100 великих загадок географии

В познании жизни Земли остаются зияющие пробелы. Исследователям предоставлено обширное поле деятельности, поисков и открытий. А мы обратимся к некоторым фактам, проблемам и гипотезам.

Долгое время считалось, что Земля сохраняет тепло с момента своего рождения. Это возможно в том случае, если она возникла из плазмы при «горячем варианте» образования Солнечной системы или как выброс солнечного вещества.

Если Земля сформировалась в результате гравитационного притяжения холодных частиц, при этом должно было выделяться огромное количество энергии. Но она уходила бы в основном в космическое пространство. Если часть её сохранилась, это не имеет принципиального значения, ибо нет никаких данных о том, что наша планета за последние 3–4 миллиарда лет охлаждалась. Бывали ледниковые эпохи, но они охватывали только земную поверхность.

Принято считать основным источником внутренней тепловой энергии планеты распад радиоактивных элементов. Значительно меньше сказывается ротационная энергия, связанная с гравитационным воздействием Луны и Солнца, что приводит к замедлению вращения Земли.

Более проблематично влияние перераспределения масс вещества в ядре и мантии планеты, а также физико-химических процессов, происходящих в глубоких недрах.

У всех этих гипотез, исключая ротационную, общее уязвимое место. По всем законам термодинамики внутреннее тепло Земли как замкнутой системы должно со временем уменьшаться. При этом интенсивность геологических процессов должна слабеть. Ничего подобного не наблюдается. Напротив, есть данные, что за геологическую историю возрастала активность накопления осадочных горных пород.

Наиболее насыщенные радиоактивными элементами горные породы, в частности граниты, находятся преимущественно в земной коре континентального типа; их почти нет в земной коре дна Мирового океана.

Логично предположить, что тепловой поток из недр на континентах будет значительно выше, чем в океанах. К изумлению геофизиков, измерения показали, что ничего подобного нет.

Как же так? Ротационные силы действуют на всю массу планеты. Физико-химические процессы и радиоактивный распад наиболее активно идут в земной коре континентов. Чем же объяснить равенство тепловых потоков на континентах и в океанах?

По данным японских учёных Ли и Уэды, в океанических бассейнах тепловой поток в среднем на 20–25 % выше, чем на устойчивых древних континентальных щитах (платформах), где преобладают граниты и метаморфические породы с высоким содержанием радиоактивных минералов.

Как объясняют специалисты подобные тепловые аномалии? Насколько мне известно, никаких убедительных объяснений нет. Есть только предположения. Мол, это зависит от неоднородного состава мантии: под океанами в ней больше радиоактивных атомов, чем под континентами.

Как пишут авторы упомянутой выше работы «Земля», «в сущности, этот подход сводится к допущению, что уран, торий и калий перемещаются вместе с другими элементами (кремнием, алюминием, натрием и т. п.), которыми кора континентов значительно обогащена по сравнению с мантией».

Получается допущение, основанное на предположении. И нет другого варианта объяснения. Это особенно странно. Почему геофизики предлагают только одну гипотезу?

С тех пор как в науках о Земле господствует глобальная тектоника плит литосферы, геофизики стараются толковать факты так, чтобы они подходили под эту идею. Для этого надо каким-то образом показать, что в сверхплотной мантии планеты возможны круговые потоки вещества.

Можно ли как-то иначе объяснить равенство потоков земного тепла под континентами и океанами? Есть ещё одна закономерность: самые мощные потоки геотермальной энергии – в наиболее молодых вулканических областях; немногим меньше – в молодых активных горных системах. Что бы это значило?

На мой взгляд, наиболее вероятна такая гипотеза. Под высоким давлением в ядре и мантии Земли деформируются кристаллические решётки минеральных масс, высвобождая энергию. Она излучается относительно равномерно. Поэтому общий поток тепла под континентами и океанами одинаков.

Почему возникают температурные контрасты? Потому что на земную поверхность поступает мощный поток солнечной энергии, в тысячи раз превышающий поток тепла из недр. Взаимодействие воздушной, водной и каменной оболочек планеты при участии живых организмов определяет процессы, происходящие в земной коре, – геохимию и геофизику ландшафта.

В самом общем виде суть в том, что дробление, перенос, химическая обработка, накопление и погружение в земную кору минеральных масс сопровождается аккумуляцией лучистой солнечной энергии. Она «разряжается» в каменной оболочке Земли там, где эти процессы идут наиболее активно.

Такова гипотеза, основанная на учении о Биосфере. Она открывает новые горизонты познания геотермальной энергии. Окончательного ответа на загадку земного тепла нет. Для успешных научных исканий необходимо прежде всего избавиться от предвзятых мнений и обдумывать разные варианты решения загадок природы.

Глобальный солнечный двигатель