По холодным следам

Тогда же начались измерения температуры мерзлых пород (она часто оказывалась значительно ниже нуля). Замеры проводились и в колодцах, и в скважинах. Начали изучать верхний слой мерзлых пород, который летом оттаивал на различную глубину (причин много: и состав мерзлых пород, и положение их в рельефе, и близость текучих вод, отепляющих землю, и присутствие подземных вод…).

Во второй половине прошлого века стали исследовать подземные льды. Началась новая наука — мерзлотоведение, или геокриология («гея» — «земля», «криос» — «лед»).

Оказалось, что мерзлые породы по трещинам пронизаны жилами льда. При замерзании воды трещины расширяются под давлением льда. Образуются со временем ледяные клинья, «вбитые» подчас на десятиметровую глубину. А когда вода замерзает в виде подземного слоя, образуются пласты и линзы льда. Расширяясь, лед вспучивает вышележащие породы. Подземные льды нередко вытаивают (особенно активно при общем потеплении климата). Образуются впадины.

Все это, конечно, сказывается на условиях строительства в районах «вечной мерзлоты» (в Сибири, например). В конце прошлого века это подчеркивали многие русские инженеры и ученые, работавшие на прокладке Транссибирской железной дороги.

Основные споры начались вокруг причин появления вечномерзлых пород. Одни объясняли все существующим суровым климатом. А известный геолог, исследователь альпийских оледенений Пенк высказал мнение, что вечная мерзлота — это остаток ледниковой эпохи.

В мерзлых породах происходит немало неожиданных явлений. На горных перевалах можно увидеть камни, аккуратно уложенные в кольца: крупные по краям, мелкие — в середине, а в центре — пыль и песок. Порой камни стоят ребром. На равнинах в земле словно выпахана сеть борозд. На склонах слой почвы и обломков сползает вниз, как будто горы линяют, и образует вверху ступени, а внизу — продольные гряды.

Со временем удалось выяснить в общих чертах причины этих явлений. Камни выдавливаются, вымораживаются на поверхность при попеременном оттаивании и замерзании земли. Происходит это так: под камнем накапливается влага; превращаясь в лед, вода расширяется и подталкивает камень вверх. По тому же принципу выпирают из земли неглубоко врытые столбы или даже фундаменты домов.

Борозды в низинах возникают при протаивании ледяных клиньев. А с гор «сползает кожа», потому что мерзлые породы, оттаивая, лишаются прочности и не могут удержаться даже на пологих склонах. Да и легко им скользить по поверхности мерзлых пород.

Только в начале нашего века удалось детально ознакомиться с жизнью вечномерзлых пород. И сразу же в тех районах, где сейчас и в помине нет вековой мерзлоты (например, в Центральной России), исследователи заметили странные песчаные клинья, прорезающие сверху слои рыхлых пород; необычайные смятия слоев, как будто они текли, словно жидкость; валуны, которые направлены своей вытянутой стороной преимущественно вверх, как будто бы они стремились вынырнуть на поверхность. Все это стали объяснять тем, что здесь в ледниковое время была тундра. А когда великие ледники растаяли, пропала и мерзлота, которая, к счастью, оказалась не вечной.

Ледяная оболочка

О сферах Земли и космоса говорилось издавна. Но лишь сто лет назад австрийский геолог Зюсс перевел поэтические догадки на язык науки. Он предложил выделять геосферы.

По строению своему Земля напоминает капусту: «Тысяча одежек…» В центре — гигантское ядро, окруженное многослойной мантией. Еще выше — тоненькие слои, составляющие земную кору. На ней, и вовсе уже крохотной толщины (всего лишь в среднем два километра), — гидросфера, область наземных и подземных вод. И наконец, тропосфера, стратосфера, ионосфера и радиационные пояса, теряющиеся в космосе.

Зюсс увидел на Земле еще одну, особенную оболочку и назвал ее биосферой — областью жизни. Охватывает она и как бы соединяет воедино тропосферу, гидросферу и верхи земной коры.

В начале нашего века геологи, разобравшись в масштабах воздействия человека на природу, заговорили о переходе биосферы в ноосферу (область проявления разума) или в техносферу (область деятельности техники).

Казалось бы, основные открытия тут сделаны. Однако в 1924 году советский геолог Добровольский предложил выделить криосферу. Его поддержал Вернадский:

«Все же прав А. Добровольский, говоря о существовании на нашей планете криосферы — ледяной оболочки. Она сосредоточена в биосфере. Ее наиболее яркую форму дают подвижные снежные тучи и рассеянные на необозримом пространстве снежные тропосферы…

Снежные тучи опускаются в наши низины — на высотах… должны они преобладать. И можно рассматривать эти холодные пространства как сплошную ледяную или снежную оболочку в атмосфере».

В другой своей работе Вернадский, умевший с удивительной глубиной вскрывать самые различные проблемы многих наук, вновь обратился к идее криосферы. Он связал ее с великими оледенениями Земли: