книги из ГПНТБ / Диомидов М.Н. Покорение глубин

Земля — планета «Океан»

реди других планет Солнечной системы Земля име­ ет самые благоприятные условия. Три четверти ее по­ верхности покрыты водой, она окутана плотной атмос­ ферой. Между океаном, атмосферой и континентами происходит извечный обмен воды. Таких условий нет ни

на одной другой планете. Атмосфера, вода, обилие солнечной энер­ гии послужили главными условиями возникновения жизни на Земле и ее высшего проявления — человеческого разума.

Человек никогда не мирился и не примирится с существова­ нием неизвестного. Чтобы узнать неведомое и объяснить непонят­ ное, человек не останавливается ни перед какими трудностями — он создает космические корабли и батискафы; на одних бесстраш­ но устремляется в бесконечность космоса, а на других погружа­ ется в пучину океана.

Уже давно установлено, что для познания природы Земли, соседних планет и Солнца необходимо рассматривать все явления, происходящие в нашей солнечной системе, как единое целое. Солнце с окружающими планетами и Землей — это часть Галак­ тики, поэтому, изучая историю планеты Земли, человек как бы изучает историю всей Вселенной.

Солнечная энергия, плотная атмосфера и неограниченная масса воды, хранимой Мировым океаном, обеспечивают бурный рост растительных и животных организмов, создают необходимые усло­ вия для существования и развития все более высокоорганизован­ ного и процветающего человеческого общества. Но столь исклю­ чительные условия появились не сразу. Прошли миллиарды лет,

11

прежде чем на Земле образовался Мировой океан, покрывший животворной водой поверхность планеты, появилась плотная атмо­ сфера, возникла жизнь во всем ее многообразии.

Согласно одной из гипотез Земля обязана своим появлением колоссальному взрыву, который произошел на Солнце, возможно, около пяти миллиардов лет тому назад. В те далекие времена из недр раскаленного Солнца была выброшена масса расплав­ ленного вещества. Взрыв сообщил будущей планете скорость, а сила притяжения Солнца удержала ее на строго определенной орбите. Вращаясь с большой скоростью вокруг собственной оси, новая планета постепенно приняла шарообразную форму.

В то время Земля была окружена атмосферой, состоящей из раскаленных газов, а ее огненная вязкожидкая поверхность взды­ малась мощными приливами, вызванными притяжением Солнца. Эти приливы понемногу тормозили вращение новорожденной пла­ неты. Атмосфера ее постепенно остывала, теряя часть наиболее легких газов. В недрах планеты происходили радиоактивные про­ цессы с выделением тепла. К поверхности поднимались легкие сплавы с более высокой температурой, а к центру опускались более тяжелые массы.

По мере охлаждения на поверхности Земли образовалась кора, состоявшая главным образом из сплавов полевых шпатов (смесь алюминиево-кремниевых солей калия, натрия и кальция). В то время еще не было ярко выраженных материковых выпуклостей и океанских впадин. На горячей безводной поверхности громозди­ лись бесчисленные скальп Кора была тонкой и пластичной. Под влиянием солнечного притяжения Землю ежесуточно обегала при­ ливная волна, кора молодой планеты вспучивалась и прогибалась.

Однако существуют и другие, совершенно противоположные гипотезы о происхождении Земли. Некоторые ученые придержива­ ются взгляда, что Земля образовалась путем сгущения первона­ чальной туманности. Все большее признание получает гипотеза академика О. Ю. Шмидта о возникновении нашей планеты из

метеоритов.

Согласно этой теории Земля длительное время росла за счет падавших на нее метеоритов. Как только давление в центре Земли достигло критической величины, сразу же образовалось плотное ядро. Объем части земного шара, ставшей ядром, резко уменьшился и все, что было выше, «провалилось» к центру, на­ ружная поверхность сжалась и на ней возникли складки: первич­ ные горы, разломы, провалы и углубления океанов, вспоследствии заполнившиеся водой.

Наконец, многих сторонников имеет гипотеза о расширении Земли из первоначального малого тела. По мере такого расшире­ ния, на последних фазах развития, на Земле образовались углуб­ ления и котловины, заполненные теперь океанами.

Изучением части земного шара, покрытой морской водой, за­ нимается паука океанология.

Океанология — очень сложная наука. Многие входящие в ее

12

состав проблемы только начинают разрабатываться. Многие стоя­ щие перед ней вопросы еще не получили ответов, или эти ответы противоречивы. Такие вопросы, как древность океана, происхож­ дение его водной и солевой массы, происхождение заполненных океанами впадин, происхождение материков и их постоянство, происхождение и развитие жизни, особенности подокеанской зем­ ной коры и многие другие еще не имеют достаточной ясности. По всем этим вопросам предстоит огромная исследовательская работа. Не менее сложны и проблемы освоения человеком ресур­ сов океана.

Главной целью океанологии является не только описание океа­ нов, но и отыскание, и понимание невидимых связей между раз­ личными явлениями и определение методов управления ими.

Задача океанологии — всестороннее изучение океана и протека­ ющих в нем физических, химических, биологических и геологиче­ ских процессов в их взаимосвязи, взаимообусловленности и в ис­ торическом развитии.

Воды океанов нераздельны, явления и процессы, происходящие в одной их части, в конце концов оказывают свое влияние на огромные пространства. Мировой океан объединяет все народы Земли, он принадлежит не одной нации, а служит всем людям и всем нациям Земли. Поэтому для наиболее успешного изучения океана необходимо международное сотрудничество.

По поводу образования океанов и материков существует не­ сколько различных гипотез. Одна из них сводится к тому, что под влиянием сжатия земного шара, внутренних процессов и других причин кора Земли разломилась и между ее частями возникли океанские бассейны. По мнению других ученых, материки и океан­ ские впадины появились вследствие медленной конвекции, когда из недр Земли поднимались потоки жидкой магмы с более высо­ кой температурой, а более холодные массы опускались внутрь жидкого тела планеты.

Земля продолжала остывать, и из твердеющих пород начала выделяться вода, которая сразу же испарялась и насыщала атмос­ феру. В течение миллиардов лет происходило остывание земной коры, увеличивались ее толщина и количество воды в атмосфере. Наконец, наступило время, когда в остывшей атмосфере началась конденсация насыщенных паров воды. Это был первый дождь на Земле. Вода падала на скалистую и все еще горячую поверх­ ность, скапливалась в низинах и стекала в бассейны будущих океанов, а значительная ее часть испарялась, ускоряя охлажде­ ние поверхности коры. Дождь лил непрерывно в течение миллио­ нов лет и за это время из веществ, выделяемых недрами Земли на ее поверхность, постепенно образовались и воды океанов, и атмосфера. В океанских бассейнах скапливалось все больше воды.

Академик А. П. Виноградов разработал теорию происхожде­

13

дегазации вещества мантии. Основным источником тепла для плав­ ления и перемещения вверх расплавленной зоны явился процесс кристаллизации.

На поверхность поднимались легкоплавкие горные породы, вода и газы. Главная масса океанской воды вышла на поверх­ ность в процессе становления и развития материков. Одновремен­ но с водяным паром и газами из вещества мантии выделялись химические элементы и соли, по­ этому морская вода с самого на­ чала содержала примерно столь­

ко же соли, сколько и сейчас. Свою теорию ученый подтвер­

дил опытным путем, создав мо­ дель для зонного выплавления легкоплавких элементов из ме­ теорного вещества.

Процесс образования новой воды, застывших и твердеющих пород продолжается и в настоя­ щее время. При остывании поро­ ды, выброшенной из недр Земли во время вулканической деятель­ ности, всегда выделяется значи­ тельное количество новой, так называемой ювенильной воды. Если бы образование воды про­ должалось с такой же интенсив­ ностью и в настоящее время, то через несколько сот миллионов лет все материки на нашей плане­ те полностью оказались бы под водой. Этого, однако, не происхо­ дит, так как, по-видимому, в на­ стоящее время образование но­ вой воды составляет лишь ни­ чтожную часть по отношению к общему имеющемуся ее количе­

ству; незначителен и расход воды, поэтому количество воды на Земле, очевидно, остается практически неизменным.

Уровень моря меняется в зависимости от количества льда на полюсах и континентах. Механизм равновесия между морем и су­ шей пока неизвестен. Можно было бы ожидать, что вода все время высвобождается из недр Земли и ее объем растет, или вода дис­ социирует на кислород и водород в верхней атмосфере и водород улетучивается в космос. Однако эти процессы либо не происходят, либо взаимно уравновешиваются.

Мировой океан, рожденный недрами Земли, с самого начала своего существования ведет борьбу с сушей. Приливы, волны и течения разрушают берега. Океан засылает внутрь материков

14

дождевые тучи. Дождевые капли собираются в ручьи, горные по­ токи и равнинные реки, разрушающие поверхность суши. Вода перемалывает твердые скалы в гальку, песок и глину, одновре­ менно растворяет минеральные соли. Существующие в наши дни реки ежегодно выносят в океан свыше 12 км3 твердого грунта. Это означает, что современные реки за 37 тыс. лет могут вы­ нести количество воды, равное всему объему воды в Мировом океане. За время геологической истории Земли такая смена всей воды океана повторялась огромное число раз, поэтому и неуди­ вительно, что вода смыла с материков в океан огромную массу твердых и растворенных веществ.

Однако, несмотря на проделанную океаном титаническую раз­ рушительную работу, материки не исчезли. По мере скопления осадков и увеличения давления воды на дно океана материки, по­ добно поплавкам, поднимаются, всплывая на подстилающей их вязкожидкой магме. Очевидно, в настоящее время установилось статическое равновесие между весом океанской воды и материков, плавающих на жидкой магме; поэтому и поверхность океана ос­ тается примерно на одинаковом уровне.

За время истории Земли подземные силы не раз поднимали на дне океанов горные хребты, опускали части материков, и океан вторгался на сушу, затопляя па многие миллионы лет огромные территории. На всех материках в районах, удаленных от кромки морей и расположенных высоко над уровнем океана, ученые на­ ходят донные осадки, оставленные древними морями.

Так, в разных местах европейской части СССР в различные геологические периоды простиралось море. На дне этого моря возникли огромные залежи извести, каменной соли и нефти. Не­ сметные богатства к западу от Урала обязаны своим возникно­ вением древнему теплому морю. В Европе встречаются меловые горы из створок морских раковин и залежи солей, отложенные высохшими морями. В Гималайских горах на высоте 2300 м най­ дены известняки, образовавшиеся из скелетов и раковин морских животных. В Северной Америке под толстым слоем почвы скрыты коралловые известняки.

Таких примеров можно привести много; все они говорят о том, что на суше трудно найти такое место, над которым в те или иные геологические периоды не бушевали бы морские или океан­ ские волны. Возможно, лишь дно глубоководных океанских бас­ сейнов никогда не поднималось на поверхность океанов. В то же время горы, расположенные на суше, разрушаются до сих пор. Впрочем, процесс разрушения идет относительно медленно, и мно­ гие современные горные массивы существуют с мезозойской или еще более ранней геологической эры. Поверхность суши не успела сгладиться: наоборот, она все время находится в движении — в од­ них районах медленно поднимается, а в других опускается.

В настоящее время материки высоко подняты над уровнем океана, и толщина земной коры здесь достигает 40 и более кило­ метров. Наоборот, на дне океанов и их желобов кора Земли

15

16

Геологический профиль осадочных слоев континентального шельфа, состоящих из залежей извести, фосфоритов. серы.

Запись иллюстрирует антиклинали (арки) и синклинали (прогибы). В сводах антиклинальных складок часто находят нефть.

относительно тонка, и толщина ее в некоторых местах не превы­ шает 6 км.

Таким образом, весь земной шар в его современном виде по­ крыт твердой оболочкой — л и т о с ф е р о й , углубления которой заполнены водами океанов, морей, озер и рек. Эта область вод­

уровнем океана. Если бы он весь одновременно растаял, уровень Мирового океана, вероятно, сразу же поднялся бы на несколько десятков метров и все портовые города мира оказались бы под водой.

В связи с изменением климата непрерывно, но очень медленно изменяется и уровень океана. 15 000 лет назад уровень океана был на 130 м ниже современного. Потом началось потепление кли­ мата и таяние ледников. Около 4000 лет назад уровень океана был примерно на 2 м выше, чем в настоящее время. Затем проис­ ходил медленный рост ледников, достигший максимума к XVIII в. С тех пор вновь началось потепление; ледники отступают и уро­ вень океана снова повышается на 6 см в столетие.

I ЭКЗЕМПЛЯР I

200—2400 м, но большая часть—80% площади голубого конти­ нента — простирается над глубинами от 2400 до 6000 м. Около 1% площади занимают глубоководные впадины, из которых наиболь­ шую глубину (11 034 м) имеет Марианская впадина, находящаяся в Тихом океане, в районе Марианских островов. Чтобы дать пред­ ставление об этой глубине, следует сказать, что она равна Ѵеоо радиуса земного шара; если бы в районе Ліарианской впадины

Планета Земля.

Черным цветом показаны очертания материков, серым — глубины более 200 м.

Воды Мирового океана покрывают 3/4 поверхности земного шара. По этому безбрежному водному пространству разбросаны удаленные один от другого материки и острова. Поверхность суши в районе тропических и умеренных поясов покрыта почти сплош­ ным зеленым покровом растительности, а полярные области оку­ таны снежным саваном.

Какой же вид имеет наша планета, если рассматривать ее из космических далей? Теперь уже стало возможным ответить на этот вопрос. Вот что рассказывает об этом второй в мире космо­ навт Герман Титов:

«Летая вокруг земного шара, я воочию убедился, что на по­ верхности нашей планеты воды больше, чем суши. Великолепное зрелище являли собой длинные полосы волн Тихого и Атланти­ ческого океанов, одна за другой бегущих к далеким берегам.

Океаны и моря так же, как и материки, различаются своим цветом. Богатая палитра, как у русского живописца-мариниста Айвазовского,— от темно-синего индиго Индийского океана до салатной зелени Карибского моря и Мексиканского залива».

18

сывают восход огромной голубой Земли над угрюмым ландшаф­ том Луны.

То, что площадь водной поверхности в три раза больше пло­ щади суши, является исключительным преимуществом Земли. В течение миллионов лет вода преобразовывала нашу планету, прежде чем она стала колыбелью жизни. Вода охлаждала и фор­ мировала кору Земли, разрушала образовавшиеся скалы, готовила почву, создавала климат. После возникновения на нашей планете жизни вода также непрерывно меняла лицо Земли. Вода — это жизненная сила Земли. Там, где пропадает вода, жизнь зами­ рает или исчезает совсем. На Земле возникло бесконечное разно­ образие растительных и животных организмов. Весьма вероятно, что именно обилие воды явилось необходимым условием разви­ тия многообразной жизни.

Одной из проблем геологии и геофизики является изучение причин, благодаря которым на Земле, в отличие от других планет солнечной системы, имеется такое огромное количество воды.

Мировой океан — неиссякаемый источник влаги для всего жи­ вого. Благодаря Мировому океану вода пронизывает атмосферу, доставляется дождевыми тучами во все уголки земного шара и увлажняет почву. Там, где появляется вода, развиваются расте­ ния и вслед за ними — животные. Ведь тело даже «самых сухо­ путных» живых организмов состоит главным образом из воды. Мировой океан — это терморегулятор .климата; он накапливает тепло в тропиках и несет его в полярные области. Вода аккуму­ лирует солнечное тепло летом и отдает его зимой. Постоянно находясь в движении, вода представляет неистощимый источник энергии. Наконец, океан является источником пищевых и кормо­ вых ресурсов, неиссякаемым складом химического и минераль­ ного сырья.

Несмотря на значительный рост наших знаний о Мировом оке­ ане, его изучение далеко не закончено. Одной из проблем океано­ логии, энергично разрабатываемой и у нас, и за рубежом и пред­ ставляющей огромный интерес, является изучение дна океана. В течение миллионов лет останки гибнущих обитателей океанов — животных и растений — мириадами опускались вниз и наслаива­ лись на дно. Таким образом, в некоторых районах дно океана представляет как бы гигантский архив, в котором в условиях по­ стоянной низкой температуры скапливаются и хранятся свиде­ тельства биологических процессов. Изучение этого архива дает возможность представить древнейшие этапы развития жизни на Земле, изменение климата и многое другое.

Исследования донных осадков океана так же, как и отложе­ ний на суше, позволяют погрузиться в глубь времен — к началу палеозойской эры, т. е. более чем на 500 миллионов лет назад. Примечательно то, что уже в те времена на Земле встречались основные типы животных, существующие и в наши дни. История