустим, что планеты возникли из метеоритов или метеоритоподобных тел. А откуда взялись эти метеоритоподобные тела?

Всем очевидно, что метеориты состоят из минералов, а те, в свою очередь, из химических элементов. Следовательно, совершенно ясно, что нужно вначале ставить вопрос о происхождении элементов. Над решением этого вопроса бьются химики, физики, астрономы, геологи, философы.

Не безразлично, с каких позиций мы будем подходить к этой проблеме: с идеалистических или материалистических.

Идеалистические воззрения приводят к мысли об актах творения материи.

Известный английский астрофизик Ф. Хойл в работах 1950 года говорил о непрерывности творения вещества, сейчас он пересмотрел свои взгляды, а примерно в те же годы (в 1952 году) австрийский математик Г. Бонди даже подсчитал, что за каждый миллиард лет в кубическом сантиметре мирового пространства создается масса, равная массе атома водорода.

Близко к таким воззрениям стоит и попытка рассматривать известную формулу А. Эйнштейна Е=МС2 не только как выражение эквивалентности массы и энергии, но и как уничтожение материи, превращение ее в 'чистую' энергию или, наоборот, возникновения материй из энергии.

Материалистические представления приводят нас к рассмотрению законов эволюции химических элементов и составляющих их элементарных частиц.

В наши дни не приходится доказывать существования двух главных направлений эволюции химических элементов: распада и синтеза.

Распад тяжелых элементов - это закон жизни радиоактивных химических элементов. Конечным продуктом распада урана являются свинец и гелий. Радиоактивный калий дает инертный газ аргон и т. д.

Уже давно явления радиоактивности освоены геологами, определяющими по продуктам распада элементов абсолютный возраст горных пород.

Синтез элементов 'освоен' в водородной бомбе. Из четырех протонов при взрыве создается более тяжелый элемент - гелий. В звездных мирах выявлены другие циклы синтеза вещества.

Вот на основе этих двух главных форм движения материи и развиваются современные представления об эволюции вещества планет и нашей Земли.

Нам пока еще недостаточно ясна причинность этих явлений; неясен и конкретный путь перехода от эволюции элементов к созданию минералов и горных пород. Возможно, что в будущем придется отказаться от представления об обязательности создания сначала метеоритных тел, а потом сгустков вещества. Так, например, советский ученый В. И. Попов в 1964 году выступил с гипотезой происхождения Земли за счет ядерных реакций в космосе. Попов говорит, что происхождение Земли из случайных твердых метеоритов просто невозможно.

В общих чертах теория В. П. Попова сводится к следующему. Под влиянием электромагнитных полей Галактики возникло дискообразное скопление рассеянной межзвездной материи. В центре этой туманности образовалось сгущение, породившее в дальнейшем Солнце.

Внутри Солнца температура и давление увеличились до пределов, при которых начались термоядерные реакции. На поверхности Солнца образовались турбулентные пятка, которые явились полюсами магнитного поля.

Внутри пятен происходили возмущения, возникали термоядерные реакции, в результате чего могли возникать новые химические элементы.

Эти процессы сопровождались выбросами вещества пятен солнечной атмосферы в виде протуберанцев. Из выброса и отрыва от Солнца крупнейших протуберанцев около 5-6 миллиардов лет назад образовались планеты, в том числе и Земля.

Шарообразной Земля стала под влиянием электромагнитного поля, а также пятен на ее поверхности, подобных солнечным. В этих пятнах протекали термоядерные реакции, которые вызвали возникновение и концентрацию радиоактивных элементов. Окончательное расслоение железо-никелевого ядра и пе-ридотитовой мантии произошло около 3-4 миллиардов лет назад.

Гибель планеты (новелла в цитатах)

Oднажды на очередной лекции по геологии я получил от студентов записку: 'Уважаемый Анатолий Алексеевич! Как понимать следующее высказывание Ф. Энгельса: 'Но все, что возникает, заслуживает гибели'. Может быть, пройдут еще миллионы лет, народятся и сойдут в могилу сотни тысяч поколений, но неумолимо надвигается время, когда истощающаяся солнечная теплота будет уже не в силах растапливать надвигающийся с полюсов лед, когда все более и более скучивающееся у экватора человечество перестанет находить и там необходимую для жизни теплоту, когда постепенно исчезнет и последний след органической жизни, и Земля - мертвый, остывший шар вроде Луны - будет кружить в глубоком мраке по все более коротким орбитам вокруг тоже умершего Солнца, на которое она в конце концов упадет. Одни планеты испытают эту участь раньше, другие позже Земли; вместо гармонически расчлененной, светлой, теплой солнечной системы останется лишь один холодный, мертвый шар, следующий своим одиноким путем в мировом пространстве...'

Внизу была приписка: 'Не есть ли это выражение той тепловой смерти вселенной, которая отвергалась самим же Энгельсом?'

В записке была дана и ссылка: 'Диалектика природы', Госполитиздат, 1960, стр. 15-16'.

Пожалуй, более образно, без ссылки на Энгельса, но, несомненно, под его влиянием, дал представление о гибели Земли знаменитый полярный путешественник Фритьоф Нансен. Он писал:

'А Земля? Я заглядываю далеко вперед через многие века... Медленно и незаметно уменьшается теплота Солнца, и так же медленно и незаметно понижается температура Земли. Тысячи, сотни тысяч, миллионы лет исчезают в вечности. Ледниковые периоды наступают и проходят. Но Солнце греет все слабее и слабее, массы плавучего льда постепенно захватывают все более широкие пространства, заходят все дальше к югу, - ив конце концов все моря сливаются в один Ледовитый океан. С лица Земли исчезает всякая жизнь, ее можно найти лишь в глубине морей. Но температура продолжает падать, ледяной покров растет, становится все толще, царство жизни уменьшается, катится век за веком, и - лед достигает дна. Исчезают последние следы жизни, снегом заносит всю Землю. Все, для чего мы жили, больше не существует, плоды всех наших трудов, всех наших страданий уничтожены, погребены под ледяным покровом. Земля застыла и безжизненной ледяной массой продолжает кружиться по своей орбите в мировом извечном пространстве. Матовый, красноватый шар Солнца проходит по небу; Луна померкла, ее почти не видно с Земли. Но северное сияние, быть может, все еще продолжает играть над ее ледяными пустынями, и звезды блещут так же мирно и приветливо, как и раньше. Некоторые угасли, но появились новые. А вокруг них вращаются новые светила с новыми мирами жизни, новыми бесцельными страданиями. Таков бесконечный круговорот вечности. Вечный ритм природы...'

Фритьоф Нансен сумел прочесть в 'Диалектике природы' Энгельса значительно больше того, что сумел почерпнуть из этого же труда студент, приславший мне записку.

Ф. Энгельс, говоря об эволюции всего существующего, в этом же труде дальше пишет:

'Но здесь мы вынуждены либо обратиться к помощи творца, либо сделать тот вывод, что раскаленное сырье для солнечных систем нашего мирового острова возникло естественным путем, путем превращений движения, которые присущи от природы движущейся материи и условия которых должны, следовательно, быть снова воспроизведены материей, хотя бы спустя миллионы лет, более или менее случайным образом, но с необходимостью, присущей также и случаю'.

И далее:

Мы приходим, таким образом, к выводу, что излученная в мировое пространство теплота должна иметь возможность каким-то путем, путем, установление которого будет когда-то в будущем задачей естествознания, - превратиться в другую форму движения, в которой она может снова сосредоточиться и начать активно функционировать. Тем самым отпадает главная трудность, стоявшая на пути к признанию обратного превращения отживших солнц в раскаленную туманность'.

Гибель планеты (новелла в цитатах)

Отсюда ясно, что Энгельс с гениальной прозорливостью предвосхитил те грандиозные открытия, которые стали всеобщим достоянием в наши дни. На основе ядерных реакций осуществляются превращения отживших миров в новые звездные скопления. Общепризнанная теория рождения и гибели миров, разработанная академиком В. Амбарцумяном, является ответом тем, кто пытается говорить о 'тепловой смерти' и 'гибели' всей вселенной.

С этой точки зрения более правомочной является конец нашей солнечной системы, описанный в научно-фантастической повести 'Спасательный отряд' английского ученого и писателя Артура Чарлза Кларка.

На видеоэкране спасатели увидели такой конец солнечной системы:

'Материк под ними медленно оседал под ударами штурмующих побережье волн высотой в милю. Последние картины жизни Земли: огромная равнина, озаренная серебристым сиянием невероятно яркой Луны. Через равнины глянцевитые валы устремились к возвышающейся вдали горной гряде. Море взяло вверх, но его торжество продлится недолго, скоро не будет ни моря, ни суши. Зрители в главном отсеке молча наблюдали картину разрушения, а уже приближалась несравненно более грозная катастрофа.

Вдруг словно рассвет занялся над залитым Луной ландшафтом: Луна обратилась во второе Солнце. Около тридцати секунд поразительное, сверхъестественное сияние озаряло обреченный край...

На фоне бархатного занавеса космоса висел бело-голубой шар, как бы составленный из множества концентрических оболочек раскаленного газа. Хотя на таком огромном расстоянии нельзя было различить движения, было очевидно, что шар расширяется с огромной скоростью. В центре его сверкала ослепительная точка: белый карлик, в который превратилось Солнце...'

Ученые говорят, что Солнце испускает энергию многие миллиарды лет. По самым скромным подсчетам, его энергии хватит еще примерно на 5-10 миллиардов лет. Следовательно, то, что произойдет, нас не должно пугать. Большинство ученых отрицает и возможность превращения Солнца в новую звезду. Да и писатель, говоря о гибели Земли, посадил всех ее обитателей на межпланетные корабли. И все человечество ринулось в космос, в зону новых миров...

ЧАСТЬ 2 - БИОГРАФИЯ ГЕОГРАФИИ (Ствол динамический)

ДОКУМЕНТЫ СОБЫТИЙ

О биографии

'Родился 20 июля 1907 года... Окончил Ленинградский университет в 1932 году... Защитил докторскую диссертацию в 1942 году...'

Примерно так, но с другими датами и событиями рассказывается о человеке в его биографии.

Можно ли приводить подобные биографические данные, скажем, для нашей планеты или истории человечества?

Хорошо было ученым древности. Точности от их подсчетов никто не требовал. Индийские мудрецы так, например, определяли понятие 'вечность'.

'Видишь за рекой Ганг эту гору? Представь, что она состоит из чистого алмаза. Раз в тысячу лет на ее вершину прилетает ворон и точит свой клюв. Так вот, когда будет им источена вся гора, это и будет только одной секундой вечности'.

Конечно, сейчас мы спросили бы у мудреца: какой высоты гора? Какова твердость клюва ворона? Сколько раз он клювом данной твердости ударяет о гору? И так далее, и так далее... Словом, нам нужна определенность в подсчете времени.

При подсчете геологического времени нас перестал удовлетворять палеонтологический метод. Конечно, он дает определенную ориентировку, позволяет установить, какие слои моложе, какие древнее. Но нам нужны точные числа.

Нам нужно писать в биографии Земли так: Земля родилась столько-то миллиардов лет назад... В ее жизни в таком-то году от рождения произошло такое-то событие, а в таком-то иное... А человечество' начало отсчет своей биографии столько-то тысячелетий назад...

Казалось, кое-что удалось найти. Люди научились подсчитывать мельчайшие дозы вещества.

Грамм вещества в час - много это или мало?

Любое число всегда относительно. Старатель, добывающий золото, скажет, что грамм в час - это неплохо. Он тут же начнет высчитывать, что за сутки, при трехсменной работе, можно добыть 24 грамма, а за год более семи с половиной килограммов!

Это же число покажется нам ничтожно малым, если мы представим, что над всей нашей планетой образуется в час немногим более грамма радиоактивного углерода (С14). Он возникает в верхних слоях атмосферы под влиянием бомбардировки атомов азота (Ы14) нейтронами космических потоков, идущих к нам и от Солнца и из глубин вселенной.

За год образуется около 10 килограммов радиоактивного углерода - это не более 81 тонны во всем объеме атмосферы Земли. Это число постоянно. Каждое мгновение происходит распад рожденного от космической бомбардировки изотопа. Скорость распада не зависит от того, находится ли углерод в атомарном состоянии или связан в виде двуокиси с кислородом, или усвоен организмом человека, животного и растения.

Подсчитано, что скорость полураспада С14 равна 5568 ± 30 лет.

Один студент уверял меня на экзамене (каждый год находятся один-два таких 'знатока'), что за первые 5568 лет распадается первая половина всего количества радиоактивного углерода, а в следующие 5568 лет - вторая половина. Только получив двойку, он сообразил, что дело здесь не так просто, как ему казалось. Долго потом он повторял, что нужно брать половину половины, потом снова половину половины и так 10-15 раз. Оставшееся после этого количество вещества будет ничтожно малым и практически почти неулавливаемым,

Когда животное или растение погибает, в его организм уже не поступает радиоактивный углерод. Он там только распадается, и можно точно подсчитать соотношение между радиоактивным и нерадиоактивным углеродом. А зная скорость полураспада, легко установить, сколько времени пролежал в земле после своей смерти тот или иной кусок древесины, кости, угля или мяса.

На острове Санта-Роса (Калифорния) археологи обнаружили обожженную кость мамонта. Может быть, мамонт погиб при лесном пожаре, может быть, эту кость глодал первобытный человек. Атомы радиоуглерода подсказали, что мамонт скончался 29 700 лет назад.

В Мексике нашли тесаную дощечку. На ней была вырезана дата, соответствующая по календарю племени майя 481 году нашей эры. Это же время показал и радиоуглеродный метод определения возраста древесины!

Во всех лабораториях мира накопились к нашему времени десятки тысяч данных о возрасте различных предметов, найденных на археологических стоянках.

Казалось, все стало ясно, и мы, наконец, можем рассказать биографию человечества. Но действительность на самом деле сложнее. Во-первых, человечество имеет более почтенный возраст, чем тот, который могут дать нам определения с помощью изучения полураспада С14. Мы можем этим методом уловить время в десять и несколько более чем 10 периодов полураспада, то есть около 50 тысяч лет. Человечество же существует значительно дольше.

И во-вторых, мы пока не нашли 'самого первого' человека.

У нас есть много других методов определения возраста. Великолепен калий-аргоновый метод. Но этим методом хорошо определять время, исчисляемое десятками и сотнями миллионов лет. А за тот миллион или 2 миллиона лет, что существует человечество,в породах успевает накопиться настолько ничтожное количество продуктов распада калия-40 (К40), что уловить его просто невозможно. '

Ну, а для создания биографии всей Земли (когда она родилась) тоже пока еще нет убедительных вех и надежных приемов. Калий-аргоновый и урановый методы не дают однозначного ответа на вопросы о первых страницах биографии нашей планеты.

Великолепными документами других событий в жизни Земли являются различные горные породы. Они необычайно разнообразны, и позже мы рассмотрим их подробнее. Здесь я назову только некоторые из них - самые обыкновенные, которые всякий видел много раз, но не считал их документами.

Булыжник с мостовой в руках опытного исследователя расскажет об удивительной истории своего рождения и дальнейшей жизни. Никакая фантазия не может сравниться с тем, что мы можем узнать из биографии этого невзрачного камня. Рожденный в бурных вулканических недрах, порой он нацело изменял свой облик и стал совершенно неузнаваемым. Да мало ли о чем еще расскажет такой камень...