Огонь под ногами

Летом 1971 года молодой геолог по имени Майк Вурхис вел изыскания в заросшей чертополохом местности на востоке Небраски недалеко от его родного городка Орчард. Проходя по дну глубокого оврага, он заметил что-то белевшее наверху в кустарнике и поднялся взглянуть. Там он увидел прекрасно сохранившийся череп молодого носорога, вымытый прошедшими недавно сильными дождями.

А в нескольких метрах от него, как оказалось, находилось самое необычное захоронение ископаемых остатков, когда-либо открытое в Северной Америке: высохший водоем, служивший общей могилой многим десяткам животных — носорогам, зебровидным лошадям, саблезубому оленю¹⁹⁴, верблюдам, черепахам. Все погибли в результате загадочного катаклизма чуть менее 12 миллионов лет назад, в период, известный в геологии как миоценовый. В те дни Небраска располагалась на обширной жаркой равнине, очень похожей на Серенгети в нынешней Африке. Животных нашли похороненными под вулканическим пеплом трехметровой толщины. Загадка заключалась в том, что в Небраске никогда не было никаких вулканов.

Сегодня открытое Вурхисом место называется Эшфоллским парком захоронений ископаемых животных. Здесь есть новый центр для посетителей и музей с хорошо про­думанными экспозициями по геологии Небраски и истории захоронений ископаемых животных. Центр включает лабораторию со стеклянной стеной, через которую посетители могут видеть палеонтологов, занятых очисткой скелетов. В то утро, когда я проходил мимо, в лаборатории в одиночестве работал веселый седоватый малый в синей спецовке, в котором я узнал Майка Вурхиса, теперь ведущего документальной программы «Горизонт» на Би-би-си. В Эшфоллском парке нет большого наплыва посетителей — он находится у черта на куличках, и Вурхис, похоже, был рад поводить меня по парку. Он провел меня на то место наверху шестиметрового откоса, где он обнаружил свою находку.

«Искать здесь кости было бессмысленным занятием, — весело начал он. — Но я-то костей не искал. В то время я собирался составить геологическую карту востока Небраски и, так сказать, просто бродил по окрестностям. Если бы я не поднялся по склону и если бы дождями не вымыло тот череп, то прошел бы мимо и всего этого никогда бы не нашли». Он жестом указал на крытый и огороженный участок, где ведутся основные раскопки. Там нашли лежавшие в беспорядке останки около двухсот животных.

Я спросил, в каком смысле он считает здешние места неподходящими для поисков костей. «Ну, если ищешь кости, то нужны обнажения пород. Вот почему большая часть палеонтологических раскопок ведется в жарких сухих местах. Не потому, что там больше костей. Просто там есть возможность их отыскать. А в таком окружении, — он широким жестом обводит безбрежную однообразную прерию, — не знаешь, где начать. Здесь, может быть, находится действительно великолепный материал, но на поверхности нет никаких подсказок, откуда начинать поиски».

Сначала считали, что животные были погребены живьем, и Вурхис в 1981 году в статье в National Geographic именно так и написал. «В статье место находок названо «Помпеями доисторических животных», — рассказывал он мне. — Названо неудачно, потому что вскоре мы поняли, что животные погибли не сразу. Все они страдали неким недугом, называемым гипертрофической пульмональной остеодистрофией¹⁹⁵, который возникает при вдыхании большого количества твердых абразивных частиц, а они, должно быть, вдыхали очень много, потому что на сотни миль вокруг слой пепла достигал толщины в несколько футов». Вурхис поднял комок сероватой глинистой породы и раскрошил ее мне в руку. Порошкообразная порода, но с острыми песчинками. «Гадкая штука, если приходится вдыхать, — продолжал он, — потому что очень тонкая, но к тому же довольно острая, режущая. Видимо, они приходили сюда на водопой, ища облегчения, а вместо этого в мучениях гибли. Пепел, видимо, погубил все. Похоронил под собой всю траву, покрыл каждый листок и превратил воду в негодную для питья бурую жижу. Совсем негодную».

В документальной программе «Горизонт» говорилось, что наличие такого количества пепла в Небраске явилось неожиданностью. На самом же деле о громадных залежах пепла в Небраске было известно давно. На протяжении почти сотни лет его добывали для изготовления хозяйственных чистящих порошков типа «Комет» или «Аякс». Но, как ни странно, никому не приходило в голову поинтересоваться, откуда взялся весь этот пепел.

«Неловко признаться, — смущенно улыбнулся Вурхис, — но я сам впервые подумал об этом, когда меня спросил об этом редактор National Geographic, и мне пришлось сознаться, что я не знаю. Никто не знал».

Вурхис разослал образцы коллегам во все западные штаты с просьбой сообщить, нет ли у них чего-нибудь похожего. Несколько месяцев спустя с ним связался геолог из Геологической службы Айдахо Билл Бонничсен и рассказал, что пепел соответствует вулканическим отложениям у местечка Бруно-Джарбридж на юго-западе Айдахо. Явлением, которое убило животных на равнинах Небрас­ки, было извержение вулкана невиданных ранее масштабов — такое, что покрыло трехметровым слоем пепла территорию на расстоянии за 1600 км от него, на западе Небраски. Оказалось, что под западной частью Соединенных Штатов находился гигантский магматический котел, колоссальный вулканический очаг, катастрофически извергавшийся примерно каждые шестьсот тысяч лет. Последнее такое извержение было чуть больше шестисот тысяч лет назад. Очаг остается на месте. Сегодня мы называем его Йеллоустонским национальным парком.

Мы поразительно мало знаем, что происходит у нас под ногами. Страшно подумать, что Форд стал производить автомобили, а Нобелевский комитет стал присуждать премии за долго до того, как мы узнали, что у Земли есть ядро. Да и идея, что материки плавают по поверхности, как листья кувшинок, стала общепризнанной меньше чем поколение назад. «Как ни странно, — писал Ричард Фейнман, — мы разбираемся в распределении вещества внутри Солнца куда лучше, чем во внутреннем строении Земли».

Расстояние от поверхности до центра Земли равно 6370 км, что не так уж много. Подсчитано, что если выкопать колодец до центра и бросить в него кирпич, то он долетит до дна всего за 45 минут (хотя в этой точке он будет невесомым, поскольку вся тяжесть Земли будет не внизу, а наверху и вокруг¹⁹⁶). Наши попытки продвинуться в направлении центра были поистине скромными. В Южной Африке один или два золотых рудника достигают глубины более 3 км, а глубина большинства шахт и рудников на Земле не превышает 400 м. Если бы планета была яблоком, мы бы даже не проткнули бы кожуру. На самом деле мы бы даже не приблизились к этому.

Чуть меньше ста лет назад самые осведомленные ученые умы знали о недрах Земли не намного больше шахтера —а именно, что на какое-то расстояние вы углубляе­тесь в грунт, а затем упираетесь в твердую породу, и на этом все. Затем в 1906 году ирландский геолог Р.Д. Олдхэм, изучая сейсмограммы землетрясения в Гватемале, заметил, что отдельные ударные волны проникали до определенной точки глубоко в Землю, а потом отражались под углом, словно встречали какое-то препятствие. Отсюда он сделал вывод, что Земля имеет ядро. Тремя годами позже хорватский сейсмолог Андрей Мохоровичич изучал диаграммы землетрясения в Загребе и отметил подобное необычное отклонение, но на меньшей глубине. Он открыл границу между корой и слоем непосредственно под ней, мантией. С тех пор эта зона известна как поверхность Мохоровичича, или, для краткости, Мохо.

Так мы начинали получать смутное представление о слоистом внутреннем строении Земли — правда, действительно весьма смутное. Только в 1936 году датчанка Инге Леманн, изучая сейсмограммы землетрясений в Новой Зеландии, обнаружила, что существует два ядра: внутреннее, которое мы ныне считаем твердым, и внешнее (то самое, что обнаружил Олдхэм), которое считается жидким и, как полагают, является очагом магнетизма.

Как раз примерно в то время, когда Леманн, изучая сейсмические волны при землетрясениях, уточняла наши начальные представления о внутреннем строении Земли, двое геологов из компании «Калтекс» в Калифорнии разрабатывали способ сравнивать одно землетрясение с другим. Это были Чарлз Рихтер и Бено Гутенберг, хотя по причинам, не имеющим никакого отношения к справедливости, шкала почти сразу стала известна по имени одного Рихтера. (Рихтер тоже здесь был ни при чем. Будучи скромным человеком, он никогда не называл шкалу своим именем и всегда ссылался на нее как на «шкалу магнитуд».)

Не связанные с естественными науками люди в большинстве своем имеют неверное представление о шкале Рихтера, хотя теперь посетители, возможно, чуть реже просят показать знаменитую шкалу Рихтера, полагая ее чем­то вроде линейки. Разумеется, шкала — это скорее понятие, чем вещь, произвольная мера колебаний Земли, основанная на измерениях, сделанных на поверхности. Она возрастает экспоненциально, так что землетрясение магнитудой 7,3 в 32 раза мощнее, чем землетрясение магнитудой 6,3, и в 1000 раз мощнее, чем 5,3¹⁹⁷.

По крайней мере, теоретически у землетрясений не бывает верхней границы, и уж коли так, то и нижней. Шкала просто служит мерой силы, но ничего не говорит о разрушениях. Землетрясение магнитудой 7 глубоко в мантии — скажем, на глубине 650 км, — возможно, не причинит никаких разрушений на поверхности, тогда как значительно более слабое, но на глубине 6—7 км, может вызвать огромные разрушения. Многое также зависит от характера залегания пород, продолжительности землетрясений, частоты и серьезности толчков, следующих за главным толчком, и от физического состояния пораженной землетрясением территории. Из всего этого вытекает, что самыми страшными не обязательно бывают самые сильные землетрясения, хотя сила, несомненно, значит очень много.

Крупнейшим землетрясением (в зависимости от источника, на который полагаются) после создания шкалы было или землетрясение, случившееся в марте 1964 года в заливе Принца Вильяма на Аляске, которое оценивали магнитудой 9,2, или то, что произошло в 1960 году в Тихом океане у побережья Чили, которому первоначально приписали магнитуду 8,6 балла, но позднее некоторые авторитетные органы (включая Геологическую службу США) пересмотрели ее в сторону повышения до поистине импозантной цифры в 9,5. Как вы теперь понимаете, измерение землетрясений не всегда отличается точностью, особенно когда приходится оценивать данные, полученные из отдаленных мест. Во всяком случае, оба землетрясения были чудовищными. Землетрясение 1960 года не только произвело обширные разрушения вдоль всего южно-американ­ского побережья, но и вызвало гигантское цунами, которое прокатилось почти 10 тысяч миль по Тихому океану и смыло значительную часть городка Хило на Гавайских островах, где было уничтожено пятьсот зданий и погибло 60 человек. Еще больше жертв унесли волны в Японии и на Филиппинах.

Однако что касается в чистом виде разрушений, то, пожалуй, самым значительным землетрясением за весь период письменной истории было землетрясение, поразившее — и, по существу, полностью разрушившее — Лиссабон, столицу Португалии, в день Всех Святых (1 ноября) 1755 года. Как раз перед 10 часами утра город потряс косой удар, по нынешним оценкам, силой 9,0 баллов; дикая тряска продолжалась целых 7 минут. Сила толчков была такова, что вода отхлынула из порта и вернулась волной высотой более 15 метров, еще больше усугубив разрушения. Когда наконец тряска прекратилась, оставшиеся в живых получили всего три минуты покоя, после чего последовал второй удар, лишь чуть слабее предыдущего. В итоге погибло 60 тысяч человек, и практически все здания на много миль вокруг превратились в руины. Для сравнения: землетрясение в Сан-Франциско 1906 года, оценивающееся по шкале Рихтера в 7,8 балла, продолжалось менее 30 секунд.

Землетрясения — явления довольно обычные. Ежедневно где-нибудь в мире происходит пара землетрясений силой 2 балла и больше — достаточных, чтобы находящиеся поблизости получили приличную встряску¹⁹⁸. Хотя землетрясения имеют тенденцию группироваться в определенных местах — особенно в поясе, окружающем Тихий океан, — они случаются почти всюду. В Соединенных Штатах только Флорида, восток Техаса да северная часть Среднего Запада — пока что — почти полностью от них избавлены. В Новой Англии за последние 200 лет было 2 землетрясения силой 6,0 баллов или больше. В апреле

2002 года этот район пережил землетрясение силой 5,1 балла близ озера Чемплейн на границе штатов Нью-Йорк и Вермонт, причинившее множество разрушений местного характера, когда (могу засвидетельствовать) даже в Нью-Гемпшире картины падали со стен, а дети с кроваток.

Самыми распространенными типами землетрясений являются те, что возникают в местах встречи двух тектонических плит, как в Калифорнии вдоль разлома Сан-Андреас. По мере того как плиты напирают друг на друга, давление нарастает, пока одна или другая не уступит. Вообще говоря, чем дольше интервал между землетрясениями, тем сильнее сдерживаемое давление и тем больше вероятность, что встряска будет действительно сильной. Особая причина для беспокойства есть у Токио, про который Билл Макгуайр¹⁹⁹, специалист по стихийным бедствиям из Лондонского университетского колледжа, говорит, что это «город, ожидающий гибели» (слоган, который вряд ли найдешь на туристских листовках). Токио стоит на стыке трех тектонических плит, к тому же в стране, уже известной своей сейсмической нестабильностью. Как помните, в 1995 году город Кобэ, находящийся почти в 500 км к востоку от столицы, поразило землетрясение силой 7,2 балла. Тогда погибло 6394 человека, аущерб оценивался в 99 млрд долларов. Но это ничто — ну, или, скажем, относительно немного — в сравнении с тем, что может ожидать Токио.

Токио уже пострадал от одного из самых разрушительных землетрясений нашего времени. 1 сентября 1923 года как раз перед полуднем город подвергся землетрясению, более чем в 10 раз превосходившему землетрясение в Кобэ. Погибло 200 тысяч человек. С тех пор в Токио наблюдается смешанное со страхом спокойствие; а напряжение под поверхностью уже 80 лет нарастает. В конечном счете оно обязательно вырвется наружу. В 1923 году население Токио составляло около 3 миллионов человек. Сегодня оно приближается к тридцати милли­онам. Никто не собирается строить прогнозы, сколько людей может погибнуть, но оценка возможных экономических потерь достигает 7 трлн долларов.

Еще более тревожные сигналы, из-за своей необъяснимости и непредсказуемости, подают редкие толчки, известные как внутриплитные землетрясения. Они происходят далеко от краев плит, что делает их совершенно непрогнозируемыми. Поскольку они зарождаются на куда более значительной глубине, им свойственно распространяться на более обширные области. Наиболее известной из когда-либо поразивших территорию Соединенных Штатов была серия из трех таких толчков в Нью-Мадриде, штат Миссури, зимой 1811—1812 годов. Неожиданности начались сразу после полуночи 16 декабря, когда людей сначала разбудил рев напуганного до смерти скота (беспокойное поведение животных перед землетрясениями — это не бабушкины сказки, а установленный, хотя и непонятный факт), а затем из недр земли раздался могучий разрывающий душу гул. Выбегавшие из домов обитатели городка увидели, как земля перекатывается метровыми волнами, обнажая трещины в несколько метров глубиной. Воздух наполнился едким запахом серы. Тряска продолжалась 4 минуты, вызывая обычные для таких случаев разрушения. Среди свидетелей был случайно оказавшийся там художник Джон Джеймс Одюбон²⁰⁰. Землетрясение распространялось вширь так активно, что разрушило дымовые трубы в Цинциннати на расстоянии 600 км, и, согласно по крайней мере одному описанию, «повредило суда в гаванях восточного побережья и... даже повалило строительные леса вокруг Капитолия в Вашингтоне, округ Колумбия». 23 января и 4 февраля последовали дальнейшие землетрясения сравнимой силы. С тех пор в Нью-Мадриде спокойно — неудивительно, потому что такого рода эпизоды никогда не повторяются в одном и том же месте. Насколько известно, такой удар так же непредсказуем, как удар молнии. Следующий может произойти под Чикаго, или под Парижем, или Киншасой. Никто не может даже предположить, что служит причиной этих огромных разрывов в середине плит? Что-то происходящее в недрах Земли. Больше об этом мы ничего не знаем.

К 1960-м годам ученые были изрядно разочарованы собственным невежеством относительно устройства земных недр, чтобы попытаться что-то предпринять. В частности, возникла мысль пробурить со дна океана (земная кора на материках слишком толстая) скважину до поверхности Мохо и достать кусочек мантии Земли, чтобы на досуге не спеша его изучить. Думали, что если разобраться в свойствах пород в недрах Земли, можно приблизиться к пониманию их взаимодействия и тем самым, возможно, научиться предсказывать землетрясения и другие нежелательные явления.

Проект почти сразу окрестили Mohole²⁰¹, и он потерпел практически полный провал. План состоял в том, чтобы опустить бур на глубину 4 тысячи метров в Тихом океане у побережья Мексики и пробурить 5 тысяч метров породы в сравнительно тонкой земной коре. Бурить с корабля в открытом море, по словам одного океанографа, «все равно что спагетиной пытаться просверлить дырку в тротуаре Нью-Йорка с высоты Эмпайр стейт билдинг».Каждая попытка заканчивалась неудачей. Самая большая глубина, которую прошел бур, составила всего 180 метров. Так что Mohole стали называть No Hole²⁰². В 1966 году из-за непрерывно возрастающих расходов и отсутствия результатов у Конгресса лопнуло терпение и он закрыл проект.

Четыре года спустя попытать счастья на суше решили советские ученые. Они выбрали место на Кольском полуострове недалеко от финской границы и принялись за работу, надеясь пробурить скважину на глубину 15 км. Работа оказалась тяжелее, чем ожидалось, но советские ученые отличались похвальным упорством. Когда на­ конец через 12 лет они оставили это занятие, было пробурено 12 262 метра. Принимая во внимание, что земная кора составляет лишь около 0,3 % объема планеты и что Кольская скважина не прошла даже трети толщины коры, мы вряд ли можем заявлять о покорении недр.

Но даже при этих скромных размерах скважины почти все их открытия удивили исследователей. Изучение сейсмических волн привело ученых к прогнозу, причем довольно уверенному, что до глубины 4700 метров они встретят осадочные породы, далее последует 2300 метров гранита, а ниже пойдет базальт. Фактически слой осадочных пород был наполовину глубже ожидавшегося, а базальтового слоя совсем не обнаружили. Более того, там, внизу, оказалось значительно жарче, чем ожидалось; на глубине 10 тысяч метров температура достигала 180 градусов по Цельсию — почти в два раза выше предсказывавшейся. Но самым удивительным было то, что порода на глубине была пропитана водой — это вообще считалось невероятным.

Поскольку мы не можем заглянуть внутрь Земли, чтобы узнать, что там находится, приходится прибегать к другим способам, большей частью изучать свойства волн, проходящих через недра. Кое-что можно узнать о мантии по образованиям, называемым кимберлитовыми трубками, в которых формируются алмазы. Происходит следующее: глубоко в недрах Земли случается взрыв, который со сверхзвуковой скоростью выбрасывает на поверхность, по существу, заряд магмы. Явление это абсолютно непредсказуемое. Кимберлитовая трубка может вырваться наружу у вас во дворе, когда вы заняты чтением этой книги. Поскольку они вырываются с такой большой глубины — до 200 км, — кимберлитовые трубки выносят на поверхность такие вещества, которые обычно не найдешь на поверхности или вблизи нее: породу, называемую перидотитом, кристаллы оливина и — лишь изредка, в одной трубке из ста, — алмазы. С кимберлитовыми выбросами выходит много углерода, но большая его часть испаряется или превращается в графит. Только время от времени необходимая масса его выбрасывается в сочетании с нужной скоростью и временем остывания, что приводит к образованию алмазов. Именно такие трубки превратили Иоганнесбург в богатейший мировой алмазный центр. Однако могут существовать другие, еще более крупные трубки, о которых мы не знаем. Геологам известно, что где-то по соседству с северо-восточной частью Индианы имеются свидетельства существования трубки или группы трубок, которые могут быть поистине колоссальными. В разбросанных по всему району местах находили алмазы до 20 карат и даже больше. Но никто не обнаружил их источник. Как отмечает Джон Макфи²⁰³, он может быть похоронен под ледниковыми отложениями, наподобие мэнсонского кратера в Айове, или находится под Великими озерами.

Итак, что мы знаем о недрах Земли? Очень мало. В целом ученые сходятся во мнении, что мир под нами состоит из четырех слоев — твердой внешней коры, мантии из горячей вязкой породы, жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра*.

* (Для тех, кто жаждет более подробно представить картину земных глубин, приводим приблизительные размеры разных слоев. От 0 до 40 км — земная кора. От 40 до 400 км — верхняя мантия. От 400 до 650 км — промежуточная зона между верхней и нижней мантиями. От 650 до 2700 км — нижняя мантия. От 2700 до 2890 км — слой «D». От 2890 до 5150 км — внешнее ядро, а от 5150 до 6370 км — внутреннее ядро.)

Известно, что на поверхности преобладают силикаты; они относительно легкие и их недостаточно, чтобы обеспечить наблюдаемую среднюю плотность Земли в целом. Следовательно, внутри должно находиться более тяжелое вещество. Известно, что для образования нашего магнитного поля где-то внутри должен существовать плотный пояс металлических элементов в жидком состоянии. Это то, что является общепризнанным. Но почти все сверх того — как взаимодействуют слои, что определяет их поведение, как они поведут себя в будущем — представляется по крайней мере неопределенным, а чаще крайне неопределенным.

Даже видимая нами часть земного шара — кора, и та является предметом довольно громких споров. Почти во всех трудах по геологии говорится, что земная кора достигает от 5 до 10 км под океанами, около 40 км под материками и 65—95 км под крупными горными цепями, но в рамках этих обобщенных данных наблюдается множество озадачивающих отклонений. Кора под горами Сьерра-Невады, например, имеет толщину всего 30—40 км, и никто не знает почему. По всем законам геофизики Сьерра-Невада должна опускаться, словно уходить в зыбучий песок. (Некоторые считают, что, возможно, так оно и есть.)

Как и когда Земля обрела свою кору — вопрос, разделяющий геологов на два больших лагеря: на тех, кто считает, что это произошло внезапно в начале истории Земли, и тех, кто считает, что это происходило постепенно и несколько позднее. Теорию раннего внезапного возникновения в начале 1960-х годов выдвинул Ричард Армстронг из Йельского университета, посвятивший остаток своей научной деятельности борьбе с теми, кто не был с ним согласен. Он умер от рака в 1991 году, но незадолго до смерти «разразился бранью в адрес своих критиков на страницах австралийского геологического журнала, обвинив их в увековечивании вымыслов», писал о нем журнал Earth («Земля») в 1998 году. «Он умер озлобленным», — рассказывал один из его коллег.

Кора и часть наружной мантии вместе называются литосферой (от греческого «lithos», означающего «камень»), которая, в свою очередь, плавает на слое более мягкой породы, называемом астеносферой (от греческих слов, означающих «лишенный силы»). Но подобные термины никогда полностью не отвечают смыслу. Например, говорить, что литосфера плавает на поверхности астеносферы, — значит подразумевать определенную степень плавучести, что не совсем правильно. Подобным же образом неправильно представлять горные породы текучими, наподобие жидкостей на поверхности. Горные породы являются текучими, но лишь в том смысле, в каком текуче стекло. Этого, может быть, не видно глазом, но все стекло на Земле под неослабным влиянием силы тяжести стекает книзу. Выньте из рамы очень старое стекло в окне европейского собора, и оно окажется заметно толще внизу, чем вверху. Вот о такой «текучести» мы ведем речь. Часовая стрелка движется в десять тысяч раз быстрее «текучих» пород мантии.

Движения происходят не только по горизонтали, как перемещаются земные плиты по поверхности, но также вверх и вниз, как поднимаются и опускаются горные породы в вихревом процессе, известном как конвекция. Конвекцию как процесс впервые ввел в оборот эксцентричный граф фон Румфорд в конце восемнадцатого века. Шестьдесят лет спустя английский приходской священник Осмонд Фишер высказал предположение, что содержимое земных недр вполне может быть достаточно текучим, чтобы перемещаться. Но прошло очень много времени, прежде чем его идея обрела поддержку.

Примерно в 1970 году геофизики испытали изрядное потрясение, осознав, что там, внутри, происходят бурные, беспорядочные процессы. Как пишет в своей книге «Нагая Земля: Новая геофизика» Шавна Фогель²⁰⁴: «Было похоже на то, будто ученые десятки лет изучали земную атмосферу — тропосферу, стратосферу и так далее, — а потом вдруг узнали о ветре».

С тех пор не утихают споры вокруг того, какой глубины достигает процесс конвекции. Одни говорят, что он начинается на глубине 650 км, другие — глубже 3 тысяч км. Проблема, как заметил Джеймс Трефил, заключается в том, что «имеются две группы данных из двух разных дисциплин, которые невозможно примирить». Геохимики говорят, что некоторые элементы не могут попасть на поверхность планеты из верхней мантии, а должны подняться из более глубоких недр Земли. Поэтому вещества верхней и нижней мантий должны, по крайней мере, периодически смешиваться. Сейсмологи же говорят, что этот тезис не находит подтверждений.

Итак, можно лишь утверждать, что, двигаясь к центру Земли, в какой-то не совсем определенный момент мы покидаем астеносферу и погружаемся в чистую мантию. Если учесть, что мантия составляет 82 % объема Земли и 65 % ее массы, она не удостаивается излишнего внимания, главным образом потому, что интерес ученых, да и вообще читателей лежит либо гораздо глубже (как в случае с магнетизмом), либо ближе к поверхности (землетрясения). Известно, что до глубины примерно 150 км в составе мантии преобладает вид горной породы, известной как перидотит, но чем заполнены остальные 2650 км, точно не известно. Согласно сообщению в журнале Nature, не похоже, чтобы это был перидотит. Ничего больше нам не известно²⁰⁵.

Ниже мантии находятся два ядра — твердое внутреннее и жидкое внешнее. Не приходится и говорить, что наши представления о природе этих ядер носят косвенный характер, однако ученые способны сделать некоторые обоснованные предположения. Им известно, что давление в центре Земли весьма высоко — примерно в три с лишним миллиона раз больше, чем на поверхности, — достаточно, чтобы сделать любую породу твердой. Из истории Земли (а также по косвенным признакам) известно, что внутреннее ядро очень хорошо держит тепло. Хотя это лишь чуть более чем предположение, считается, что за четыре с лишним миллиарда лет температура ядра упала не больше чем на 110 градусов Цельсия. Никто точно не знает, насколько горячим является ядро Земли, но оценки колеблются от 4000 до более 7000 градусов Цельсия — это почти так же горячо, как на поверхности Солнца.

Внешнее ядро во многих отношениях изучено еще меньше, хотя все сходятся во мнении, что оно жидкое и что там находится источник магнетизма. В 1949 году Э.С.Буллард из Кембриджского университета выдвинул теорию, согласно которой эта жидкая часть земного ядра вращается таким образом, что, по существу, превращает его в электродвигатель, создающий магнитное поле Земли. Предполагается, что конвекционные потоки жидкости внутри Земли создают эффект наподобие тока в проводах. Что именно происходит — неизвестно, но довольно определенно полагают, что это связано с вращением ядра и с тем фактом, что оно жидкое²⁰⁶. Тела, не имеющие жидкого ядра, например Луна и Марс, магнетизмом не обладают.

Известно, что напряженность магнитного поля Земли время от времени меняется: в эпоху динозавров она была в 3 раза выше, чем теперь. Также известно, что в среднем примерно каждые 500 тысяч лет оно меняет полярность, хотя за этим средним скрывается чудовищная степень непредсказуемости. Последняя перемена имела место около 750 тысяч лет назад. Иногда полярность остается неизменной миллионы лет — похоже, самый продолжительный промежуток составлял 37 миллионов лет, — а в другое время полярность менялась всего через 20 тысяч лет. Всего за последние 100 миллионов лет она менялась около 200 раз, и у нас фактически нет никакого представления почему. Факт этот назван «самым большим остающимся без ответа вопросом в геофизической науке».

Возможно, как раз в наши дни мы переживаем смену полярности. Магнитное поле только за последнее столетие ослабло примерно на шесть процентов. Всякое ослабление магнетизма, скорее всего, плохая новость, потому что магнетизм кроме крепления записок к холодильникам и надежной работы компасов играет важнейшую роль в поддержании нашей жизни. Во Вселенной полно опасных космических лучей, которые, не будь магнитной защиты, пронзали бы наши тела, превращая большинство наших ДНК в негодные лоскутья. Когда действует магнитное поле, эти лучи надежно отгоняются от поверхности Земли и собираются в стадо в двух зонах околоземного пространства, названных поясами Ван Аллена. Они также взаимодействуют с частицами в верхних слоях атмосферы, создавая чарующие световые завесы, известные как полярные сияния²⁰⁷.

Наша неосведомленность в значительной мере объясняется тем, что ученые традиционно мало заботились о согласованности исследований того, что происходит на поверхности Земли и в ее недрах. Как пишет Шавна Фогель: «Геологи и геофизики редко посещают одни и те же конференции или работают над общими проблемами».

Пожалуй, ничто лучше не свидетельствует о нашем неадекватном понимании динамики происходящих в недрах Земли процессов, как тот факт, что, вырываясь наружу, они застают нас врасплох, и трудно припомнить более подходящий пример ограниченности нашего понимания, чем извержение вулкана Сент-Хеленс в штате Вашингтон в 1980 году.

К тому времени 48 штатов не видели извержений вулканов больше 65 лет. Поэтому большинство вулканологов, находившихся на государственной службе, призванных следить за Сент-Хеленсом и предсказывать ее поведение, были знакомы только с действующими вулканами на Гавайях, а они, как оказалось, были совсем другого типа.

Угрожающий гул появился на Сент-Хеленсе 20 марта. В течение недели он стал извергать магму до 100 раз за день, хотя и в умеренных количествах, и непрерывно сотрясался землетрясениями. Людей эвакуировали на считавшееся безопасным расстояние в 13 км. По мере на­растания подземного гула Сент-Хеленс становился достопримечательностью для туристов со всего мира. В газетах ежедневно публиковались советы о лучших местах для обзора. К вершине на вертолетах то и дело летали телевизионные съемочные группы, встречались даже карабкавшиеся по склонам люди. Был день, когда над вершиной кружили более 70 вертолетов и легких самолетов. Однако шли дни, а рокот не перерастал во что-нибудь более эффектное, люди теряли терпение, все пришли к выводу, что вулкан в конечном счете не взорвется.

19 апреля северный склон вулкана начал заметно вздуваться. Удивительно, что никто из занимавших ответственное положение не увидел в этом явной угрозы бокового взрыва. Сейсмологи в своих заключениях твердо опирались на поведение гавайских вулканов, у которых не бывает боковых взрывов. Чуть ли не единственным лицом, считавшим, что может произойти нечто действительно опасное, был профессор геологии Джек Хайд из местного колледжа в Такома. Он указывал, что у Сент-Хеленса не было открытого выходного отверстия, как у гавайских вулканов, так что любое нараставшее внутри давление обязательно должно было вырваться наружу бурно и, возможно, катастрофически. Однако Хайд не состоял в официально созданной группе, и на его замечания мало кто обратил внимание.

Все мы знаем, что произошло потом. В 8.32 утра в воскресенье, 18мая, северный склон вулкана рухнул, образовав чудовищную лавину грязи и камней, мчавшуюся по склону со скоростью почти 250 км/ч. Это был самый большой оползень в человеческой истории, несший в себе достаточно материала, чтобы целиком похоронить Манхэттен на глубине 120 метров. Минутой позже склон тяжело осел, и Сент-Хеленс взорвался с силой 500 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму, выбрасывая смертоносное горячее облако со скоростью до 1050 км/ч — понятно, никому из находившихся поблизости невозможно было его обогнать. Многие люди, ко­торые считали, что находятся в безопасных местах, оказались застигнутыми врасплох, часто даже далеко за пределами видимости вулкана. Погибло 57 человек. Двадцать три тела так и не нашли. Жертв было бы намного больше, если бы взрыв произошел не в воскресенье. В рабочие дни в смертельно опасной зоне находилось бы много лесорубов. Некоторые люди погибли в 30 км от вулкана.

Больше всех в тот день повезло аспиранту Гарри Гликену. Ему был поручен наблюдательный пост в 9 км от горы, но на 18 мая его вызвали на собеседование в связи с назначением на работу, так что накануне извержения он уехал в Калифорнию. Его место занял Дэвид Джонсон. Джонсон первым сообщил об извержении вулкана и спустя несколько мгновений погиб. Его тело так и не нашли. Везение Гликена было, увы, недолговечным. 11 лет спустя он оказался в числе 43 ученых и журналистов, роковым образом попавших под смертельный выброс раскаленного пепла, газов и расплавленной породы — известный как пирокластический поток — на вулкане Унзен в Японии. Там ошибки привели к еще одному неверному прогнозу извержения вулкана.

Вулканологи могут быть, а могут и не быть самыми плохими предсказателями среди ученых, но они, несомненно, хуже всех в мире понимают, насколько плохими могут быть их предсказания²⁰⁸. Менее чем через 2 года после несчастья на горе Унзен еще одна группа исследователей вулканов во главе со Стэнли Уильямсом из Аризонского университета спустилась через край кратера действующего вулкана Галерас в Колумбии. Несмотря на смертельные случаи в предыдущие годы, только на двух из шестнадцати участников группы Уильямса были каски и другое защитное снаряжение. Внезапно началось извержение, погибли 6 ученых и 3 присоединившихся к ним туристов и серьезно пострадали еще несколько участников, в том числе сам Уильямс.

В своей удивительно несамокритичной книге, озаглавленной «Уцелевшие на Галерас», Уильяме писал, что «только удивленно качал головой», узнав впоследствии, что его коллеги-вулканологи поговаривали, что он якобы упустил из виду или игнорировал важные сейсмические сигналы и действовал опрометчиво. «Легко язвить задним числом, применяя современные знания к событиям 1993 года», — писал он. Он считал, что самой большой его виной был неудачный выбор времени, когда Галерас, «как это свойственно силам природы, вел себя своенравно. Я был обманут и за это беру на себя ответственность. Но я не чувствую за собой вины за гибель своих коллег. Вины здесь нет. Было только извержение».

Но вернемся в Вашингтон. Вулкан Сент-Хеленс потерял 400 метров вершины, было уничтожено 600 км² лесов. Унесенных взрывом лесоматериалов хватило бы для строительства 150 тысяч домов (по некоторым данным, 300 тысяч). Ущерб оценивался в 2,7 миллиарда долларов. Менее чем за 10 минут гигантский столб дыма и пепла поднялся на высоту 18 тысяч метров. С летевшего в 48 км самолета сообщили, что его забросало камнями.

Через полтора часа после взрыва пепел посыпался на Якиму штат Вашингтон, городок с населением 50 тысяч жителей примерно в 130 км от вулкана. Как и следовало ожидать, день превратился в ночь, пепел проникал всюду, забивал двигатели, генераторы и электропереключатели, он душил пешеходов, засорял очистительные системы и вообще привел к полной остановке жизни. Аэропорт и магистрали, ведущие в город, перестали функционировать.

Заметим, что все это происходило с подветренной стороны от вулкана, угрожающе грохотавшего на протяжении 2 месяцев. Тем не менее в Якиме не было принято никаких чрезвычайных мер. Две городские аварийные радиосистемы, которые полагалось включить в критический момент, не вышли в эфир, потому что «дежуривший утром в воскресенье персонал не знал, как ими пользоваться». Три дня Якима была парализована и отрезана от мира, аэропорт закрыт, подъездные пути непроходимы. В результате извержения вулкана Сент-Хеленс на город выпало чуть более 1,5 сантиметра пепла. Пожалуйста, держите это в памяти, когда мы станем строить предположения о том, что будет в случае извержения в Йеллоустоне.

Date: 2015-08-24; view: 264; Нарушение авторских прав