100 великих рекордов стихий

Чтобы пояснить гипотезу контракции, обычно говорят о печёном яблоке. Представьте, что такое яблоко положили остывать. Оно уменьшается в размере, сморщивается…

Быстрее всего остывали поверхностные слои Земли. Когда они охладились до температуры окружающей среды, то перестали уменьшаться в объёме. Внутренние же части планеты оставались горячими и продолжали охлаждаться, а значит, и сжиматься. Земная кора оказалась слишком просторной для внутренних частей и как бы повисла над ними.

В земной коре возникли так называемые тангенциальные усилия, сжимающие земную кору в складки, вызывающие колебательные движения, подъём магмы, разрывные дислокации…

Итак, жаркая Земля скрылась за холодной коркой и напоминает о своей тепловой мощи извержениями вулканов и землетрясениями. Такова гипотеза контракции, сформулированная в XIX веке Э. де Бомоном.

Довольно долго и благополучно прожила эта гипотеза. А потом вдруг обнаружилось, что на самом деле всё было не так. Не стоит приводить многочисленные возражения против гипотезы контракции. Её отвергли, и сегодня мало кто из специалистов рискует защищать её. Но с сочувствием вспоминать эту гипотезу продолжают: она была стройной, цельной, объясняла почти все явления, с которыми сталкивались некогда геологи и геофизики. И главное — контракция связывала воедино тектонический и магматический процессы. Отвечала за стихии!

Гипотеза контракции была отвергнута, но ей сумели найти замену. Как и положено в «междуцарствие», появились претенденты на «престол». Одна партия развивала идею о том, что главные движения в земной коре и верхней мантии — это вертикальные. Их изучение поможет понять внутреннее устройство Земли и заполнить от начала до конца её биографический листок. Противная партия считала, что горизонтальные движения являются ключом к познанию глубин. Дрейфующие континенты А. Вегенера — под таким флагом объединились поначалу сторонники «неспокойной» мобилистской партии. Появились также гипотезы пульсирующей Земли, расширяющейся и т. д. Но им всем не хватает цельности, свойственной отвергнутой гипотезе де Бомона.

Один из известных тектонистов профессор Ю. Шейнманн так формулирует задачу: «На основе предложенной Е. Артюшковым гипотезы попытаться подойти к построению единой картины истории и эволюции Земли, такой картины, которая могла бы претендовать на роль, аналогичную роли гипотезы контракции, выдвинутой более 140 лет назад Э. де Бомоном».

Е. Артюшков — физик-теоретик, окончивший Московский университет в 1961 году. Его кандидатская диссертация была посвящена теории плазмы, докторскую диссертацию он защитил уже по теории геологической эволюции Земли.

Отправная идея Е. Артюшкова очень проста.

Земной шар состоит в основном из плотного жидкого ядра и более лёгкой твёрдой мантии. Между тем первоначальная Земля была однородной по составу. Во всяком случае, к этому сегодня склоняется большинство исследователей. Газопылевое облако, вращавшееся вокруг Солнца, гигантский сгусток метеоритов — нам сейчас неважно, из чего состояла «Праземля». Важно, что она была в основном однородной. Но позже появились ядро и мантия, резко различающиеся по плотности. Как и где произошло их разделение? Какие силы совершили это?

Силы гравитации! Тяжёлые вещества стремятся опуститься в поле силы тяжести вниз, лёгкие — подняться.

Могут ли подобные перемещения происходить в мантии? Расчёты показали, что могут, но уж очень медленно. Скорость частицы не превысит 10 в минус десятой сантиметра в год. Один сантиметр — за десять миллиардов лет! Слишком высока вязкость мантии, вряд ли в ней проходило гравитационное разделение.

А в ядре? Вязкость ядра намного меньше, чем мантии. Снова расчёты, и скорость получается равной сантиметру в год и более. Этого уже вполне хватает для быстрой дифференциации. И, кроме того, в ядре достаточно высока температура, чтобы вещество плавилось — переходило из твёрдого состояния в жидкое. И нужно ещё, чтобы в жидкое состояние перешла чуть ли не половина вещества.

Нижняя мантия сложена силикатными породами. Заключённое в ней ядро — также силикатное, но силикаты находятся в нём в особом состоянии: их электроны сильно сжаты, приближены к атомному ядру, как у металлов.

Есть и другая гипотеза: о полностью железном ядре и нижней силикатной мантии. В настоящее время трудно отдать предпочтение одному из этих предположений: слишком мало данных о составе и строении глубоких недр Земли. Но для наших рассуждений и неважно, как в точности обстоят дела на глубине — в любом случае это не противоречит гипотезе Е. Артюшкова.