Взламывая планету Земля - Том Джексон

Гарри Хесс рассказывает об основах тектоники плит, чтобы объяснить, почему поверхность Земли постоянно меняется.

У теории дрейфа материков появлялось все больше и больше подтверждений. Одним из самых убедительных был палеомагнетизм, то есть свойство горных пород намагничиваться под действием магнитного поля Земли в период своего формирования, хотя с того времени они сместились. Это стало доказательством, что породы и сформированные из них континенты «блуждают» по поверхности Земли. Но вопрос «каким образом?» пока оставался без ответа.

Спрединг морского дна

Решающий прорыв в развитии теории тектоники плит (тектоника означает «строение») случился в 1960 году. Американский геолог Гарри Хесс, у которого благодаря прочной связи с флотом США был неограниченный доступ к исследованиям океанического дна, предположил, что в области срединно-океанических хребтов формируется новая океаническая кора. На самом деле это трещины в земной коре, которые заполняет магма, и таким образом формируется новое базальтовое дно. Магма поднимается вверх за счет конвекционных потоков в мантии – Земля внутри как будто медленно кипит, – еще больше раздвигает трещины, медленно, но верно дно расширяется, все дальше отодвигая берега океана друг от друга. В прошлом трансатлантические кабели, проложенные по дну океана, порвались именно по этой причине. Хесс и другие ученые позже доказали, что дно Атлантического океана растягивается на 2,5 см в год.

Теория тектоники плит не только подтверждает теорию дрейфа материков, но также показывает, как формируются крупные черты рельефа поверхности, такие как горы, вулканы и океанические желоба. Земная кора разделена на тектонические плиты. Срединно-океанические хребты формируют зоны расхождения плит – здесь образуется новая кора. Есть также зоны, где плиты сходятся, одна находит на другую, пока не расплавится и не станет частью мантии. Это территории, подверженные разрушительным землетрясениям (когда плиты истираются друг о друга), а также зоны расположения вулканов с выходящей на поверхность магмой. Тихий океан, сужающийся из-за спрединга Атлантического, окружен границами, которые образуют Тихоокеанское огненное кольцо – самую вулканогенную область на Земле.

Внутренний жар Земли запускает процесс движения плит и материков.

Марианская впадина

За всю историю человечество отправило больше людей в космос, чем в бездну Челленджера, самую глубокую точку Марианской впадины и океана. В 1960 году туда спустились первые люди в уникальном аппарате под названием батискаф.

Длина «Триеста» составляла 15 м. Главный резервуар вмещал в себя 85 000 литров топлива. С каждой стороны предусмотрены водяные балластные цистерны – для сохранения равновесия. Железный груз был сброшен из конусов, расположенных по обе стороны кабины экипажа, ширина которой была 2,16 м.

Батискаф, в отличие от подводной лодки, не имеет двигателя. Он погружается в воду и опускается вниз до самого дна. Батискаф, используемый в экспедиции 1960 года, назывался «Триест». Он был сконструирован швейцарским ученым Огюстом Пиккаром в Триесте (Италия), а управлял батискафом его сын Жак. Батискаф был собственностью ВМС США, в команде также был лейтенант Дон Уолш. Они сидели в гондоле, которая висела под огромным резервуаром с топливом. Резервуар играл роль поплавка, а нагруженный железным балластом «Триест» погружался на глубину.

Лейтенант ВМФ Дон Уолш (слева) и швейцарский ученый Жак Пиккар готовят батискаф к рекордному погружению.

23 января 1960 года «Триест» погрузился в океан. Спуск занял 5 часов, но на дне (10 916 м) Уолш и Пиккар едва провели 20 минут, а затем сбросили балласт, и началось трехчасовое путешествие наверх. Они планировали провести на дне больше времени, но из-за треснувшего внешнего иллюминатора они предусмотрительно решили вернуться на поверхность раньше. Давление воды на глубине более чем в тысячу раз превышает давление на поверхности.

Метеориты

В честь Юджина Шумейкера, основателя астрогеологии, названы астероид, комета и даже космический корабль. Его научная деятельность началась с исследования загадочного кратера в Аризонской пустыне.

Место, открытое Юджином Шумейкером, теперь известно как Метеоритный кратер.

Астрогеология сопоставляет данные о породах планет Солнечной системы, Луны и других космических объектов с тем, что уже известно о Земле. Таким образом ученые узнают их историю. Шумейкеру удалось найти убедительную связь между всеми породами Солнечной системы благодаря открытию кратера в центральной части Аризоны, который потом стал называться кратером Бэрринджера. Одни исследователи до Шумейкера считали кратер остатками вулкана, другие предполагали, что кратер возник из-за падения метеорита – каменной глыбы из космоса. В 1960 году Шумейкер, к своему удивлению, обнаружил в кратере кремнезем, минерал, который он раньше встречал только на полигонах, где проводили испытания ядерной бомбы. Он не мог возникнуть за счет естественных вулканических сил, только за счет энергии от удара метеорита. Шумейкер предоставил первое доказательство, что на Землю могут падать крупные метеориты со строением и составом, как у земных пород. То, что мы видим здесь на Земле, мы увидим и в космосе.

Колебания магнитного поля Земли

Палеомагнетизм как научная область возник в начале XX века, когда геологи заметили, что некоторые горные породы в конкретной области были намагничены в направлении, противоположном магнитному полю Земли.

Магнитометры измеряют силу и полярность магнитного поля. Специальные магнитометры тянули по дну, чтобы определить изменения полярности магнитных частиц, застывших внутри.

Палеомагнитные исследования были сосредоточены на составлении схемы движения континентов в течение разных геологических эпох. К концу 1960-х годов накопилось достаточно доказательств, что в прошлом магнитное поле Земли не раз меняло свою полярность. Если бы в далеком прошлом существовали компасы, то в определенные периоды истории Земли они бы указывали на юг. Намагниченные вулканические породы сохраняют следы магнитного поля Земли, то есть каким оно было в период их остывания. В ходе исследований спрединга морского дна как части теории тектоники плит стало очевидно, что магнитное поле меняло свою полярность 181 раз за последние 83 млн лет, – и скоро это может случиться снова.