Нераскрытые тайны природы

Так родилась теория тектоники плит. Из плит разного размера состоит наружная оболочка Земли — литосфера. Земная кора, на которой мы занимаемся сельским хозяйством и строим города, — это всего лишь самая верхняя часть литосферы, общая толщина которой в среднем составляет около 350 км. Литосферные плиты перемещаются, и с помощью искусственных спутников Земли их движение удалось измерить. Скорость его очень мала, — как правило, порядка сантиметра в год, но смещения происходят на протяжении тысячелетий, и в различных точках прохождение одной плиты под (или над) другой (а иногда — сдвиг одной относительно другой) создает внезапный крен, приводящий к землетрясению. Давления, оказываемые двумя плитами друг на друга, вдруг становятся слишком большими. Достаточно случайности — и образуется разлом одной из плит, приводящий к значительному смещению земной коры.

За то время, которое прошло между сан-францисскими землетрясениями 1906 и 1989 гг., геофизики стали гораздо лучше понимать, почему происходят эти разломы земной коры. Они знают также, где на земном шаре находятся наиболее опасные в сейсмическом отношении места, поскольку ясно, что в этих местах две литосферные плиты, сталкиваясь, перемалывают друг друга. В результате создаются такие колоссальные давления, которые вещество земной коры не в состоянии выдержать, так как они превышают предел его прочности, и происходит разрыв сплошности. Наибольшее внимание средств массовой информации, по крайней мере в США, привлекает калифорнийский разлом Сан-Андреас, и неизменный смех вызывают выражения типа «Южная Калифорния проваливается в море». Однако это довольно нервный смех — ведь сильное землетрясение когда-нибудь, несомненно, произойдет.

Раскрытие тайны тектонических плит помогло прояснить и другие аспекты строения Земли. Но чем дальше от поверхности, тем более умозрительными становятся выводы ученых. Земная кора, или внешняя оболочка планеты, на континентах имеет мощность до 50—70 км, а под океаническим дном — всего лишь 8—12 км. Подземной корой находится верхняя мантия, сложенная такими минералами, как оливин и оксиды, плюс некоторое количество гранатов. Аналогичные породы образуют нижнюю мантию, но из-за действующих здесь огромных давлений они имеют еще большую плотность. При таких давлениях, а также существующих на больших глубинах в недрах Земли высоких температурах углерод кристаллизуется в форме алмаза. Алмазы, добываемые на Земле, выдавлены из нижней мантии в процессе вулканических извержений — они оказались в поднявшейся из глубин Земли расплавленной лаве, при остывании которой образовался базальт. Некоторые алмазы выдавлены с глубин порядка 1000 км. Только в лабораторных экспериментах с использованием алмазных наковален, которые способны выдержать огромные давления и температур, создаваемые лазерными пучками, исследователям удалось получить мизерные количества исключительно плотного минерала со структурой перовскита — основной составляющей нижней мантии Земли.

Под мантией располагается внешнее ядро, состоящее из жидкого (расплавленного) железа и никеля. Считается, что эти вещества плавятся при температурах, близких к тем, которые существуют внутри Солнца. Имеются веские основания полагать, что так оно и есть, но относительно таких глубин ученые могут делать лишь умозаключения. Во время землетрясений в недрах нашей планеты распространяются упругие колебания — более быстрые продольные и несколько более медленные поперечные волны, которые регистрируются сейсмографами. По характеристикам этих волн можно установить, через какой материал они прошли. Твердое внутреннее ядро Земли из железа и никеля окружено расплавленным внешним ядром. Почему же расплавленное внешнее ядро не заставляет плавиться внутреннее ядро? Предполагается, что в какой-то момент адские температуры внешнего ядра существенно уменьшаются. По-видимому, это обусловлено конвективными потоками (в лаборатории они воспроизводятся при значительно более низких температурах), которые заставляют струи, или плюмы, наиболее горячего материала двигаться вверх, при этом находящийся вверху более холодный материал опускается вниз.