Капли девонского дождя

Глава 3 Вслед за профессором Лиденброком

Почти во всех научно-фантастических произведениях люди будущего улетают прочь от Земли: путь к центру планеты труден даже для фантастов.

Легче всего преодолимы газовые и ионные сферы.

В 1731 году — первый полет в тропосфере. Через двести лет — выход в стратосферу, на высоту более 15 километров. Еще через 28 лет — выход в космос.

Более плотную среду — гидросферу — пробить оказалось сложнее, и когда воздухоплаватели уже летали в стратосфере, подводники осваивали всего лишь километровую глубину. Когда космонавты витали в невесомости, океанографам наконец-то покорилась одиннадцатикилометровая, давящая колоссальным прессом бездна.

А как быть с неколебимой крепостью скал? Какая сила способна пробиться в земную твердь?

По стародавним сказаниям выходило, что самое главное на свете — слово. В Библии — в священном сборнике древнееврейских легенд, в книге Бытия утверждается, что создал всемогущий владыка мир лишь силой словесной.

Велика сила слова. Мир, который создают люди в своем воображении, выстроен из кирпичей слов. В слова одеты наши мысли.

Заговором, верилось, можно и скалы разверзнуть.

Вспомните удачливого Али-Бабу. Простое заклятье: «Сезам, откройся!» — и, послушные слову, раздвигаются скалы, открывая в глубинах своих семицветный блеск алмазов, тусклые отсветы золота, лунное мерцание опала, красные гроздья граната.

Но не слово открыло путь в недра, а дело: трудный труд, порой мучительный и опасный. Прежде всего люди стали добывать из земли простой камень — кремень, воду (самый драгоценный минерал) и каменную соль.

Человек вступил в единоборство со скалами почти безоружным.

Много тысячелетий назад люди, одетые в шкуры диких животных, каменными топорами и мотыгами из оленьего рога стучались в недра земли. Они искали материал для каменных орудий — кремень. С помощью кремневых орудий они выкапывали глубокие ямы — ловушки для мамонтов и носорогов.

История человечества неразрывно связана со скромным химическим элементом — кремнием (греческое слово, означающее «скала»). В химии употребляется его латинское имя — силициум (si).

После кислорода это самый распространенный элемент на земле. Вес его атомов составляет чуть меньше одной трети всего веса земной коры.

Из кремня (соединение кремния с кислородом) некогда изготовлялись прочные орудия труда первобытных людей. Благодаря кремню огромный этап в развитии человечества назван «каменным веком». С таким же успехом его можно было назвать «веком кремня».

И поныне служат людям многие соединения кремния (обычно их называют силикатами). Соединяясь с кислородом, элемент этот превращается в оборотня. Он может принимать более двухсот обличий, оставаясь все той же окисью кремния (SiO₂), как и прежде. Одно из них широко распространено в природе. Это кварц.

«Показывают мне самые разнообразные предметы: прозрачный шар, сверкающий на солнце чистотой холодной ключевой воды; красивый, пестрого рисунка агат; яркой игры многоцветный опал; чистый песок на берегу моря; тонкую, как шелковинка, нитку из расплавленного кварца или жароупорную посуду из него; красиво ограненные груды кристаллов горного хрусталя; таинственный рисунок фантастической яшмы; окаменелое дерево, превращенное в кремень; грубо обработанный наконечник древнего человека — и о чем бы я ни спросил, мне ответят: это состоит из кварца и близких к нему по составу минералов», — писал А. Ферсман.

Из кварца делали шумерийцы первые свои украшения, из кварца выплавлялось стекло. Люди дивились прозрачности кварца (горного хрусталя). Греки считали его окаменевшим льдом. Множество красивых имен дали его разновидностям: оникс, агат, аметист, халцедон, опал, аквамарин, сард.

Но вода еще важней, чем кремень. Для добычи ее копают колодцы, отыскивают родники, бурят скважины.

И золото издавна манило к себе людей.

Во времена Римской империи в одних лишь рудниках Нового Карфагена в Испании работало до сорока тысяч человек. Тогда редко кто задумывался над тайнами Земли: привлекали ее сокровища.

Но еще важнее золота было железо.

Легенда говорит, что когда полчища германских народов, свергнувших иго Рима, после победного боя пировали в долине, с вершины горы раздался громовой голос горного духа: «Чего хотите вы — золота на сто лет или железа навечно?»

Толпа воинов, звеня мечами и латами, вскричала: «Дай нам железо! С ним добудем золото!» С той поры в долинах Штирии открылись богатые залежи железных руд.

Железо помогало не только отбирать золото, но и добывать подземные богатства. Полезнее воинственных мечей были лопаты, ломы, кирки, клинья, молотки. С их помощью горнопроходцы в средние века достигали стометровых глубин.

«Железо принадлежит к важнейшим металлам мироздания… Мы видим атомы железа, бурно мятущиеся на солнечной поверхности, они падают к нам ежегодно на землю в виде тонкой космической пыли, в виде железных метеоритов… Геофизики утверждают, что весь центр Земли состоит из никелистого железа и что наша земная кора есть такая же окалина, как те стекловидные шлаки, которые вытекают из доменной печи во время выплавки чугуна» (А. Е. Ферсман).

До изобретения Иоганном Гутенбергом книгопечатания все знания горняков передавались устно из поколения в поколение вместе с легендами, сказками, поучениями. Редкие рукописи были доступны немногим специалистам.

Но вот в 1546 году вышла в свет отпечатанная во многих экземплярах книга Георгия Агриколы «О природе ископаемых». В ней Агрикола, врач по профессии, знаток алхимии, изложил основы минералогии — науки о химических соединениях, слагающих Землю. Начался новый этап в развитии геологии и горного дела: печатные книги открыли путь к знаниям для многих людей.

В сказках путь к кладам стерегут страшные чудовища и духи. Они мешают смельчакам.

Истинные «подземные чудовища» — крепость скал, горное давление, подземные воды, ядовитые и взрывчатые газы. С ними вступили люди в трудный бой.

Бесформенным, многоголовым Змеем Горынычем врывалась в горные выработки вода. Она струилась из трещин ручьями. Вместо одной «отрубленной» головы-струи тотчас вырастала новая. Вода неистребимо сочилась из земли.

В XVI веке для борьбы с врагом решили люди использовать друга-великана — машину. Она была похожа на эскалатор метро: бесконечная, замкнутая лента транспортера, к которой были приделаны ковши. Машина черпала воду со дна и тащила ее наверх. Вся система приводилась в движение воротком. Вороток вращали кони.

Все больше коней кружилось вокруг шахт, вращая водяное колесо. В угольных шахтах Англии на откачках работало в XVII веке полтысячи лошадей! Но вода не сдавалась.

Прошло еще немного времени, и хитроумный человек сумел «стравить» два могучих чудовища: против воды он употребил… воду. Точнее, водяной пар. Появились первые механические насосы.

С тех пор сменилось несколько поколений насосов — истребителей воды. С каждым разом становятся они всё мощнее и мощнее. И хотя до сих пор остается вода опасным врагом шахт, добрые силачи-машины справляются с ней.

Есть под землей и другой враг людей. Невидимый, он стискивает выработки так, что трещат каменные своды. Он готов раздавить людей, машины — все, что проникает в подземелье. Он рушит своды, порой погребая заживо сотни горняков. Он сжимает стены, выдавливая вверх дно выработок. Этот враг — горное давление.

Оно появляется с глубиной. Чем глубже врезается шахта, тем мощнее слой горных пород над ней, тем сильнее давят они на выработку.

Миллионы лет дремлют под землей плотные, слежавшиеся слои. Они «привыкают» к мощному прессу вышележащих пород.

Человек нарушает подземное равновесие, высверливая искусственные пещеры — штреки, тоннели… В горных породах вокруг пустот появляются новые силы сжатия и растяжения. Под их действием породы трескаются, деформируются. Эти силы, еще очень мало изученные, и называются горным давлением.

Люди призвали себе на помощь деревья, железо, бетон. Колоннада подпорок выстраивается в галереях. Могучая крепь удерживает каменный потолок.

Крепость скал — неизбежный противник всякого, кто хочет пробиться в недра. Преодолевать прочные скалы трудно. Кое-как выдалбливали прежде люди узкие низкие щели. В забой приходилось вползать на коленях. Победители недр больше походили на рабов, на ничтожных подданных великого подземного бога.

Призвал человек себе на помощь верного друга — огонь. В подземельях запылали костры. От сильного жара, от водяных паров растрескивались глыбы. Но большего сделать огонь не мог.

В XIII столетии было изобретено первое взрывчатое вещество — порох. Но лишь четыре столетия спустя научились люди использовать его не для убийства, а для «мирной войны» со скалами. (Доброе дело совершить намного труднее, чем злое.) Килограмм пороха за сотую долю секунды выполнял такую же работу, как десять человек за час.

В прошлом веке было создано новое смертоносное вещество в тринадцать раз сильнее пороха — нитроглицерин. Тогда же появились и первые перфораторы — сверла, работающие силой сжатого воздуха. Перфораторами стали высверливать в скалах глубокие отверстия, вставлять туда взрывчатое вещество и взрывать его.

Но первые взрывы раздались под землей раньше — в конце XIII века. Они были неожиданными. От них в угольных шахтах гибли тысячи людей.

Виновника катастроф удалось найти: жестокий убийца-невидимка — рудничный газ (он же болотный газ, углеводород, метан).

Люди сумели обуздать злодея. В 1815 году английский физик Деви изобрел лампу. Она не была волшебной, с ее помощью нельзя было повелевать джиннами, зато она изолировала огонь шахтерского светильника от рудничного газа, а без огня бессилен невидимка!

Бороться с другими шахтными врагами — ядовитыми газами, пылью, разъедающей легкие, — люди заставили ветер. Закачивая воздух с поверхности, мощные вентиляторы беспрерывно продувают подземные выработки.

Есть у людей еще одно средство. Можно и не лезть самим под землю. Достаточно послать туда послушные машины.

Алмазные буровые коронки вгрызаются в толщу прочнейших скал, перемалывая камни. Они уже достигают семикилометровых глубин. Но это — булавочные уколы, затрагивающие тонюсенькую кожуру «земного плода», тысячную долю его радиуса.

Если не могут люди воочию наблюдать недра, они стараются заглянуть «под землю» своим внутренним взором, воображением.

Волшебные легенды о завороженных кладах и пещерах, о слове-заклятье — даже эти фантастические сказки частично сбылись. Люди научились силой разума своего, силой воображения проникать сквозь неподатливый панцирь скал, научились видеть на многие сотни километров в глубь Земли.

Ровно сто лет назад на заседании минералогического общества в Иоганнеуме (Голландия) был заслушан самый удивительный научный доклад XIX столетия. Зачитал его профессор Отто Лиденброк.

Давно уже затихла газетная шумиха вокруг доклада О. Лиденброка. Одни сочли сообщение самой крупной мистификацией в науке, другие — величайшим достижением.

Профессор утверждал, что он вместе со своим племянником Анселем и проводником Гансом Бьелке спустился в один из трех кратеров вулкана Екуль Снайфельдс (Исландия). После долгих блужданий в жерлах, пещерах, трещинах земной коры путешественники были выброшены (на плоту) поднимающейся лавой из кратера вулкана Стромболи (Сицилия). И действительно, газеты сообщали в свое время о трех странного вида людях, невесть откуда появившихся на острове Средиземного моря. Местные жители даже легенду сложили о выходцах из ада.

Так описал выдуманные подземные странствия профессора Лиденброка знаменитый писатель-фантаст Жюль Верн. Описал вполне достоверно (с точки зрения литературы) и с большими геологическими ошибками.

Некоторые утверждения Жюля Верна современная геология категорически отвергла.

Экспедиция Лиденброка не могла бы достичь центрального ядра планеты.

Подземный жар не позволяет людям углубиться не то что на тысячи или сотни — даже на три — пять километров. А жерла вулканов уже на больших глубинах напрочь забиты обломками горных пород, сцементированными застывшей лавой. Слишком велики давление и температура в глубинах Земли. Проникнуть туда очень не просто.

Земная кора — название красивое, привычное, но не точное. Придумали его в те далекие годы, когда считалось, будто наша планета — осколок Солнца, где под застывшей тонкой корой клокочет кипящее звездное вещество.

Как неуютно и боязно ступать по земле, ожидая каждую минуту, что каменная оболочка может вдруг лопнуть и огненный потоп из недр сожжет все и всех!

Наука не подтвердила этих догадок. Однако название поверхностной оболочки планеты осталось прежнее.

Больше всего в земной коре (кроме кислорода) кремния и алюминия.

Неровный, покоробленный местами слой «коры» облегает земной шар. Толщина его меняется резко. Под горными хребтами увеличивается до пятидесяти и более километров. Под океанами утончается до нескольких километров.

Выделяются обычно в коре три слоя: сверху осадочный, затем гранитный, внизу базальтовый.

Осадочные породы рождаются беспрерывно на поверхности земли: оседают в морях, накапливаются в реках, образуются в болотах, навеваются ветром. За миллионы лет незаметно, исподволь накапливаются слои километровой толщины. Это глины и песчаники из пыли и песка, снесенных в моря с континентов; известняки, образованные в результате деятельности живых существ; торфяники, со временем превращающиеся в бурые и каменные угли, и многие другие породы.

Медленно оседая вниз, они попадают в глубины, все более и более раскаленные. Образующиеся вверху новые породы давят на нижние слои. В глубинах Земли породы преображаются неузнаваемо. Они приобретают новые оттенки, новые свойства, обогащаются новыми химическими соединениями. Они начинают вдруг блестеть слюдой, как Золушка-принцесса в серебряном наряде феи. Угольками тлеют в них багровые бусинки гранатов. Из неприметных известняков образуются прекрасные мраморы.

Подобные преображенные породы называются метаморфическими (от греческого слова «метаморфоз» — превращение). Для того чтобы стать красивыми, даже горные породы, даже холодные камни вынуждены переносить страшные испытания.

О происхождении гранитного слоя до сих пор ведутся серьезные споры среди геологов.

Граниты — зернистые, из кристаллов кварца, полевых шпатов (тоже, подобно кварцу, но более сложные, соединения кремния) и слюды — прочны и монолитны. Кажется вполне очевидным, что именно они родились в глубоких недрах Земли. Так обычно и считалось: граниты — выходцы из земных недр.

За последние годы все больше геологов начинают поддерживать гипотезу метаморфического происхождения гранитов. Согласно этой гипотезе почти все граниты произошли из осадочных пород.

Разобраться в этой проблеме очень важно. Ведь граниты — один из главных объектов исследований многих геологических наук. Их можно назвать краеугольным камнем геологии. С ними связаны крупнейшие месторождения большинства полезных ископаемых (в частности, редких и цветных металлов).

Споры о гранитах будут продолжаться много лет, и, возможно, в чем-то правы сторонники одной и другой гипотезы. Можно только отметить: граниты подобны осадочным породам в том, что и к тем и к другим приурочены месторождения полезных ископаемых, в то время как бесспорно глубинные породы — базальты — не обладают этим свойством.

Породы базальтового слоя — магматические или изверженные, — как считается, образуются в земных недрах и находятся в расплавленном состоянии или застывают, образуя прочнейшие массивы. Расплавленные магматические породы и граниты по трещинам в земной коре могут подыматься вверх, изливаясь на поверхность вулканическими лавами. (Между прочим, на поверхность земли промышленные предприятия выбрасывают в шесть раз больше шлаков, чем изливается за то же время лавы из всех вулканов. Вот она, мощь техносферы!)

Слагаются метаморфические и изверженные породы атомами кремния, кислорода, алюминия.

Гранит состоит на три четверти из окиси кремния и ее соединений с алюминием, натрием, кальцием, калием. Граниты бывают разных цветов, и почти все они — светлые.

Базальт — темная или черная порода, в которой сложные кремниевые соединения преобладают, а кварца нет вовсе. Появляются сравнительно тяжелые соединения магния и железа. Базальт тяжелее гранита.

Между гранитными породами и базальтовыми существует множество разновидностей, да и сами базальты и граниты разнообразны. Но мы сейчас не будем углубляться в область минералогии и петрографии (учение о горных породах). Наш путь — к центру Земли.

До сих пор немного известно о строении внутренних сфер нашей планеты. Если бы можно было отправить в «подземное плавание» аппарат с людьми, все стало бы ясно. Но, к сожалению, такая экспедиция вряд ли состоится вскоре. Людям оказалось проще преодолеть земное притяжение и вырваться в космос, чем пробить первую, самую тонкую каменную оболочку — земную кору.

Впрочем, подобное предприятие вовсе не обязательно. Научились же люди определять температуру звезд, их состав, размеры, массу. А звездных экспедиций не было, да и ожидать их пока не приходится.

Звезды — перед нами. Их яркость, цвет, спектр и силу воздействия на другие небесные тела можно изучать с помощью телескопов и иных оптических приборов. В остальном помогают формулы физики и вычисления.

«Вам взвесить этот шарик? Одну минутку…» — так может ответить геофизик на вопрос о весе Земли. Для него взвесить планету — дело нехитрое. Как будто речь идет о том, чтобы сорвать с дерева яблоко и прикинуть на ладони его тяжесть.

Некогда и Святогор, былинный богатырь, в силу свою великую веря, похвалялся:

Не предусмотрел только Самсон Святогор маленькую малость — точку опоры. Увидал он однажды две сумы переметные, неказистые на вид. Стал подымать их. А сумы накрепко с матушкой-Землей были связаны.

Погиб Святогор-богатырь, раздавленный собственной своей великою силой.

«Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю», — сказал Архимед. Он верил в могущество рычага.

Не случайно оговорился Архимед насчет точки опоры. Он знал, что Земля — шар. Найти возле нее в космосе надежную точку опоры мудрено.

Столетиями операция по взвешиванию планеты казалась абсолютно невыполнимой. Мыслимо ли землянам взвесить шар, на котором они сами живут! Не похожа ли такая затея на подвиг барона Мюнхаузена, вытащившего себя и лошадь из болота за собственную косичку?

И все же Землю удалось взвесить. Впервые это было сделано при помощи… отвеса.

Любой отвес, как известно, ориентирован вертикально вниз, к центру Земли. Но действуют на него и другие, куда более мелкие тела, расположенные поблизости. Например, горы.

Из чего состоит гора, можно узнать. Достаточно тщательно осмотреть ее со всех сторон, исследовать горные породы, ее слагающие.

В 1774 году шотландцы Гюттон и Маскелин взвесили гору Шехаллин: измерили ее объем, помножив полученную цифру на средний удельный вес местных горных пород.

После этого ученые пришли к горе с отвесом. Возле горы он, повинуясь закону тяготения, отклонился от вертикали. Угол отклонения был крохотный. Его определили с максимальной точностью. Этот угол, как и углы треугольников Эратосфена, сказал несравненно больше правды о Земле, чем все предыдущие рассуждения.

Зная массу горы, расстояние от центра ее до отвеса, а также расстояние до центра Земли (радиус земного «шара») и величину отклонения отвеса от вертикали, можно вычислить и массу Земли.

Значительно более точный расчет был проведен в самом конце XVIII века. Англичанин Кавендиш ухитрился обнаружить и даже измерить силу взаимного притяжения двух свинцовых шаров. (В возможность проведения столь тонкого эксперимента не верил сам Ньютон.) Кавендиш использовал крутильные весы (с помощью их позже Лебедев «взвесил» солнечные лучи).

А затем стали для определения веса планеты использовать и маятники, и особые весы, чаши которых расположены на разной высоте (то есть на разном расстоянии от центра Земли).

Вы и сами можете взвесить Землю. Для этого достаточно сделать несложный расчет.

Как известно, по закону Ньютона, сила взаимодействия между двумя телами равна: F = KmM/R², где R — расстояние между центрами этих тел, m и M — массы тел, а K — коэффициент, вычисленный при многочисленных лабораторных проверках закона притяжения (например, опытами Кавендиша), он равен 6,65·10^–8.

Представим себе шар массой в 1 грамм, лежащий на поверхности земли. Сила его взаимодействия с Землей выражается формулой Ньютона. При этом масса шара (m) известна — 1 грамм. Известно и то, что масса эта притягивается к Земле (и соответственно, притягивает Землю) с силой, равной 980 динам. Значит,

980 = 6,65·10^–81·M/R².

Отсюда можно приближенно (без учета второстепенных показателей) найти массу Земли, зная ее радиус (R ≈ 6,37·10⁸ см):

Трудно усмотреть поэзию в опытах ученых. Почти невозможно представить себе массу Земли — цифра тянет за собой длиннейший ряд нулей: 6·10²¹ тонн. Но именно эти скучные на первый взгляд цифры открывают нам путь в мир действительный, а не созданный одним лишь нашим воображением. Они позволяют ощутить величие Вселенной.

От массы нетрудно перейти к средней плотности (к удельному весу). Для Земли это выразится формулой: M = ⁴/₃πR³ (объем земного шара) × D (средняя плотность). Отсюда D = 3·M/4πR³.

Остается только заменить буквы цифрами.

Сейчас средний удельный вес Земли (ее плотность) принимается равным 5,52 г/см³. Средняя плотность горных пород, распространенных у поверхности, менее 3 г/см³.

Опущенное в море на глубину в несколько километров дерево под давлением воды уплотняется настолько, что не может уже плавать. Оно тонет в воде, как металл.

А в глубинах Земли давление больше, чем на дне океана, в тысячи, в сотни тысяч раз!

Под этим давлением неузнаваемо изменяются свойства вещества Земли. А это, в свою очередь, приводит к совершенно неожиданным последствиям.

На суше, как и в океанах, главным помощником людей стало эхо. Да еще землетрясения — извечные наши недруги. Сила разума даже такого страшного врага обратила в помощника.

Ученые ловят отзвуки ударов. Для этой цели служат сейсмографы — приборы, отмечающие и записывающие малейшие колебания земли. Перо сейсмографа непрерывно чертит полосу на бумаге. Вздрогнет земля, и чуткое перо тотчас метнется, рисуя зигзаг на движущейся бумажной ленте. Чем сильнее толчок, тем резче взмах пера.

Сейсмические волны бывают двух типов. Первые — самые быстрые — продольные волны. Они похожи на колебания пружины: это волны сжатия и растяжения.

Другие волны — поперечные. Они колеблют частички вверх-вниз, как волны воду.

Сейсмические волны ведут себя по-разному. Поперечные не распространяются в жидкой среде, они там «вязнут», быстро угасая. Поэтому границу ядра Земли определить легко: ниже ее нет доступа поперечным волнам. А волны продольные ядро Земли собирает в пучок, словно круглая линза. Но вместе с тем существуют участки, куда никакие волны не достигают: область сейсмической тени.

Итак, при сильных землетрясениях вся планета чуть приметно вздрагивает, колеблется.

Пройдя сложный путь под землей, сейсмические волны достигают поверхности планеты в самых разных местах. Тут их ловят сейсмографы.

Обрабатывая данные сейсмических станций, разбросанных повсюду на земном шаре, ученые прослеживают подземные пути и продольных и поперечных колебаний.

На границе двух каменных сфер упругие подземные волны частично отражаются на поверхность, а частично преломляются. По существу, они ведут себя так же, как звуковые волны или световые лучи.

Отклонения сейсмических волн точно измеряются. В массе цифр, в графиках и картах постепенно вырисовываются показатели свойств недоступных глазу глубин.

Основываясь главным образом на данных об изменении плотности вещества Земли, геофизики выделили три главные сферы планеты.

С поверхности до глубин порядка десяти — восьмидесяти километров (тоненькая пленка планеты вроде кожуры яблока) залегает земная кора (плотность около 3, то есть в три раза больше плотности воды).

Ниже, до глубины 2900 километров, расположена мантия (плотность 3–6).

Самая обширная область планеты, которую обволакивает мантия, называется ядром (плотность более 9). Начинается оно с глубины 2900 километров. В нем обычно выделяют еще внутреннее ядро или ядрышко, расположенное в центре планеты ниже глубины 5100 километров (плотность более 12).

Вот какие действительные сферы располагаются под нашими ногами.

Граница мантии и коры отбивается достаточно четко. Известна она с 1909 года, когда ее обнаружил югослав Мохоровичич. Ее так и назвали: поверхность Мохо.

Наблюдая отзвуки Балканского землетрясения, Мохоровичич отметил на глубине первых десятков километров резкое увеличение скорости подземных волн. Значит, породы там тверже, плотнее. Значит, оттуда начинается новый каменный слой.

Возле поверхности Мохо горные породы нередко расплавлены. Возможно, в них содержится значительное количество тяжелых элементов: редких и радиоактивных и, кроме того, благородных металлов. Настоящая сокровищница!

Увы, двери кладовой остаются для нас закрытыми. Это, конечно, открывает простор догадкам и выдумкам (перед закрытыми дверями фантазия разгорается с особенной силой).

Хочется верить, что настанет время, и мы научимся управлять подземной лабораторией, поставляющей на поверхность ценнейшие соединения.

На границе коры и мантии — двух подземных сфер — словно трудится неутомимый древний алхимик. Готовит он чудесные огненные смеси, содержащие драгоценные элементы.

Мы постучимся к нему в каменную дверь, любезно скажем: «А теперь, сеньор, изготовьте для нас вот такой сплав».

По искусственным жерлам выбьются из земли фонтаны раскаленного металла (ночью они будут рассыпаться в воздухе праздничным фейерверком). Холодным блеском засверкают озера олова и молибдена. На стенах пещер станут расти четкие кристаллы — по заказу — почти так же покорно, как ныне растут дома. Глубинные взрывы сожмут на мгновение со страшной мощью камни — и в каменных ладонях вспыхнут многоцветными гранями алмазы. Но это пока что сказки. Сбудутся ли они, кто знает…

А ниже поверхности Мохо начинается область, которая, как предполагается, весьма велика и однообразна. Это мантия. Она вдвое плотнее земной коры.

Обычно выделяют в мантии четыре слоя. Как изменяется химический состав этих слоев и меняется ли он, остается по сей день загадкой.

Преобладают в мантии два химических элемента: силициум (кремний) и магний (если не считать вездесущего кислорода). Поэтому называют мантию по первым слогам двух этих элементов — «сима».

Все процессы в мантии идут очень медленно. Имеются там свои «каменные» течения, идут химические реакции. Отзвуки этих изменений, происходящих в верхней части мантии, доходят до нас в виде землетрясений.

С древнейших времен считалось, что в недрах Земли господствует жар. В легендах говорится об адских подземельях, где черти огнем потчуют грешников.

Поводом для подобных догадок послужили извержения вулканов. Раскаленные обломки и пыль, тучи горячего пепла, куски жидкой лавы и облака пара вздымаются над вулканическими жерлами. Изливаются огненными реками потоки лавы, от которых вспыхивают факелами деревья и чернеют камни.

Правда, у народов, живущих на просторах центральной и северной Сибири, где нет огнедышащих гор, недра Земли представлялись холодными. Ведь сибиряки на своем опыте знали: почти всюду в их краях, даже летом, под нетолстым слоем талой земли начинается вечная мерзлота.

В семнадцатом веке иезуит Афанасий Кирхер сослался на вулканическую деятельность как на доказательство подземного жара. Вулканы, по его мнению, были словно окна в недра. А там, в центре земного шара, частичкой солнца в каменной скорлупе — раскаленное ядро планеты. От него во все стороны разбегаются жилки — трещины. Местами они раздуваются огненными узлами, а порой достигают поверхности земли, рождая вулканы.

Откуда же берется тепло земных недр?

Отбрасывая «гипотезы» дьявольских печей (дровяное отопление) или кузницы бога Вулкана, геологи прошлого искали причину тепла в сгорании под землей торфа, угля, нефти, газа. Действительно, подземные пожары (горение угля и газа) могут порой ощутимо разогревать горные породы. Однако подсчеты показали, что для разогрева земных недр не хватит и в миллионы раз большего количества горючих веществ, имеющихся в земной коре, да и выгорели бы они полностью.

Гипотеза раскаленного (в прошлом) состояния Земли и последующего его остывания могла бы объяснить все просто и ясно, однако саму эту гипотезу требовалось доказать, а это не получалось.

Как же изменяется температура Земли с глубиной?

К сожалению, убедительного ответа на этот вопрос еще не получено. Скорее всего, недра горячи. Там постоянно бушуют ядерные реакции, там огромное давление будто «выжимает» из пород тепло.

От поверхности Земли на каждые 100 метров погружения температура увеличивается на 3 градуса. Конечно, в одних местах больше, в других меньше, но в среднем 3 градуса на 100 метров.

Любителям арифметики такие доводы не покажутся убедительными. Можно подсчитать: 30 градусов на один километр. 3000 градусов на тысячу километров. И почти 200 000 градусов на глубину до центра Земли! При такой температуре любое вещество обращается в газ.

Наверное, все обстоит не столь арифметически просто. Считается, что с определенной глубиной температура Земли будет возрастать все медленнее и медленнее. Есть даже мнение, что ниже раскаленного слоя температура начинает убывать. В этом случае сердце нашей красавицы Земли — холодное.

Возможна и более сложная картина. Помните чередование тепла и ледяного холода в атмосфере? А ведь в ней куда лучше условия для выравнивания температур, чем под землей. Об этой температурной неоднородности атмосферы не догадывались до тех пор, пока не произвели измерений. Почему же под землей не может быть нечто подобное?

А пока изменение температуры в недрах Земли изображают предположительно.

Сомнительное это дело — судить о температуре (и составе) тысячекилометровых глубин, имея достоверные сведения лишь о тончайшей пленке толщиной в несколько километров. С таким же успехом можно судить о внутреннем строении и вкусе незнакомого крупного плода, изучив миллиметровый слой его кожуры.

Не правда ли, одно из самых прекрасных ощущений — чувствовать, как тьма сменяется светом.

Нечто подобное время от времени происходит в нашем мозгу. Такие моменты поэты называют озарением, а ученые — открытием.

Мысль, словно луч света, выхватывает из мрака неожиданные, невиданные прежде закономерности. И даже привычные вещи и явления могут вдруг поразить нас своими качествами, которые мы раньше не замечали.

С детства мы умеем пользоваться компасом. И с детства до сих пор не знаем, почему его концы притягиваются полюсами Земли. Нам, конечно, могут сказать, что тут действует «силовое электромагнитное поле планеты». Из книг можно вычитать: магнитное поле почти целиком связано с недрами Земли, и лишь менее одной десятой его части связано с атмосферой. Откуда взялось это поле, остается догадываться самому. Кое-что придумать можно. Вот, например, одна из догадок.

Ядро и его оболочка, состоящие из разных веществ (а вещество ядра по своим свойствам похоже на металл), вращаясь с разными скоростями, возбуждают электрические токи, как возбуждают их якорь и обмотка обыкновенного магнето.

Причин разницы скоростей можно назвать две.

Во первых, внутреннее ядро Земли жидкое, а жидкость хуже поддается вращению, чем твердое тело (вспомните, как крутятся сырое яйцо и сваренное вкрутую). Во-вторых, близ центра Земли вещество находится почти в невесомости (ведь ядро окружено со всех сторон одинаковой массой пород, значит, во все стороны оно притягивается с одинаковой силой — это и есть невесомость). А скорость вращения легких тел, при прочих равных условиях, ниже, чем твердых.

Вообще почти все, что мы знаем о земном ядре, правильнее называть гипотезами.

Многие ученые считают ядро состоящим из тяжелых минералов: железа, никеля, кремния.

Но вообразите себе давление в три миллиона атмосфер, которое сжимает ядро. Невозможно вообразить. Чудовищное сжатие! Оно срывает электронные оболочки атомных ядер и уплотняет любые вещества, придавая им новые свойства. Даже легкие элементы могут приобрести качества металлов (в частности, их плотность). При этом они будут своеобразной сверхплотной жидкостью — в четыре раза плотнее гранита!

Исследование ядра Земли — задача несравненно более сложная, чем даже космические полеты к иным планетам. Но и она требует решения. Без этого мы не сможем окончательно выяснить причины многих процессов, проходящих не только в мантии, но и в земной коре.

Земная кора — главный объект геологии — корнями своими тянется к центральному ядру, соприкасается с мантией, гидросферой и тропосферой, входит частично в биосферу и техносферу. И, кроме того, незримыми нитями связана она с Солнцем, Луной, движением планет, вращением Земли, с излучениями космоса.

Нынешняя геология умеет не только анализировать различные явления, но и словно единым взором охватывать всю планету, все ее оболочки, постигая их взаимодействие, их историю и превращения.