Технопарк юрского периода. Загадки эволюции

Гангнус Александр Александрович

Собственно, конвекция в жидком ядре и вращение внутреннего твердого шара в другом, жидком, и определяют преимущественное направление электронных вихрей в ядре, в результате которого получается привычный нам рисунок магнитного поля Земли.

Медленные колебания силы земного магнита можно объяснить, если, например, допустить, что меняется скорость вращения Земли вокруг оси. Все становится ясно: динамомашина сбавила обороты и магнитное поле убыло. Земля вращается то несколько быстрее, то медленнее, - это факт. Но вот переменность в направлении, в полярности магнитного диполя Земли. Как ее объяснить?

Сравнительно недавно ученые сумели разобраться с аналогичным явлением на Солнце. Там магнитное поле очень сложное, но в основе тоже есть некий магнит, диполь,

создающий основную часть межпланетного магнитного поля, в котором движутся все планеты, включая и нашу, и он тоже направлен то «нормально», то есть направление на северный магнитный полюс примерно параллельно нынешнему земному, то противоположно. Но это происходит значительно чаще, чем с земным диполем. За то время, что автор этой книги сознательно фиксирует события в солнечно-земной науке, солнечный магнит прошел два цикла. Дважды он был ориентирован «нормально» и дважды - противоположно. Это выглядит так, как будто некий магнит, спрятанный в недрах нашей звезды, вращается «вертикально», в меридиональной плоскости. «Северный» магнитный полюс Солнца постепенно становится южным в течение примерно одиннадцати лет и возвращается к первоначальному положению еще через одиннадцать. Так образуется зафиксированный и космическими наблюдениями, и в разных процессах на Земле 22-летний цикл солнечной активности.

Но как бы ни объяснили в конце концов 22-летний солнечный цикл, он слишком не похож на процесс переполю-совки земного магнита. И прежде всего несходство в том, что солнечный диполь не ослабевает и не выключается совсем, а земной и ослабевает и выключается. Почему же происходят инверсии магнитного поля Земли, куда оно девается в «нуль-моменты»?

Может быть, динамомашина с самовозбуждением - неправильная модель?

Нет, правильная, заявил японский ученый Рикитаке. Но несколько упрощенная. Земные недра - это «двойное динамо».

Я не рискну уходить здесь в дебри довольно высокой электротехники, но грубо механизм ритма обращения магнитного поля Земли в моделях геомагнитологов уже несколько десятилетий выглядит так.

Ротор динамомашины Земли, ее жидкое ядро (напомню: в него, в свою очередь вложено малое, центральное твердое, видимо железное, ядро Земли) можно представить себе в виде двух роторов, вращающихся в одну сторону (вложены они один в другой или вращаются рядом в виде двух полушарий, северного и южного, в принципе не имеет значения).

Важно то, что ток от первого ротора направлен на усиление магнитного поля для другого. Ток же от второго ротора также направлен к первому, но создает там не усиливающее поле, а ослабляющее: это дополнительное поле противоположно основному.

Система этих токов и полей колеблется с определенным ритмом около некоего равновесного состояния. Чем сильнее ток, идущий от первого ротора, тем сильнее поле у второго ротора и ток от него. Но этот ток ослабляет поле первого ротора и его ток. Значит, слабее работает вторая половина динамомашины, снимаются препятствия в работе первого ротора, он снова усиливает свою деятельность и т.д.

Круг опять замкнулся. Общее суммарное магнитное поле всей системы меняет свой знак, проходя каждый раз через нуль. Перед нами - колебательная система, машина для выработки переменного магнитного поля. Правда, эта переменность очень медленная: сотни тысяч лет, даже миллионы - ее период. Есть и суперпериоды (суперхроны), сопоставимые (а возможно, и соотносимые) как с эрами горообразования, так и с геологическими эпохами, ритмами эволюции биосферы. Геофизики уже построили модель, связывающую процессы конвекции во внешнем жидком ядре Земли (а они и есть источник геомагнитного поля) с началом действия «суперплюмов», самых глубоких и грандиозных восходящих течений от самой нижней мантии. Исток суперплюма самим своим соседством с жидким внешним ядром радикально меняет установившееся направление и порядок конвекции в нем. Ослабление суперплюма ослабляет и течение в ядре, делает его менее стабильным и устойчивым. И вот кончается один суперхрон - геологическая эпоха с устойчивым полем одной полярности, и после периода колебаний и перестроек, с началом действия нового суперплюма, устанавливается новый суперхрон, новая устойчивая конфигурация магнитного поля, например, на весь меловой период,

относительно ровное и стабильное геомагнитное поле нормальной (по отношению к нашей эпохе) полярности. В пользу этой модели говорит то, что именно в меловом периоде скорость раздвижения дна океанов, вулканизм были в несколько раз более энергичны, чем в нашем геологическом периоде, кайнозое, когда инверсии очень часты. И это не было каким-то особым свойством только мела. Похоже, эпохи быстрого движения пластин (вдвое быстрей нынешнего) довольно правильно чередовались с эпохами относительного тектонического спокойствия (как сейчас). Об истинном ритме говорить пока трудно, но характерное время «быстрой тектоники» и, соответственно, с гораздо более внушительной сейсмичностью и вулканической деятельностью, чем привычная нам, по мнению некоторых американских и австралийских ученых, составляет опять-таки что-то около 50 миллионов лет... Что же касается мелового суперхрона, то тогда и полюса Земли двигались со средней скоростью до 5 сантиметров в год, и это было истинное движение оси, а не виртуальное

Крон, великий отец Зевса-Юпитера, был свергнут своим сыном с небесного престола за то, что пожирал своих детей. Но Крон, он же Хронос, он же Сатурн, бог неумолимого времени, и не мог поступать иначе. Он и олицетворял собой само неумолимое время, которое рано или поздно пожирает все, им же и созданное. Он и остался непобежденным.

Но в жизни Вселенной и наш земной суперхрон - лишь один из циклов, хотя и из самых грандиозных.

ГЛАВА 8

ПУЛЬСИРУЮЩАЯ ЗЕМЛЯ

Не все повторяется...

Мир геологических идей. Он полон столкновений и затяжной борьбы сразу, так сказать, на нескольких фронтах.

Фронт уже не проходит между мобилистами и фиксистами. Кажется, они примирились в тектонике плюмов. Но есть еще более важный, основной спор, можно сказать, общефилософского характера: между идеями однонаправленного необратимого развития Земли и ее оболочек, с одной стороны, и идеями всеобщей цикличности - с другой.

Земля не вечна. Она родилась вместе со всей планетной семьей, отживет «положенное» и умрет так или иначе - не скоро, но неотвратимо. Эволюция жизни на Земле - тоже однонаправленный, необратимый процесс. Однонаправленность есть, так же, как есть цикличность во многих процессах этого направленного развития. Это бесспорно. Спор - о границах между направленностью и цикличностью.

Атмосфера. Здесь уже немало говорилось о циклах, повторениях в системах атмосферных циркуляций, об их зависимости от космических лучей, от космоса, от приливных явлений и от активности Солнца. Но есть вещи, которые не повторяются. Например, появление человека и созданной им техносферы, которой никогда не было и которая неуклонно меняет даже и химический состав атмосферы, меняет так, как и не могло быть в истории Земли.

Большая группа российских и киргизстанских ученых под вела итог большой серии спектрометрических исследований земной атмосферы за последние двадцать лет второго тысячелетия от Рождества Христова. Двадцать лет спектрометры регистрировали спектр солнечного света, прошедшего через атмосферу в районе жемчужины Центральной Азии, высокогорного озера-моря Иссык-куль. Вокруг там, на тысячи километров, сейчас никакой промышленности, ничего такого, что придавало бы результатам чисто местное значение. Это поистине рассказ об атмосфере Земли в целом. Атмосфера поглощает из сплошного спектра Солнца узкие полосы в определенных его участках. Каждый газ, составляющий атмосферу, - только свои, ему присущие, полосы. По ширине полос можно весьма точно определять, сколько именно того или иного газа сегодня в атмосфере, во всей ее толще. Больше всего ученых интересовали газы, которых в атмосфере мало, но которые имеют решающее значение для нашего будущего. Это озон (кислород с трехатомной ионизированной молекулой) и двуокись углерода, то есть углекислый газ, испускаемый, как мы знаем, вулканами, нашими легкими, а также образующийся при работе двигателей внутреннего сгорания, тепловых электростанций, пожарах, то есть при горении, расходовании любого горючего и кислорода земной атмосферы.