Под покровом мантии - Анатолий Малахов

Иногда исследователи сталкиваются с резко пониженной радиоактивностью. Долгое время ее причина оставалась непонятной, но потом удалось установить, что зоны пониженной радиоактивности возникают над нефтяными месторождениями. В теории процесса еще много неясного, но этот факт геологи-нефтяники используют для поисков скоплений нефти.

Ученые подсчитали, что именно радиоактивные элементы во многих случаях и обеспечивают тот огромный приток тепла, который идет из глубины Земли. Один грамм радия при своем излучении дает 200 калорий в час. Это огромная цифра, в особенности если учесть, что такое излучение происходит в масштабе всей Земли. Несколько меньшее количество тепла дают другие радиоактивные элементы — уран и торий, но и они в сумме производят большое количество тепла.

Японским вулканологам удалось установить, что во время извержения вулканов в составе газов содержится много продуктов распада радиоактивных веществ. Не исключена возможность, что отдельные магматические очаги вызваны выделением тепла в местах большой концентрации радия, урана, тория. Правда, некоторые геологи отрицают такую связь, но имеются данные, которые трудно опровергнуть.

А как распределены радий, уран, торий в глубинах Земли?

Некоторые исследователи утверждают, что под земной корой содержится пониженное количество радиоактивных элементов. Другие говорят, что в мантии Земли их столько же, сколько в коре.

Проверить, кто из них прав, можно только бурением. Когда мы получим образцы пород из разных зон мантии Земли, то и ответ будет достаточно ясный.

Известно, что много радиоактивных элементов содержится в зонах крупных разломов земной коры. Вот, например, канадские месторождения в районе Большого Медвежьего озера приурочены к таким разломам. Некоторые исследователи говорят, что связь радиоактивных элементов с разломами свидетельствует о том, что в мантии Земли имеется большое количество разнообразных радиоактивных элементов — урана, радия, тория; может быть, под земной корой их даже больше.

Радиоактивные сигналы, идущие из недр Земли, пока еще полностью не расшифрованы. Мы еще находимся в области гипотез, но уже сейчас радиоактивная информация, поступающая из недр Земли, дополняет те данные, которые мы кладем в основу изучения внутреннего строения нашей планеты.

Один из исследователей загадочного мира элементарных частиц, слагающих каждый атом, лауреат Ленинской премии, член-корреспондент Академии наук СССР Бруно Понтекорво, рассказывает об удивительных особенностях открытой им частички вещества, которая носит название нейтрино: «Представьте чугунную плиту, толщина которой в миллиард раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Так вот, нейтрино в своем движении не заметит этой плиты, оно пролетит через нее так, как будто здесь располагается не чугун, а абсолютная пустота».

Эта таинственная частичка, которую не может остановить даже чугунная плита такой чудовищной толщины, сейчас привлекает особое внимание ученых всего мира. Само собой разумеется, что, обладая такими особенностями, нейтрино находится среди элементарных частиц на особом счету. До того, как узнали о существовании нейтрино, самой маленькой из всех элементарных частиц считался электрон. Но нейтрино по меньшей мере в 500 раз меньше электрона. Еще в 30-х годах текущего столетия существование этой необычайной частицы было предсказано швейцарским физиком Паули. Он изучил так называемое явление бета-распада радиоактивных веществ, когда вещество испускает электроны или позитроны, а при этом теряется еще какая-то частица энергии. Паули предположил, что эта частица энергии улетает вместе с каким-то новым веществом, неизвестным пока науке. Это и было неуловимое нейтрино, которое Бруно Понтекорво все-таки «поймал», несмотря на его невероятную увертливость.

Не только Понтекорво, но и другие ученые, в частности американские физики Райнис и Коуэн, в одном из своих опытов подтвердили теоретические расчеты, по которым нейтрино в процессе, который может быть противопоставлен бета-распаду, должно поглощаться протоном, превращающимся в нейтрон. Эти исследования подтвердили наличие нейтрино.

Понтекорво доказал, что такой процесс можно предсказать: если в атомном реакторе нейтрино будет бомбардировать тонну водорода, ядром которого и является протон, то ежечасно в таком веществе будет примерно около ста превращений протона в нейтрон и в связи с этим поглощение нейтрино.

Ну и, конечно, когда существование нейтрино стало фактом, то оказалось, что все вещество космоса пронизывается этими частицами, летящими со скоростью света во всех направлениях.

Громадным источником нейтрино является наше Солнце. Оно испускает такое количество этих элементарных частиц, что, обладай мы каким-то особым зрением, увидели бы, как через нашу ладонь ежесекундно пролетают десятки миллиардов нейтрино.

Какое же количество этих частиц пронизывает всю Землю!

Естественно, что возникает мысль: нельзя ли посмотреть, какие процессы происходят при задержке нейтрино Землей и отдельными ее геосферами? Может быть, здесь мы получим какую-то новую информацию о глубинном строении планет? Может быть, на смену сейсмометрии планеты, на смену анализу всех колебаний Земли, возникающих при естественных и искусственных взрывах, придет нейтринная «сейсмометрия», если можно сочетать эти два, по существу, различных слова.

Такая нейтринная «сейсмометрия», по-видимому, дело уже недалекого будущего. Может быть, анализируя поведение нейтрино в различных геосферах, мы сможем узнать о состоянии вещества в мантии Земли и ее ядре. И в то же время поймем те геологические процессы, которые происходят в глубинных зонах нашей планеты.

Первые итоги

Что же приносит нам информация Земли? Как мы можем сегодня представить внутреннее состояние нашей планеты?

В магазинах подарков очень популярным сувениром является матрешка. Возьмешь, откроешь ее, а там другая матрешка, только немного поменьше. Достанешь ее, полюбуешься, откроешь, а там третья, четвертая, пятая, шестая. В конечном счете очень маленькая, почти незаметная матрешка, которая находится в самом центре игрушки.

Вот и нашу планету в какой-то мере можно сравнить с этой забавной русской игрушкой. Если бы можно было приподнять земную кору, то мы увидели бы мантию Земли. В какой-то мере мантия повторяет очертания и форму земной поверхности. Какой слой мантии мы ни вскрывали бы, он тоже чем-то подобен вышележащему, будет ли это слой Гуттенберга или Голицына. А приоткрыв покров мантии, мы увидели бы ядро Земли. И оно тоже должно копировать поверхностные слои. Внутри ядра лежит ядрышко, самая сокровенная часть нашей планеты.

Но Земля не матрешка, и открыть ее не так-то просто. Вот почему о внутренних геосферах мы знаем пока еще немного — только благодаря той разнообразной информации, которую любезно доставляет нам сама наша планета.

Много мыслей рождает шифр кода тяжести, когда мы взвешиваем поверхностную и внутреннюю зоны Земли. Магнитная информация принесла нам также целый ряд интересных фактов о внутреннем строении Земли. Но мы пока не умеем увязывать показание кода магнитной информации с данными кода тяжести и кода сейсмических волн. Это несмотря на то, что ряд дополнительных данных мы получили из анализа расчетных давлений в различных геосферах, из анализа блуждающих электрических токов.

Да, еще неполон код информации. Мы еще не научились обобщать сведения, расшифровывать радиоактивные сигналы. Мы только догадываемся о том, что может нам дать информация, которая будет получена от некоторых элементарных частичек типа нейтрино, пронизывающих всю Землю. Мы не научились расшифровывать другие виды информации и, вероятно, не все сигналы умеем ловить. Может быть, где-то рядом с нами находится ответ на вопросы о внутреннем строении Земли, о тех процессах, которые протекают в недрах нашей планеты, а мы пока проходим мимо этих сведений. Давно ли мы не замечали магнитных или радиоактивных сигналов, не умели их разгадывать!

Но многое сейчас уже ясно. Уже оставлена, как совершенно не научная, гипотеза о расплавленном слое, лежащем под земной корой. Эти представления, распространенные на заре развития нашей геологической науки, теперь уже, пожалуй, не поддерживаются никем из ученых, хотя, очень популярны среди неспециалистов.

Мы знаем, что и мантия и вещество, скрытое под ее покровом, находятся в необычном состоянии, неизвестном на поверхности Земли. Это состояние связано с огромными давлениями, существующими в недрах нашей планеты. Внутри Земли, по расчетным данным, благодаря возможным срывам электронных оболочек атомов вещество приобретает металлические свойства.

Но все эти заключения пока еще не подтверждены конкретными данными. Вывод напрашивается сам собой. Надо бурить! Надо проникнуть в вещество мантии Земли. Тогда рухнут многие гипотетические построения и человечество обогатится новыми фактами.