Сентябрь 2005 года, пустыня Афар на северо-востоке Эфиопии. Местные пастухи почувствовали серию мощных подземных толчков, а через несколько дней увидели то, что повергло их в ужас: земля буквально разошлась, обнажив гигантскую расщелину. И с каждым днем этот разлом становился шире и длиннее. Всего за десять дней его протяженность достигла 60 километров, а максимальная ширина — восьми метров.
И это не было обычным следствием землетрясения — ученые зафиксировали факт масштабного магматического внедрения, разрывающего африканский континент.
Событие 2005 года — не разовая аномалия, а ярчайшее проявление раскрытия Восточно-Африканской рифтовой системы. Это одно из самых грандиозных геологических явлений на планете, протянувшееся почти на 6 000 километров — от Иордании и Красного моря до Мозамбика.
Континентальный разрыв
Под восточной Африкой, глубоко в мантии, поднимается гигантский плюм раскаленного вещества — этакий строительный фен планетарного масштаба, "дующий" изнутри планеты. Этот непрерывный тепловой поток растягивает и утончает земную кору снизу, вынуждая ее трескаться и расходиться. Африканская плита в этом регионе фактически раскалывается на две: Нубийскую на западе и Сомалийскую на востоке.
По человеческим меркам скорость их расхождения ничтожна — всего несколько миллиметров в год. Однако в будущем это приведет к феноменальным последствиям. Через несколько миллионов лет — миг в геологическом масштабе — трещина расширится настолько, что в нее хлынут воды Индийского океана. В результате восточная часть Африки (включая территории современных Сомали, Кении, Эфиопии и Танзании) превратится в огромный остров, отделенный от материка молодым океаническим бассейном.
Стоит отметить, что событие 2005 года было мощнейшим тектоническим импульсом. Сейчас регион снова вернулся к привычному, сверхмедленному темпу, но движение не прекращается ни на секунду.
Самое удивительное, что геологам не нужно ждать миллионы лет, чтобы увидеть финал этого процесса. Достаточно взглянуть на Красное море и Аденский залив — это более старые участки той же самой системы разломов, где континентальная кора уже окончательно порвалась, уступив место молодой океанической. Пустыня Афар — это самая южная, но пока еще не затопленная часть гигантского разрыва.
Точка, где сходятся три эти ветви — Красное море, Аденский залив и Восточно-Африканский рифт, — называется Афарским тройником, или Афарским тройным сочленением. Это уникальный тектонический узел и единственное место на планете, где рождение будущего океана можно наблюдать в его самой ранней, пока еще "сухопутной" стадии.
Впадина Данакиль, расположенная в зоне рифта, — одно из самых экстремальных мест на планете. Она представляет собой самую низкую точку Африки, лежащую ниже уровня моря, и одновременно одно из наиболее жарких обитаемых мест на Земле, где температура никогда не опускается ниже 34 градусов. Максимальная зарегистрированная температура не в тени составляла 63 °С!
Ландшафт впадины Данакиль выглядит откровенно внеземным: ядовито-желтые сернокислотные озера, кипящие гидротермальные источники и растрескавшиеся соляные равнины. Неподалеку находится вулкан Эрта Але — один из немногих на планете, в жерле которого постоянно бурлит открытое лавовое озеро.
Тектоническое растяжение сопровождается активным вулканизмом вдоль всей линии разлома. Знаменитые горы Килиманджаро и Кения — спящий и потухший вулканы соответственно, обязанные своим существованием именно этой рифтовой активности.
А вулкан Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании и вовсе уникален для нашей планеты. Это единственный действующий вулкан, извергающий натрокарбонатитовую лаву — расплав на основе карбонатов натрия и калия практически без содержания кремния. Из-за этого местная лава жидкая, как вода, и извергается при очень низкой для вулканов температуре — всего около 500–600 °C. Изначально лава выглядит как поток мазута, но по мере застывания и взаимодействия с воздухом и атмосферной влагой порода белеет. Всего за пару дней черный ландшафт превращается в серо-белую пустыню.
Восточно-Африканский рифт — редчайший случай, когда можно своими глазами увидеть геологический процесс, завершение которого займет миллионы лет. Бурные тектонические процессы, сопровождающиеся расколом континента, ведут к рождению нового океана. Это яркий пример того, как в природе разрушение и созидание идут рука об руку.
26 января 1905 года на руднике "Премьер" в Южной Африке — тогда еще открытом карьере, где алмазоносную породу добывали прямо со стен гигантской ямы — управляющий Фредерик Уэллс совершал вечерний обход. Лучи уходящего Солнца освещали одну из стен карьера, и он заметил в породе странный блеск. Сначала Уэллс подумал, что это осколок стекла, оставленный кем-то из шахтеров в шутку. Он поддел находку перочинным ножом и...
Это оказался крупнейший алмаз в истории человечества — 3106,75 карата, что эквивалентно 621,35 грамма. Драгоценный камень получил имя собственное — "Куллинан", в честь владельца рудника, сэра Томаса Куллинана. Местные же жители неофициально называли его "Звездой Африки".
Чтобы понять масштаб находки, нужны цифры: обычный обручальный алмаз весит около одного карата. Размер необработанного Куллинана был сопоставим с размером кулака взрослого мужчины — примерно 10×6,5×6 сантиметров.
Для сравнения: знаменитый индийский алмаз Кохинур, столетиями считавшийся одним из величайших сокровищ мира, после огранки весит "всего" 105,6 карата.
Прозрачность и чистота Куллинана поражали ювелиров не меньше, чем размер. Он относился к высочайшему классу качества — практически без включений, идеально прозрачный, с едва уловимым голубоватым оттенком.
Политический подарок
Правительство Трансвааля (британская колония в Южной Африке) решило купить алмаз и подарить его королю Великобритании Эдуарду VII на его 66-й день рождения 9 ноября 1907 года. За формально красивым жестом скрывался холодный расчет. Трансвааль, разоренный Англо-бурской войной всего пятью годами ранее, нуждался в благосклонности Лондона. Поднести королю крупнейший алмаз в истории означало не просто поздравить монарха, но и склонить перед ним голову и таким образом укрепить отношения.
Транспортировка камня в Лондон обросла легендой, достойной экранизации: публично озвучив день перевозки, бутафорский алмаз под усиленной охраной погрузили на пароход и отправили прямиком в Лондон. А настоящий Куллинан в это время ехал обычной почтой в простой картонной коробке. История красочная и часто повторяется в популярных источниках, но историки считают, что она является лишь легендой, которая не отражает реальные события.
Величайшая ювелирная операция века
Разделка такого гигантского и ценного камня была беспрецедентной технической задачей. Огранку доверили амстердамской фирме Asscher Brothers. Ее мастера, передававшие секреты ремесла из поколения в поколение, считались лучшими в мире.
Главный гранильщик Йозеф Ашер несколько месяцев изучал внутреннюю структуру кристалла, определяя оптимальные плоскости раскола. 10 февраля 1908 года он занес специальное стальное лезвие для первого удара по камню. Первая попытка оказалась неудачной — инструмент сломался. Тогда Ашер ударил вновь, уже новым лезвием, и на этот раз успешно — алмаз раскололся точно по задуманной плоскости.
Популярная легенда гласит, будто Ашер после удачного раскола потерял сознание — настолько напряженным был этот момент. Историки считают эту деталь приукрашенной: подготовка растянулась на месяцы, а сам раскол не сводился к одному кинематографичному удару.
Девять чудес из одного камня
Из первоначального гигантского кристалла было выкроено девять крупных бриллиантов и около 96 более мелких камней. Общий вес девяти бриллиантов составил около 1 055 карат — значительная часть первоначальной массы была потеряна при огранке и полировке, что нормально при работе с алмазами.
Куллинан I, также известный как "Большая звезда Африки", весит 530,2 карата. Долгое время он оставался крупнейшим ограненным бриллиантом в мире, пока в 1985 году не был найден и огранен более крупный камень желто-коричневого цвета — "Золотой Юбилей" (англ. Golden Jubilee). Финальная масса этого бриллианта составляет 545,67 карата. Среди бесцветных бриллиантов высочайшего качества Куллинан I по-прежнему остается эталонным. Сегодня он украшает Скипетр Британского монарха, являясь неотъемлемой частью королевских регалий.
Куллинан II, "Малая звезда Африки", весом 317,4 карата, инкрустирован в Императорскую государственную корону Великобритании — ту самую, которую монарх надевает на церемонии открытия парламента.
Остальные семь крупных камней вошли в личную коллекцию британской королевской семьи в виде брошей и подвесок. Их иногда надевают на публичные мероприятия.
Судьба рудника
Рудник "Премьер", в 2003 году переименованный в "Куллинанский Алмазный Рудник" (англ. Cullinan Diamond Mine), работает и сегодня, оставаясь одним из значимых алмазных месторождений мира. В 2009 году здесь был найден алмаз весом 507,55 карата, получивший имя "Наследие Куллинана" (англ. Cullinan Heritage). В 2010 году его продали за 35,3 миллиона долларов.
Геологическая структура месторождения — кимберлитовая трубка вулканического происхождения — продолжает выдавать крупные высококачественные драгоценные камни спустя более века после первой находки.
Тень колониализма
История Куллинана намертво связана с колониальным прошлым. Алмаз добыли на руднике, который на момент находки находился под британским колониальным управлением, установленным силой после серии военных конфликтов. Коренное население Южной Африки, чьими руками велась добыча на руднике, не получило никакой выгоды от находки — камень стал символом британской короны, а не африканского наследия.
В последние десятилетия в Южной Африке периодически поднимаются вопросы об исторической справедливости в отношении подобных находок колониальной эпохи, но они по-прежнему остаются без ответа.
В апреле 2000 года два шахтера горнодобывающей и металлургической компании Peñoles — братья Хуан и Педро Санчес — бурили новый туннель на глубине около 300 метров под мексиканской пустыней Чиуауа.
Внезапно бур пробил стену, за которой оказалась просторная полость. Внутри, при температуре 58 °C и влажности воздуха под 100%, росли гигантские кристаллы — зрелище, поразившее даже видавших виды горняков.
Эти образования, о которых пойдет речь в статье, признаны крупнейшими природными кристаллами из когда-либо обнаруженных на Земле.
Параметры
Самый крупный из задокументированных кристаллов имеет длину 11,4 метра, диаметр около одного метра и вес примерно 55 тонн. Все кристаллы в этой пещере состоят из селенита — полупрозрачной разновидности гипса с характерным молочным оттенком. Форма — идеальные шестигранные призмы с острыми гранями.
Полость с кристаллами-гигантами, получившая название "Пещера кристаллов" (исп. Cueva de los Cristales), располагается в руднике Найка на территории мексиканского штата Чиуауа. До этого открытия рекорд принадлежал "Пещере мечей" (исп. Cueva de las Espadas) в том же штате. Она находится на глубине около 120 метров, а ее открытие состоялось в 1910 году. Длина обнаруженных там экземпляров варьируется от одного до двух метров.
Формирование
Под пещерой находится магматический очаг — остывающее тело расплавленной породы, которое нагревало подповерхностные воды, насыщенные ангидритом (безводной формой гипса), до высоких температур. Эта вода постепенно заполняла подземные полости, и около 600 000 лет назад ее температура стабилизировалась в диапазоне 58 °C.
Это критическое значение: выше этой температуры ангидрит растворяется, а ниже — образуется селенит. И вот раствор начал медленно остывать, что запустило механизм роста кристаллов со скоростью около 0,001 миллиметра в год. Изотопный анализ показал, что возраст находок в "Пещере кристаллов" составляет от полумиллиона до миллиона лет.
Примечательно, что в 1985 году компания Peñoles начала откачивать грунтовые воды из шахты. Уровень воды упал, пещеры осушились, и рост кристаллов остановился — но, как вы узнаете дальше, лишь на время.
Адские условия и находки
Температура в пещере составляет 58 °C, но в некоторых участках достигает 60 °C. Влажность — 90–100%. При такой комбинации факторов человеческий организм теряет способность охлаждаться через испарение пота. Без защитного костюма человек может находиться внутри не более десяти минут: затем наступает тепловой удар, потеря сознания и вечный покой.
Исследователи, работавшие в "Пещере кристаллов", использовали костюмы с ледяными жилетами и автономными системами охлаждения. Но даже в этом случае пребывание ограничивалось 30–40 минутами.
С 2000 по 2017 год пещеру посетили несколько международных научных экспедиций. Химический анализ показал высокую чистоту селенита и минимальное содержание примесей. Была подтверждена датировка кристаллов.
В жидких включениях внутри кристаллов были обнаружены живые микроорганизмы возрастом около 60 000 лет, захваченные растущими кристаллами из первичного раствора. Они находились в состоянии анабиоза, но, оказавшись в лабораторных условиях, пробудились и начали стремительно размножаться. Это открытие, важное для астробиологии, расширило научные представления о границах существования жизни в экстремальных условиях.
Текущий статус
В 2015 году компания Peñoles прекратила откачку воды из шахты, так как добыча руды стала нерентабельной. Из-за этого подповерхностные воды начали возвращаться и заполнять полости. В 2017 году "Пещера кристаллов" оказалась полностью затоплена, а ее уникальное содержимое вновь погрузилось в горячий минеральный раствор. Таким образом, теоретически возможно возобновление роста кристаллов.
Сегодня доступ к пещере закрыт, и нет планов по превращению ее в туристический объект. Однако сохранились фотографии, видеоматериалы, научные данные и несколько небольших образцов для музеев.
Мы изучили Луну лучше, чем дно собственной планеты
Сегодня в подкастах и интервью часто поднимают удивительные научные темы. Мы сделали расшифровку одного из таких разговоров — о месте на Земле, которое до сих пор остаётся почти неизученным. И это не далёкая галактика, а глубины нашего собственного океана.
«Вот уже более 50 лет прошло с тех пор, как человек впервые вышел в открытый космос на высоте около 300 км над Землёй. И с тех пор уже десятки космонавтов не только повторили это достижение, но даже и высадились на Луну. А в это время здесь на Земле есть самая глубокая точка, на дно которой удалось спуститься лишь троим. Это самое малоизученное место на Земле, вокруг которого существует множество загадок».
Речь о Марианской впадине — самом глубоком месте Мирового океана. «Марианская впадина — не вертикальная бездна. Это жлоб в форме полумесяца, растянувшийся на 2 500 км к востоку от Филиппин и к западу от острова Гуам». Масштаб огромный: «Площадь дна 400 000 кв. км. А здесь без труда смогли бы разместиться Беларусь, Литва, Латвия и Эстония, и даже ещё место останется для какого-нибудь Кипра».
Глубина впадины — около 11 км. «Эвересту, в самой высокой точке нашей планеты, до уровня моря не хватило бы 2 100 м, окажись он на дне впадины».
Условия там экстремальные. «Дно Марианской впадины скрыто в вечной темноте. Солнечные лучи не проникают на такую глубину». Температура почти нулевая, а давление колоссальное: «Давление в бездне Челленджера составляет 108,6 мегапаскалей, что примерно в 1 072 раза больше нормального атмосферного давления». При таком давлении «просто раздавит человека. Да что там? От него гнётся металл».
Но даже здесь есть жизнь. «Среди достаточно большого разнообразия, что удивительно, на такой-то глубине, особый интерес для науки представляют гигантские десятисантиметровые амёбы, называемые ксенофиофорами». Эти организмы способны выживать в условиях, которые смертельны для большинства форм жизни: «Они демонстрируют удивительную устойчивость к таким элементам, как ртуть, уран и свинец».
Учёные считают, что это лишь малая часть того, что скрывают глубины океана. «Вероятно, на дне существует ещё множество видов, ожидающих открытия».
И в этом главный парадокс: «Океаническое дно Марианской впадины на сегодня изучено человеком меньше, чем Луна». Пока что остаётся признать очевидное — «океан надёжно и тщательно хранит свои тайны».
В Сахаре есть место, которое с высоты выглядит так, будто кто-то поставил гигантскую печать, или будто наша Земля открыла глаз и смотрит в космос.
Речь идет о структуре Ришат, более известной как Глаз Сахары. Она представляет собой огромное кольцевое образование, затерянное среди песков и каменистых равнин пустыни на территории Мавритании.
Средний диаметр Глаза Сахары составляет 40 километров, так что, находясь на поверхности, едва ли можно понять, что перед вами необычный геологический объект.
А вот с орбиты все становится очевидно.
От центра структуры расходятся концентрические кольца, напоминающие круги на воде. Глаз Сахары настолько нетипичное образование, что привлекает внимание не только астронавтов и ученых, но и, конечно, любителей альтернативной истории и теорий заговора.
Изначально люди из мира науки связывали Глаз Сахары с падением метеорита. А вот другие приписывали ему связь с Атлантидой, потому что "Платон описывал ее столицу как город из чередующихся концентрических водных и сухопутных колец". Кто-то и вовсе видел в структуре нечто внеземное, непостижимое для человеческого разума.
На первый взгляд версия с метеоритом кажется логичной. Структура почти круглая, большая, хорошо заметная из космоса. А значит, почему бы ей не быть древним ударным кратером?
Проблема в том, что настоящие ударные кратеры оставляют после себя характерные следы: породы, пережившие чудовищное давление, расплавленные ударом материалы, специфические разрушения и другие признаки катастрофического столкновения. У структуры Ришат такой картины не нашли.
Поиски истинного объяснения привели к пониманию того, что Глаз Сахары — это не шрам от удара космического камня, а разрушенный геологический купол. В очень далеком прошлом под этим участком земной коры поднялась магма. Она не смогла прорваться наружу, породив полноценный вулкан, но зато внедрилась в породы снизу и приподняла их, образовав огромный купол. Получилось что-то вроде вздутия в земной коре.
А затем в игру вступило время.
Ветер, вода и перепады температур миллионы лет разрушали этот купол. Разные породы сопротивлялись этому необратимому процессу по-разному: мягкие стирались быстрее, а более твердые сохранялись лучше. Так постепенно и возникли те самые концентрические контуры, которые сделали структуру Ришат настолько узнаваемой на спутниковых снимках.
Интересно, что если бы вы внезапно оказались на территории Глаза Сахары, то не поняли бы, что находитесь внутри одного из самых узнаваемых геологических объектов планеты. Вы могли бы часами бродить среди холмов, камней разного размера, сухих равнин, песков и редкой растительности, так и не выделив для себя что-то необычное.
Только вид сверху собирает все детали в единую картину, позволяя оценить истинную природу структуры.
И, несмотря на естественную природу Глаза Сахары, налет загадочности и таинственности никуда не делся. Не потому, что в этом замешаны пришельцы или давно исчезнувшая цивилизация, а потому, что в человеческом сознании с трудом укладывается масштаб геологических процессов.
Европейское космическое агентство (ESA) в понедельник вечером запустило ракету Vega-C с космодрома Куру во Французской Гвиане. На борту находился аппарат, который должен кардинально расширить наше понимание космической погоды. Миссия, разработанная совместно ESA и Китайской академией наук, готовилась более десяти лет.
Аппарат Solar wind Magnetosphere Link Explorer, сокращённо SMILE, представляет собой спутник дистанционного зондирования, созданный для получения первых глобальных снимков магнитного пузыря, окружающего Землю.
Эта область, называемая магнитосферой, служит щитом от солнечной и космической радиации. Когда Солнце выбрасывает мощные потоки заряженных частиц – будь то солнечные вспышки или корональные выбросы массы – они взаимодействуют с магнитосферой и вызывают геомагнитные бури.
Такие бури способны нарушать работу электросетей, спутниковой связи и других критически важных систем, от которых зависит современная цивилизация. Беспрецедентный обзор магнитосферы, который обеспечит SMILE, должен помочь учёным лучше понять природу этих бурь и научиться прогнозировать их последствия.
Мы вот-вот увидим то, чего никогда не видели раньше – невидимую броню Земли в действии. С помощью SMILE мы раздвигаем границы науки, стремясь ответить на важнейшие вопросы, остававшиеся загадкой с тех пор, как более семидесяти лет назад мы обнаружили, что Земля находится внутри гигантского магнитного пузыря.
SMILE отделился от четвёртой ступени Vega-C примерно через 57 минут после старта, после чего успешно развернул солнечные батареи.
Ракета вывела аппарат на орбиту высотой около 706 километров над Землёй, однако в течение следующего месяца спутник израсходует порядка 1 350 килограммов топлива, чтобы подняться на высокоэллиптическую научную орбиту.
В наивысшей точке орбиты аппарат будет находиться более чем в 121 200 километрах над Северным полюсом, достигая этой отметки раз в двое суток. Это примерно треть среднего расстояния между Землёй и Луной.
С такой позиции SMILE сможет вести круглосуточные глобальные наблюдения за магнитосферой, фотографировать полярные сияния и одновременно проводить прямые измерения солнечного ветра и магнитных полей.
Рентгеновская камера спутника создаст первые в мире рентгеновские изображения магнитосферы, показывая, как заряженные частицы солнечного ветра возмущают магнитный щит Земли. Ультрафиолетовая камера SMILE при этом будет непрерывно наблюдать за полярными сияниями на протяжении 45 часов подряд.
Научный директор ESA Кэрол Манделл на предпусковой пресс-конференции, сказала:
Впервые в истории мы сможем понять причинно-следственные связи. Это критически важно с научной точки зрения, но ещё важнее то, что современная жизнь очень сильно зависит от нашей космической инфраструктуры.
Изначально запуск SMILE планировался на 2021 год, однако миссию неоднократно откладывали из-за технических проблем и последствий пандемии COVID-19. Теперь, когда спутник наконец вышел на орбиту, полноценный сбор данных должен начаться в июле. В ближайшие недели команда миссии развернёт штанги приборов, откроет крышки камер и убедится, что все инструменты SMILE работают штатно.
По мере того как общество становится всё более зависимым от технологий, уязвимых перед космической погодой, понимание геомагнитных бурь приобретает особую значимость.
В случае успеха SMILE поможет учёным точнее предсказывать подобные события и готовиться к их последствиям заблаговременно.
Солнце кажется символом абсолютного, запредельного жара. На него невозможно долго смотреть без защиты, его свет нагревает планеты и поддерживает жизнь на Земле, а внутри него уже около 4,6 миллиарда лет непрерывно идут термоядерные реакции.
Поэтому фраза "ядро Земли горячее поверхности Солнца" может показаться ошибочной.
Однако ошибки тут нет.
Видимая поверхность Солнца — фотосфера — имеет температуру около 5 500 °C. А температура в центре Земли составляет примерно 6 000 °C. То есть самые глубокие области нашей планеты действительно горячее солнечной поверхности.
Ключевое слово здесь — "поверхность". Солнце не одинаково горячее во всех слоях. Его фотосфера — это лишь внешняя видимая оболочка, и она относительно "холодная". А вот в солнечном ядре температура достигает 15 миллионов градусов, что не идет ни в какое сравнение с температурой ядра нашей планеты.
И все же вопрос, озвученный в заголовке, остается интересным. Объем Земли примерно в 1,3 миллиона раз меньше объема Солнца — так откуда у небольшой каменной планеты в центре такая температура?
Часть тепла Земля хранит с момента своего рождения. Около 4,54 миллиарда лет назад наша планета начала формироваться из пыли, слипшихся фрагментов и обломков планетезималей, которым повезло меньше, чем будущей Земле. Столкновения в процессе формирования были чудовищными: энергия ударов превращалась в тепло, а молодая Земля постепенно разогревалась.
Позже тяжелые вещества, прежде всего железо и никель, начали опускаться к центру планеты. Так формировалось металлическое ядро. Этот процесс тоже выделял энергию и сделал внутренние области Земли еще горячее.
Но древнее тепло — не единственный источник. В недрах планеты продолжают распадаться радиоактивные элементы, такие как уран, торий и калий. Их распад сопровождается высвобождением энергии, которая пополняет тепловой запас земных глубин.
При этом наша планета, разумеется, остывает, но делает это очень неохотно: тысячи километров горных пород работают как мега-эффективная теплоизоляция. Солнечная система прекратит свое существование раньше, чем недра нашей планеты остынут до хоть сколько-нибудь ощутимых значений.
Не менее интересен и тот факт, что внутреннее ядро Земли остается твердым. На первый взгляд это странно: температура огромная, железо должно плавиться. Но на глубине более 5 000 километров давление достигает миллионов атмосфер. Оно настолько сильно сжимает атомы железа, что им трудно свободно смещаться относительно друг друга. А плавление — это как раз переход в состояние, при котором атомы могут двигаться гораздо свободнее. При таком давлении для плавления нужна намного более высокая температура, поэтому внутреннее ядро остается твердым даже при экстремальном нагреве.
Выше находится внешнее ядро — оно жидкое. Здесь давление ниже, чем во внутреннем ядре, поэтому железо-никелевый расплав сохраняет подвижность. Движение этой проводящей жидкости участвует в создании магнитного поля Земли.
Раскаленное ядро — не странный пережиток прошлого, а "сердце" всей планеты. Оно хранит тепло древней Земли, поддерживает внутреннюю динамику и помогает создавать магнитный щит, без которого на нашей планете никогда не было бы всего того разнообразия флоры и фауны, что мы наблюдаем сегодня.
Предвкушая заявления "экспертов во всех областях науки" о том, что есть только Кольская сверхглубокая и никто глубже 12 километров не был, заранее отвечаю: температуру земного ядра ученые определяют косвенными методами.
Они изучают, как сейсмические волны от землетрясений — а в прошлом и от подземных ядерных испытаний — проходят сквозь планету. Скорость этих волн меняется в зависимости от плотности, температуры и состояния вещества. По этим изменениям можно понять, что происходит в глубинах Земли. Для подтверждения оценок используют и экспериментальный способ: ученые берут железо и никель, сжимают их до давлений, сопоставимых с давлением в земном ядре, и нагревают, чтобы определить, при какой температуре металл начинает плавиться.
Так оценки температуры ядра опираются не на фантазии, а на сейсмологию и физику вещества в экстремальных условиях.
Речь идет о Тейе — гипотетической протопланете размером примерно с Марс. Согласно общепринятой версии, около 4,5 миллиарда лет назад она столкнулась с протоземлей — Землей на очень ранней стадии развития. Удар был настолько мощным, что часть вещества оказалась выброшена на орбиту, а затем из этих обломков сформировалась Луна.
Но возникает важный вопрос: если Тейя действительно столкнулась с Землей, куда делась основная часть ее вещества? В конце концов, Луна почти вдвое меньше Марса.
Две гигантские аномалии в глубине Земли
Геофизики давно знают, что в нижней мантии Земли есть две огромные аномальные области. Одна находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Их называют крупными областями с низкой скоростью сдвиговых волн — LLSVP (от англ. Large Low-Shear-Velocity Provinces).
LLSVP представляют собой гигантские скопления вещества у границы внешнего ядра и мантии, залегающие на глубине около 2 900 километров под поверхностью. Через эти области сейсмические волны проходят заметно медленнее, чем через окружающую мантию, поэтому ученые видят их косвенно — по данным землетрясений.
Поскольку сейсмографы размещены в разных уголках планеты и работают непрерывно, накопленные данные позволяют визуализировать то, что скрыто от прямого наблюдения, — этакий "рентген" планетарного масштаба. По оценкам, общий объем LLSVP составляет около 6% от объема всей Земли.
Следы Тейи под нашими ногами
В 2023 году международная команда исследователей предложила любопытное объяснение: эти глубинные аномалии могут быть остатками вещества Тейи — той самой протопланеты, столкновение с которой привело к формированию Луны.
Моделирование показало: если мантия Тейи была немного плотнее мантии протоземли и богаче железом, часть ее вещества после столкновения могла не перемешаться полностью с земной мантией. Вместо этого она погрузилась глубже и со временем оказалась у границы ядра и мантии — там, где сегодня находятся LLSVP. Авторы исследования прямо называют эти структуры возможными "погребенными реликтами" вещества Тейи, сохранившимися после гигантского удара.
Эта гипотеза прекрасна тем, что связывает сразу две загадки: происхождение Луны и существование гигантских структур в недрах Земли. Если она подтвердится, наш естественный спутник окажется не единственным следом древнего столкновения. Второй след может находиться глубоко под нашими ногами.
Уже предвижу диванно-экспертную реакцию в духе: "Есть только Кольская сверхглубокая скважина", "никто не знает, что глубже 12 километров", "все это просто догадки", "никто этого своими глазами не видел" и так далее.
Но для того, чтобы обнаружить заболевание внутренних органов, человека не вскрывают на операционном столе в рамках диагностики. Врачи используют УЗИ, МРТ, КТ, анализы и другие методы, позволяющие увидеть то, что скрыто внутри тела. Исследование недр Земли с помощью современной сейсмологии, геодинамического моделирования и сравнительного анализа работает похожим образом — только в планетарном масштабе.
Существование LLSVP — факт. А вот их происхождение — не доказанная истина, а сильная научная модель.
Если авторы исследования правы, наша планета окажется не просто телом, пережившим древнее столкновение, а миром, внутри которого до сих пор хранятся фрагменты погибшей протопланеты.
И если однажды у нас появятся технологии для получения образцов этих фрагментов, мы сможем лучше понять не только процесс формирования Луны, но и то, как гигантские столкновения влияли на внутреннее строение планет Солнечной системы, определяя их дальнейший эволюционный путь.
Возможно, именно такие события, которые сегодня мы бы сочли катастрофическими, играли важную роль в создании обитаемых миров, обеспечивая их колоссальным запасом энергии.
На днях увидел как во многих пабликах завирусился сервис от NASA, где можно написать любое слово и он подберет его из объектов на карте. Т.е. он ищет реки, горы, дома похожие на буквы и просто делает из них слово, поиграть с ним можно по ссылке в конце поста.
Сервис интересный, причем никакой ИИ генерации, по факту это просто заранее подобранные картинки. Но есть минус, там нельзя использовать ничего кроме латинских букв. Для русского человека даже свое имя вбить достаточно сложно. Поэтому я немного подумав решил - нужно локализовать.
Инструмент достаточно простой в реализации - это список, который содержит картинки, координаты (из них делает ссылку на карту), ну и описание места где это было сделано. Картинки подобрали достаточно быстро, загрузили, поиграли и оказалось весьма круто и весело. Поэтому представляю вам локализованную версию, которая поддерживает все русские символы.
При этом мы решили улучшить оригинальный сервис:
Тут поддерживаются пробелы, что позволяет сделать фразу. Мы особо не ограничивали размер, но чем она длинее, тем меньше картинки, поэтому на усмотрение пользователя.
Также мы дали возможность пользователям загрузить свой символ, пройдя модерацию он появится доступным для всех. Это повысит визуальное разнообразие фраз
Приглашаю всех поиграть и добавить своисимволы (Локализация)
9 февраля 1971 года экипаж "Аполлона-14" доставил на Землю один из самых известных лунных образцов — камень, прозванный "Большая Берта" и зарегистрированный в каталоге под номером 14321. Его нашли 6 февраля 1971 года во время второй внекорабельной активности у кратера Конус (англ. Cone).
"Большая Берта" — это почти 9-килограммовая брекчия: горная порода, сложенная из угловатых обломков, сцементированных вместе. Такие породы могут образовываться в результате осадочных, вулканических, тектонических или ударных процессов.
Долгое время "Большую Берту" считали просто интересным лунным образцом, но, как и многие другие находки программы "Аполлон", берегли до лучших времен — когда появятся более совершенные методы анализа, способные извлечь новые данные.
Но в 2019 году команда ученых изучила один светлый мелкозернистый фрагмент внутри "Большой Берты" и обнаружила в нем циркон, кварц и другие признаки гранитоподобной породы. Возраст циркона оценили примерно в четыре миллиарда лет, а его химический состав оказался гораздо ближе к породам, сформированным в земной коре, чем к типичным лунным образцам.
Это позволяет предположить, что "Большая Берта" может быть не просто лунным камнем, а обломком ранней Земли, выбитым в космос мощным астероидным ударом. Оказавшись на спутнике, он мог пережить новые удары, оказаться погребенным в лунной породе, а затем вновь выйти на поверхность в результате очередного ударного события — там его в итоге и нашли астронавты "Аполлона-14".
В ранней Солнечной системе разрушительные ударные события были распространенным явлением. Поэтому в межпланетном пространстве могло оказаться огромное количество фрагментов Земли, часть которых в итоге попала на Луну. А поскольку на Луне нет дождей, рек, океанов, тектоники плит и активной эрозии, она способна сохранять древние обломки нашей планеты лучше, чем сама Земля.
И тут возникает крайне интересный вопрос: если земные камни действительно попадали на Луну, могли ли вместе с ними туда попасть следы древней жизни?
Теоретически — да. Удар мог выбить с Земли не только минералы, но и органические молекулы, микроскопические включения, а если жизнь к тому времени уже существовала — возможно, и фрагменты биологического материала. Поэтому Луна может быть чем-то вроде естественного архива ранней Земли. Древние живые организмы мы там, конечно, не найдем, но теоретически можем обнаружить химические и минеральные следы древней биосферы.
И тут возникает второй, не менее интересный вопрос: можно ли найти ДНК древней жизни на Луне и воскресить ее?
Это маловероятно. ДНК — молекула очень хрупкая. В земных "тепличных" условиях ДНК достаточно быстро — в геологических масштабах — распадается, а самые древние надежно прочитанные образцы измеряются миллионами лет, но никак не миллиардами.
Лунная поверхность, которая по сей день подвержена постоянным ударным воздействиям, тоже не похожа на идеальное хранилище для генетического кода. Там вакуум, жесткая радиация и резкие перепады температур. Эксперименты показывают, что некоторые микроорганизмы и отдельные клетки могут переживать космическую среду в течение нескольких лет, особенно если надежно защищены с помощью современных материалов. Но это, определенно, не те временные рамки, о которых идет речь.
Так что интрига не в том, что на Луне можно найти сохранившуюся ДНК древнего земного обитателя и воскресить его, а в том, что на нашем естественном спутнике могут храниться многочисленные разновозрастные обломки Земли из эпох, от которых на самой Земле не осталось ни следа. В них могут сохраниться минералы, изотопные следы, органика и химические признаки условий, в которых зарождалась и эволюционировала земная жизнь.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:
22 сентября 1979 года американский спутник Vela 6911, являвшийся частью программы по слежению за соблюдением договора о частичном запрещении испытаний ядерного оружия, зарегистрировал необычную вспышку в южной части Индийского океана.
Сигнал представлял собой классический "двойной импульс" — характерный признак атмосферного ядерного взрыва. Однако спустя более 46 лет вопрос о том, что именно произошло в тот день, остается открытым.
Спутники для поиска ядерных взрывов
В 1960-х годах в рамках американской программы Vela была запущена серия спутников с целью контроля того, соблюдается ли международный договор 1963 года о запрете ядерных испытаний в атмосфере, космосе и под водой. Спутники, вращаясь вокруг Земли, должны были предоставлять информацию в режиме реального времени о возможных вспышках, возникающих при ядерных взрывах.
Взрывы такого рода имеют специфическую световую подпись: сначала происходит очень яркий короткий импульс, после которого следует кратковременное затухание, а затем — второй более длительный световой пик. Именно такой "двойной сигнал" спутник Vela 6911 и зафиксировал 22 сентября 1979 года.
По расчетам, вспышка произошла в южной части Индийского океана, недалеко от двух небольших вулканических островов Принс-Эдуард, принадлежащих Южной Африке.
Версия №1: секретное ядерное испытание
Наиболее популярная гипотеза гласит, что Vela 6911 действительно зафиксировал тайное ядерное испытание, проведенное Южной Африкой при поддержке Израиля.
На это указывает то, что в 1970-е годы Южная Африка активно работала над собственной ядерной программой, а Израиль, по мнению многих аналитиков, уже обладал ядерным оружием. Несмотря на всевозможные запреты, касающиеся его распространения, это сотрудничество могло привести к неанонсированному испытанию.
В пользу этой версии говорит и то, что в начале 1990-х годов южноафриканское правительство официально признало существование собственной ядерной программы.
Версия №2: ошибка спутника
Вскоре после фиксации вспышки администрация президента США Джимми Картера собрала экспертную комиссию для расследования инцидента. Примерно через год комиссия пришла к осторожному выводу: сигнал мог быть результатом технического сбоя спутника.
На бумаге объяснение выглядело гладко: к 1979 году Vela 6911 значительно превысил расчетный срок эксплуатации, так что датчики могли дать ложный сигнал.
Однако многие специалисты по ядерным испытаниям, принимавшие в них непосредственное участие, усомнились в выводе комиссии. По их словам, параметры зарегистрированной вспышки слишком точно соответствовали характерной сигнатуре ядерного взрыва.
Версия №3: природное явление
Со временем, в силу отсутствия общепризнанного объяснения, стали появляться и более экзотические гипотезы. Например, некоторые исследователи предполагали, что в спутник мог попасть микрометеорит, из-за которого от корпуса откололись фрагменты, отразили солнечный свет необычным образом и породили вспышку, похожую на ядерную.
Другие допускали, что спутник увидел вспышку от болида — очень яркого метеора, который взорвался в атмосфере. Но идея разбивается о тот факт, что метеоры не дают характерного двойного светового импульса.
Обсуждались версии, что вспышка могла быть связана с очень мощной молнией или электрическим разрядом в атмосфере. Сегодня нам известны явления вроде спрайтов, эльфов и джетов, но в 1979 году о них почти ничего не знали. Однако их световая структура не совпадает с сигналом, зарегистрированным спутником Vela 6911.
Резюмируя, можно с уверенностью сказать, что ни одна альтернативная версия не способна убедительно объяснить природу двойного импульса, который является "визитной карточкой" ядерного взрыва.
Косвенные признаки
Пока эксперты гадали на кофейной гуще, ученые попытались найти дополнительные подтверждения произошедшего события. Для этого был осуществлен анализ концентрации радиоактивных изотопов в атмосфере и океане.
Некоторые независимые команды обнаружили несущественные аномалии в содержании йода-131 и других изотопов, но этого было недостаточно, чтобы однозначно подтвердить факт ядерного испытания.
Тайна, которая до конца не раскрыта
Сегодня многие исследователи склоняются к версии, что спутник Vela 6911 все же зафиксировал небольшой ядерный взрыв. Вот только прямых доказательств этого так и не появилось.
Так что инцидент Вела можно по праву назвать одним из самых загадочных эпизодов времен холодной войны.
Международная группа учёных обнаружила в Бразилии обширное поле тектитов – редкого природного стекла, которое формируется в результате столкновения метеоритов с Землёй. Поле протянулось на 900 километров, а возраст образцов оценивается в 6,3 миллиона лет. До этого открытия на всей планете было известно лишь пять подобных полей.
Тектиты образуются при ударе крупных метеоритов о земную поверхность. Энергия столкновения расплавляет породы и выбрасывает их в атмосферу, где расплавленные фрагменты принимают характерные формы – сферы, капли и тому подобное. Затем они проходят через атмосферу повторно, остывают и падают обратно на поверхность, формируя так называемые тектитовые поля. Крупнейшее из известных – Австрало-Азиатское, остальные расположены в Центральной Европе, Кот-д'Ивуаре, Северной Америке и Белизе.
Первые находки были сделаны на севере штата Минас-Жерайс – в муниципалитетах Тайобейрас, Куррал-де-Дентро и Сан-Жуан-ду-Параизу, на территории около 90 километров. Исследователи собрали порядка 500 образцов и назвали их "жерайситами" (geraisites) в честь штата, где их впервые обнаружили. Позднее сообщения о находках поступили из штатов Баия и Пиауи, расширив поле до 900 километров.
Алвару Кроста, геолог и ведущий автор исследования из Государственного университета Кампинаса, говорит:
Рост площади распространения полностью соответствует тому, что наблюдается у других тектитовых полей по всему миру. Размер поля напрямую зависит от энергии удара, помимо прочих факторов.
Собранные фрагменты весят от 1 до 85,4 грамма и достигают примерно 5 сантиметров в длину. На первый взгляд образцы кажутся чёрными, но при ближайшем рассмотрении обнаруживают серо-зелёный оттенок и становятся полупрозрачными при интенсивном освещении
Жерайситы состоят преимущественно из кремнезёма с повышенным содержанием оксидов натрия и калия. Одним из ключевых критериев классификации стало крайне низкое содержание воды – от 71 до 107 частей на миллион. Для сравнения, вулканическое стекло вроде обсидиана содержит от 700 частей на миллион до 2% воды.
Датировка относит удар метеорита к концу эпохи миоцена – периода, длившегося примерно от 23 до 5 миллионов лет назад и отмеченного, среди прочего, расхождением эволюционных линий ранних гоминин и шимпанзе. Однако кратер, породивший жерайситы, до сих пор не найден. Это не такая уж редкость – из пяти ранее известных тектитовых полей лишь три связаны с подтверждённым кратером.
Учёные предполагают, что кратер может находиться в районе кратона Сан-Франциску – древнего участка континентальной коры в восточной части Южной Америки. Для обнаружения подземных структур, оставшихся от удара, потребуются дополнительные геофизические исследования.
В сравнении с человеческой жизнью и даже с целыми цивилизациями Солнце кажется вечным и неизменным. Однако наше светило непрерывно теряет массу, и каждую секунду оно становится легче на миллионы тонн — и это медленно меняет орбиты всех объектов Солнечной системы, включая Землю.
В ядре Солнца протекают термоядерные реакции: водород превращается в гелий, выделяя колоссальную энергию. Часть массы при этом превращается в энергию по формуле Эйнштейна E=mc² — в среднем около четырех миллионов тонн в секунду. Эта масса не исчезает в никуда, а рассеивается по космическому пространству в виде тепла и света, часть из которых достигает Земли, делая ее пригодной для жизни.
Кроме того, наша звезда постоянно испускает солнечный ветер — поток заряженных частиц, который на огромной скорости разлетается по всей Солнечной системе. Этот процесс уносит еще примерно 1–2 миллиона тонн вещества в секунду. Таким образом, Солнце "худеет" примерно на 5–6 миллионов тонн в секунду, то есть порядка 430–520 миллиардов тонн в сутки.
Для нас, живущих на пылинке в бескрайней Вселенной, это может показаться каким-то невообразимым числом. Но на самом деле — это ничтожно мало. За миллиард лет Солнце лишится всего около 0,01% своей массы, так что для звезды такие потери — капля в море. Но даже эта "капля" имеет последствия.
Гравитация Солнца удерживает объекты Солнечной системы на орбитах. Чем меньше масса звезды, тем слабее притяжение — и орбиты начинают медленно, но необратимо расширяться. Земля, например, отдаляется от Солнца со скоростью около 1–2 сантиметра в год.
Спасет ли это планету?
Примерно через пять миллиардов лет, когда запасы водорода в солнечном ядре подойдут к концу, звезда начнет превращаться в красного гиганта, стремительно расширяясь и сбрасывая свои внешние оболочки. Может показаться, что миграция Земли должна обеспечить спасение от столь катастрофических изменений, но... к сожалению, это не поможет.
Раздувающееся Солнце поглотит Меркурий, Венеру и, вероятно, достигнет земной орбиты, которая к тому времени "уползет" всего на 50–100 тысяч километров от ее нынешнего положения.
Что будет с Землей?
Даже если Земля физически не будет поглощена умирающим Солнцем, условия на ней станут адскими задолго до финала.
Примерно через миллиард лет океаны начнут испаряться, атмосфера разрушится, поверхность раскалится. Практически вся жизнь — кроме каких-нибудь экстремофилов, живущих глубоко под поверхностью — исчезнет намного раньше, чем Солнце достигнет максимального размера.
"Ничто не вечно, немногое долговечно, конец у вещей различный, но все, что имеет начало, имеет и конец", — писал римский философ Луций Анней Сенека.
Команда геофизиков из Колумбийского университета провела исследование, объединившее прямые измерения с компьютерным моделированием. Ученые установили, что вопреки глобальному тренду на повышение уровня Мирового океана, береговая линия Гренландии в текущем столетии будет расширяться, а море — отступать.
Почему Земля ведет себя как пружина?Этот феномен называется постледниковым изостатическим отскоком. Если положить тяжелый камень на мягкую губку: она сжимается. Если камень убрать, губка начнет медленно восстанавливать форму. Земная кора ведет себя схожим образом, но в масштабах тысячелетий. Огромная масса льда продавливает вязкую мантию под корой. Когда лед тает, давление исчезает, и мантия начинает медленно перетекать обратно, выталкивая сушу вверх. Этот процесс настолько продолжителен, что части Скандинавии и Канады все еще продолжают подниматься после окончания последнего ледникового периода, произошедшего тысячи лет назад.
В то время как большая часть планеты страдает от теплового расширения воды и таяния ледников, Гренландия представляет собой уникальный случай. Остров покрыт ледяным щитом толщиной более полутора километров, который занимает около 80 процентов его территории. Сейчас этот лед исчезает со скоростью около 200 миллиардов тонн в год. Этот колоссальный вес буквально придавливал земную кору, но по мере таяния ледников нагрузка исчезает, и суша начинает стремительно подниматься вверх.
Согласно новому исследованию, при ограничении выбросов парниковых газов к концу 21 века уровень моря у берегов острова упадет на 0,9 метра. Если же выбросы не сократятся, Гренландия «вырастет» из океана на целых 2,5 метра. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Гравитация и последствия
Помимо механического поднятия коры, в процессе задействована гравитация, которая работает на Гренландии иначе, чем в других частях света. «Когда ледяной щит очень велик, он обладает огромной массой. В результате поверхность моря притягивается к ледяному щиту», — объясняет соавтор работы Лорен Льюрайт.
Прогнозы общего относительного изменения уровня моря показывают, что уровень моря вокруг Гренландии понизится как при низком (RCP 2.6), так и при высоком (RCP 8.5) сценарии выбросов.
Когда лед тает и щит теряет массу, его способность притягивать к себе воду ослабевает. В результате поверхность океана физически «отходит» от берегов острова, что дополнительно ускоряет падение уровня моря.
Исследователи из США, Великобритании и Канады предупреждают, что такие изменения радикально трансформируют жизнь местного населения. Отступление воды создаст серьезные проблемы для прибрежной инфраструктуры, портов и рыболовства, которое является основой продовольственной безопасности и экономики Гренландии. Старые причалы могут оказаться далеко от воды, а навигационные карты потребуют полного пересмотра.
К сожалению, мы никогда не достигали ядра Земли (и, скорее всего, никогда не достигнем), но мы многое знаем о его строении, так как располагаем замечательной наукой под названием сейсмология, а также данными гравиметрии, геомагнетизма, геохимии и лабораторных экспериментов при экстремальных давлениях.
Помимо этого, часть важных знаний о внутреннем устройстве нашей планеты мы получили благодаря подповерхностным ядерным испытаниям в период Холодной войны, которые снабдили ученых "спровоцированными" сейсмическими сигналами.
Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что внешнее ядро Земли расплавлено, а внутреннее — твердое. Кроме того, исходя из наших знаний о распространенности химических элементов во Вселенной и о том, что с ними происходит при определенных условиях, мы знаем, что ядро состоит преимущественно из железа, которое находится под гигантским давлением.
Имеющиеся данные указывают на то, что температура земного ядра составляет примерно 6 000 градусов (тут и далее температура в градусах Цельсия), что делает его даже горячее солнечной поверхности (около 5 500 градусов). От поверхности Земли ядро отделяют порядка 3 000 километров — если бы наше светило оказалось так близко, оно тут же бы испепелило планету.
Почему же тогда более горячее ядро Земли за 4,6 миллиарда лет не расплавило ни планету, ни ее обитателей?
Ядро изолировано от поверхности огромной толщей мантии, состоящей в основном из твердых горячих горных пород, которые "текут" (мантийная конвекция) со скоростью в несколько сантиметров в год.
Несмотря на огромную температуру ядра, тепло из глубин поднимается к поверхности крайне неэффективно, так как породы плохо проводят его, а перенос за счет медленной мантийной конвекции занимает колоссальное время. Поэтому в данном случае важна не только температура ядра, но и то, сколько тепловой энергии может быть передано наружу и с какой скоростью.
В результате до поверхности доходит слишком маленький "поток" тепловой энергии, чтобы прогреть всю планету до температур плавления: Земля просто медленно теряет тепло (оно уходит в космос), а не "закипает" изнутри. При этом мантия не "плавится снизу" так, чтобы расплав постепенно поднимался все выше. В глубине давление повышает температуру плавления пород, поэтому даже при высоких температурах нижняя мантия в основном остается твердой. А там, где расплав все же появляется, он обычно не накапливается: поднимаясь, он попадает в более холодные области и частично кристаллизуется. В итоге в недрах Земли не существует "роста" океана расплава снизу вверх — возникают лишь отдельные зоны частичного плавления.
Искра бенгальского огня может иметь температуру в 1 500 градусов, но если она случайно попадет в вас, то вы, скорее всего, даже не почувствуете этого. А вот погружение в ванну с кипятком (каких-то 100 градусов) стало бы фатальным для большинства обитателей Земли, потому что у воды большая масса и теплоемкость — она успевает передать много энергии.
Тот же принцип и с Землей: "печка" спрятана очень глубоко, и тепло наружу просачивается постепенно — через конвекцию в мантии и теплопроводность пород. Поэтому планета не плавится, а медленно остывает.
Геофизики из Университета Юты совместно с коллегами из Японии и Франции проанализировали донные отложения в Северной Атлантике и показали, что смена магнитных полюсов Земли может длиться в семь раз дольше, чем считалось ранее. Продолжительность «переворота» земного магнита может достичь 70 000 лет. Все это время Земля не защищена от космических лучей и солнечного ветра.
Полярное сияние над Исландией. Во время перестройки магнитного поля полярные сияния возникают в самых неожиданных местах, например, на экваторе
Магнитные микробы. Главным инструментом исследования стали крошечные кристаллы магнетита, которые вырабатывали древние микроорганизмы. Когда эти бактерии погибали, кристаллы оседали на дно и ориентировались строго вдоль линий магнитного поля, подобно стрелке компаса, прежде чем быть замурованными в ил. Но инверсия магнитного поля Земли — это не мгновение, а долгая фаза снижения магнитного поля, когда оно может стать многополюсным и хаотичным, лишая планету защиты на целые тысячелетия.
Магнитное поле Земли, рождающееся в недрах из-за движения жидкого внешнего ядра, не является стабильной величиной. На протяжении миллионов лет северный и южный полюса периодически менялись местами. Эти события, называемые геомагнитными инверсиями, фиксируются в древних породах и океанических осадках.
Традиционно считалось, что процесс «переворота» занимает около 10 000 лет. Однако новые данные, полученные при изучении кернов из глубоководных скважин у берегов Ньюфаундленда, показали другое.
Соавтор работы Юджи Ямамото изучает буровые керны на борту судна JOIDES Resolution во время экспедиции 2012 года в Северной Атлантике.
Ученые обнаружили свидетельства инверсий эпохи эоцена, которые происходили 40 миллионов лет назад и растягивались на десятки тысяч лет. Этот процесс не был внезапным: магнитный щит планеты постепенно ослабевал, «колебался», и только после долгого периода нестабильности полюса окончательно закреплялись в новых позициях. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Последствия затяжного хаоса
Магнитное поле защищает Землю от солнечного ветра.
Ослабление магнитного поля на столь долгий срок имеет критическое значение для всего живого. Магнитная оболочка служит защитной сеткой, отражающей жесткое космическое излучение и солнечный ветер. Соавтор работы Питер Липперт подчеркивает серьезность угрозы: «Удивительная особенность магнитного поля заключается в том, что оно обеспечивает сеть безопасности против радиации из космического пространства. Если на планету попадает больше солнечной радиации, это изменяет все живое».
Липперт отмечает, что длительное воздействие космических лучей на атмосферу и поверхность Земли ведет к росту генетических мутаций и возможной эрозии атмосферного слоя.
Анализ микроскопических кристаллов магнетита, оставленных древними организмами, позволил ученым восстановить высокоточную шкалу времени для двух инверсий: одна длилась 18 000 лет, а другая — беспрецедентные 70 000 лет. Это открытие подтверждает теоретические модели земного динамо, которые допускают существование крайне затяжных переходных периодов, ранее не зафиксированных в геологической летописи.
Шон Джордан, доцент химического факультета Дублинского городского университета, анализирует необычную гипотезу о том, что земная жизнь могла возникнуть на Марсе и прибыть к нам на метеоритах. Хотя эта теория не является основной в научном сообществе, она заслуживает внимания — особенно с учетом новых данных о времени появления первых организмов на Земле.
Вопрос происхождения жизни остается одной из главных загадок науки. Ученые не могут точно объяснить, какие химические процессы привели к возникновению биологии и когда появились первые примитивные организмы. Марсианская гипотеза предлагает неожиданное решение этой загадки.
Ключевой аргумент в пользу марсианского происхождения — фактор времени. Марс сформировался 4,6 миллиарда лет назад, Земля чуть моложе — 4,54 миллиарда лет. Около 4,51 миллиарда лет назад планета размером с Марс столкнулась с протоземлей, образовав Землю и Луну. Это катастрофическое событие расплавило планету полностью — если жизнь и существовала до этого, она не могла выжить.
В ранней истории Марса на планете текла вода, которая собиралась в озера. Реконструкция.
А вот Марс, вероятно, избежал подобной глобальной катастрофы. Ранний Марс имел защитную атмосферу, жидкую воду в виде океанов, рек и озер, геотермальную активность с гидротермальными источниками. Если жизнь возникла там вскоре после формирования планеты, она могла эволюционировать без серьезных прерываний около полумиллиарда лет.
Проблема выживания
Недавнее исследование показало, что последний универсальный общий предок всех земных организмов — микроб Luca — жил 4,2 миллиарда лет назад. Это через 360 миллионов лет после формирования Земли и через 290 миллионов лет после образования Луны. За эти 290 миллионов лет химия каким-то образом превратилась в биологию. Достаточно ли это времени? Шон Джордан считает, что вполне достаточно для зарождения жизни и ее диверсификации.
Средой обитания Luca была либо мелководная морская гидротермальная система, либо геотермальный горячий источник, подобный этому впечатляющему примеру в Йеллоустоуне, США.
Главная проблема марсианской гипотезы — выживание. Микроорганизмам пришлось бы пережить удар, который выбил их поверхности Марса, высокоскоростной выброс из марсианской атмосферы, путешествие в вакууме под космическими лучами продолжительностью минимум год, вход в земную атмосферу при высокой температуре и еще один удар о поверхность.
Геном Luca не содержит признаков приспособленности к таким космическим путешествиям. Исследования показывают, что только самые выносливые микроорганизмы, устойчивые к радиации и способные образовывать споры, могли бы выжить в таком катастрофическом приключении.
Были ли ранние формы жизни перенесены на Марс на метеоритах?
Возможно, если бы популяция оказалась внутри достаточно крупного метеорита, она получила бы защиту. Компьютерное моделирование частично поддерживает эту идею, но необходимы дальнейшие эксперименты.
Остается вопрос: если жизнь смогла переместиться с Марса на Землю за первые 500 миллионов лет, почему за последующие четыре миллиарда лет она не распространилась с Земли дальше по Солнечной системе? Но может быть, она и распространилась, и просто мы этого пока не знаем.
Самолеты сжигают топливо и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, который накапливается и нагревает планету. И это воздействие можно измерить. Однако от летательных аппаратов также остаются инверсионные следы — белые полосы на небе. Ученые выяснили, что они наносят больше вреда Земле, чем считалось.
Инверсионные следы — это не просто пар, а особые искусственные облака из ледяных кристалликов. Они могут сохраняться часами и, подобно обычным облакам, влиять на температуру планеты.
Ученые из Лейпцигского университета обнаружили, что существует огромное количество скрытых инверсионных следов, влияющих на температуру Земли, о которых раньше никто не знал. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Специалисты объединили три источника информации: точные данные о полетах, спутниковые наблюдения (сканы атмосферы с измерением высоты и толщины перистых облаков) и климатические модели. Ученых интересовали моменты, когда траектория самолета пересекалась с линией измерения спутника. И уже в этих точках они смотрели, изменилась ли структура облака сразу после пролета лайнера.
Проанализировав около 40 000 таких случаев, исследователи получили статистически подтвержденные результаты. Оказалось, что инверсионные следы, образовавшиеся внутри облаков, вносят дополнительные 10% потепления к тому эффекту, которые создают обычные, видимые следы.
Кроме того, ученые разрушили миф о «зеленых» маршрутах через облака. Ранее была популярна идея: чтобы уменьшить вред, нужно специально прокладывать путь через перистые облака. Якобы так самолет будет улучшать их, делая более отражающими и тем самым охлаждая планету.
Однако исследователи полностью опровергают эту идею. Они не нашли никаких доказательств, что скрытые следы охлаждают планету. Скорее, наоборот, они ее греют.
Вы, вероятно, когда-то слышали, что нефть образовалась из останков динозавров. Следовательно, когда вы заправляете автомобиль, то буквально заливаете в бак переработанного тираннозавра или велоцираптора. Каким бы распространенным ни был этот миф, он не имеет ничего общего с реальностью.
На протяжении сотен миллионов лет мертвые водоросли и планктон опускались на дно древних морей и океанов Земли, где накапливались, формируя многослойные структуры. Постепенно их погребали осадочные породы, что создавало идеальные условия для трансформации.
Под воздействием колоссального давления и при дефиците кислорода органические остатки буквально "сварились", превратившись в густую черную жидкость — нефть, которой мы, люди, видимо, насытимся не скоро, несмотря на климатические изменения, набирающие обороты.
Примечательно, что процесс образования нефти продолжается и сегодня - планктон по-прежнему умирает и оседает на океаническое дно. Но для превращения этой массы в "черное золото" нужны десятки миллионов лет, поэтому нефть считается невозобновляемым ресурсом.
Нефть легче горных пород, поэтому под действием подземного давления постепенно мигрирует к поверхности, где упирается в непроницаемые горные породы. Скважины, пробуренные людьми, способны изменить ситуацию — напор нефти устремляется наружу. В некоторых случаях нефть может "вырваться на свободу" и без участия человека. Например, в результате сильного землетрясения.
"Если все это действительно так, то почему нефтяные месторождения встречаются не только в океане, но и на суше?" — спросит недоверчивый читатель.
Все просто: современные нефтяные месторождения на суше когда-то были дном древних морей. Естественное движение тектонических плит и изменение уровня океанов за сотни миллионов лет кардинально изменили географию Земли. И эти изменения непрерывно продолжаются. То, что сегодня является сушей, через сотни миллионов лет может стать дном какого-нибудь нового моря.
Морские динозавры, разумеется, тоже умирали и опускались на океаническое дно, но нефтью в итоге не стали. Связано это с тем, что крупные туши поедались быстрее, чем оказывались погребенными под толщей других туш, а после осадочных пород.
Для образования нефти нужна бескислородная среда, где органика может "вариться" миллионы лет без разложения. Микроскопические водоросли и планктон в огромных количествах создавали именно такие условия — их было слишком много, чтобы все съели.
Готовясь к этой статье, я задал сотне случайных людей, казалось бы, простой вопрос: "Кто доказал, что Земля круглая?" Большинство уверенно отвечали: Колумб или Магеллан. Некоторые, особенно моложе тридцати, вспоминали школьные рассказы о смелом мореплавателе Христофоре Колумбе, который будто бы бросил вызов невежественным современникам и всему мрачному Средневековью, отплыв за горизонт и доказав, что Земля — не плоский диск.
Конечно, встречались и те, кто заявлял, что "никто не знает, какая она на самом деле", потому что "небесная твердь", "космоса не существует" и вообще "нам не говорят всю правду, потому что мы — люди маленькие".
После всех этих ответов я окончательно убедился, что выбрал правильную тему.
Я представляю вашему вниманию увлекательную историю о том, как античные мыслители, за две тысячи лет до Колумба, узнали, что Земля имеет форму шара. Более того, они даже смогли вычислить ее размер с поразительной для своего времени точностью. И все это без телескопов и спутников!
Это история о триумфе человеческого гения.
Откуда взялась легенда о "плоском Средневековье"
Представление о том, что до великих географических открытий люди считали Землю плоской, появилось не в Средние века, а гораздо позже. Главным популяризатором этого мифа стал "отец американской литературы" Вашингтон Ирвинг. В 1828 году он опубликовал мифологизированную биографию Колумба, в которой красочно описал, как невежественные современники, подначиваемые священниками, высмеивали идею шарообразной Земли, а храбрый мореплаватель героически им противостоял.
Я не случайно назвал эту работу Ирвинга, получившую название "История жизни и путешествий Христофора Колумба", мифологизированной. Перед нами не глубокое историческое исследование, а художественное произведение. Он придумал драматический конфликт, которому нет никакого подтверждения. На самом деле у образованных европейцев XV века не было никаких сомнений, что они живут на шаре. И интеллектуальная элита спорила с Колумбом о размерах этого шара и о практической осуществимости экспедиции.
Древние греки знали все за две тысячи лет до Колумба
История понимания формы Земли уходит корнями в глубокую древность. Первые мыслители действительно представляли планету плоской. Например, Фалес Милетский в VI веке до н. э. считал, что Земля — плоский диск, плавающий в бесконечном океане. Анаксимандр и вовсе представлял ее цилиндром*, на верхнем торце которого живут люди.
*Почему именно цилиндром? Полагаю, это связано с объединением двух идей: плоский мир людей и огромное, неизведанное и многоуровневое подземное царство Аида.
Но уже Пифагор, живший примерно в 570–490 годах до н. э., предположил, что Земля имеет форму шара. Эта идея была основана на том, что древние греки считали сферу совершенной геометрической фигурой — достойной столь важного космического тела как Земля (антропоцентризм во все времена зашкаливал). Примечательно, что это была скорее философская концепция, чем научный вывод. Тем не менее Пифагор оказался прав.
Настоящий прорыв совершил Аристотель в IV веке до н. э. Он не просто рассуждал о шарообразности Земли — он был первым, кто предоставил убедительные доказательства, которые остаются актуальными и сегодня.
Первый аргумент касался лунных затмений. Аристотель заметил, что тень Земли, падающая на Луну, всегда имеет форму дуги — независимо от того, под каким углом происходит затмение. Единственное тело, способное отбрасывать такую тень при любом положении источника света, — это шар.
Второе доказательство философ получил, наблюдая за кораблями. Когда судно уходит в море, то сначала за горизонтом скрывается корпус, затем паруса, и лишь потом исчезает верхушка мачты. Если бы Земля была плоской, то корабль бы просто становился все меньше и меньше.
Третий аргумент, который Аристотель приводит в трактате "О небе" (около 350 года до н. э.), связан со звездами. Если путешествовать на север или на юг, то можно заметить, как одни созвездия постепенно скрываются за горизонтом, а другие — наоборот, появляются. Те, что в Египте поднимаются высоко над головой, в северных странах едва видны у линии горизонта. Такое различие возможно только в том случае, если поверхность Земли искривлена.
Человек, измеривший планету палкой
Одним из главных героев этой истории является Эратосфен Киренский — древнегреческий ученый, который в 240 году до н. э. не просто подтвердил выводы Аристотеля о шарообразности Земли, но и измерил ее окружность. И сделал он это с поразительной точностью, используя лишь логику, знание геометрии и... обычную палку.
Эратосфен заведовал знаменитой Александрийской библиотекой и имел доступ к знаниям со всего античного мира. Из старинного свитка он узнал любопытный факт: в городе Сиена (нынешний Асуан) в полдень летнего солнцестояния светило занимает положение точно в зените. В этот момент тени от предметов становятся пренебрежимо малы, а солнечные лучи проникают прямо на дно глубоких колодцев. Это явление, описанное неизвестным автором, натолкнуло Эратосфена на идею измерить размеры Земли.
В тот же день ученый провел эксперимент в Александрии. Он вбил в землю вертикальный шест и заметил, что в полдень тот отбрасывает короткую тень. Измерив длину этой тени и зная высоту шеста, Эратосфен вычислил угол падения солнечных лучей — чуть больше семи градусов, что соответствует примерно одной пятидесятой окружности.
Дальше в ход пошла простая геометрия. В Сиене в полдень солнцестояния Солнце занимало положение точно над головой и не давало тени, а в Александрии в тот же момент шест отбрасывал короткую тень. Разница в наклоне солнечных лучей между двумя городами составила около семи градусов — то есть одну пятидесятую полного круга. Значит, и расстояние между Александрией и Сиеной соответствует одной пятидесятой длины земного меридиана.
По одной версии, Эратосфен поручил измерить этот путь человеку, прошедшему его пешком и считавшему шаги. По другой — использовал данные караванной торговли. Получилось около 5 000 стадиев.
Умножив 5 000 на 50, ученый получил 250 000 стадиев — примерно 40 000 километров. Сегодня мы знаем, что длина экваториальной окружности Земли составляет 40 075 километров. То есть погрешность вычислений Эратосфена составила меньше одного процента. И все это за 2 197 лет до запуска первого искусственного спутника Земли.
Что на самом деле знали в Средние века
Вопреки популярному мифу, средневековые ученые не утратили знания, унаследованные от античных коллег, и не начали считать Землю плоской. Этот миф появился в эпоху Возрождения, когда власть имущие старались во что бы то ни стало противопоставить "мрачное Средневековье" "просвещенной науке" (а в XIX веке Ирвинг раздул этот миф, о чем сказано выше). На деле же образованные люди средневековой Европы и исламского мира прекрасно знали, что Земля имеет форму шара.
Более того, еще во II веке до н. э. греческий ученый Кратет Малльский создал первый в истории глобус. Средневековые картографы, опираясь на достижение своего предшественника, тоже изготавливали сферические модели Земли. То есть без принятия шарообразной формы планеты это было бы совершенно лишено смысла.
Важно отметить, что церковь не только не преследовала ученых за идею шарообразной Земли, но и принимала ее как факт. Например, святой Амвросий Медиоланский — епископ, проповедник и один из отцов западной церкви — уже в IV веке открыто рассуждал о «земном шаре». А мусульманские астрономы того времени развивали сферическую тригонометрию, чтобы вычислять направления и расстояния до Мекки — расчеты, которые имеют смысл только на шарообразной планете.
Роль Колумба в этой истории
Христофор Колумб не доказывал, что Земля круглая. Это давно было известно всем, кто имел хоть какое-то отношение к его экспедиции. Спор шел о другом — о размерах планеты.
Колумб считал Землю на 25-30% меньше, чем она есть на самом деле. Он опирался на данные древнегреческого философа и географа Посидония (135–51 годы до н. э.), который, отвергнув более точные вычисления Эратосфена, занизил оценку длины земной окружности. Согласно расчетам Колумба, путь в Азию по западному маршруту должен был занять всего несколько недель. Ему возражали не невежды, а лучшие географы Европы, справедливо указывавшие, что океан слишком велик и подобное путешествие может закончиться катастрофой.
По иронии судьбы именно ошибка Колумба сделала его путешествие возможным. Если бы он знал истинные размеры Земли и реальные расстояния до Азии, то, вероятно, не решился бы на столь рискованную экспедицию — запасов воды и еды просто не хватило бы на такой путь. Его флот спасло существование неизвестного** тогда континента — Америка оказалась между Европой и Азией, не дав кораблям сгинуть в бескрайнем океане.
**Справедливости ради стоит отметить, что за пять веков до Колумба берегов Северной Америки, вероятно, достигали викинги, но свои открытия они не удосужились задокументировать, так что вскоре это достижение было забыто.
Парадокс XXI века
И вот здесь история делает неожиданный поворот. В наше время, когда существуют тысячи спутниковых снимков Земли, Международная космическая станция непрерывно летает уже 25 лет, и сотни человек побывали в космосе, миллионы наших современников начали верить в плоскую Землю.
Согласно социологическим опросам, примерно 2-3% населения развитых стран убеждены, что планета имеет форму диска. Это не шутка. Существуют целые сообщества, конференции, каналы в интернете, посвященные "разоблачению" шарообразной Земли.
Особенно настораживает возрастная динамика. Среди людей старшего поколения в шарообразности Земли убеждены более девяноста процентов. Среди молодежи этот показатель заметно ниже. Интернет, который должен был стать инструментом распространения знаний, превратился в рассадник невежества.
Древние греки, не имея ни спутников, ни телескопов сумели понять форму планеты и измерить ее размер с помощью палки и тени. Аристотель в IV веке до н. э. привел доказательства, которые может проверить любой человек — достаточно понаблюдать за кораблями или за лунным затмением.
А часть наших современников, имея свободный и мгновенный доступ ко всем знаниям человечества, умудряется отрицать очевидное. Это не "альтернативная точка зрения" и не "здоровый скептицизм". Это интеллектуальная деградация — откат на тысячелетия назад.
