Текст книги "Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей"

Автор книги: Александр Никонов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]

Глава 4. Чем дышать и где купаться (атмосфера и гидросфера)

После того как кислород водородной продувкой вынесло к поверхности планеты, он начал активно окислять все, что там было интересного. И пока не окислил, не успокоился…

Любопытно, что при больших давлениях (125 килобар) металлический кремний, из которого в основном-то и состоит наша планета, не окисляется кислородом. А вот при давлениях более низких, когда кремний становится полупроводником, он начинает окисляться весьма активно. Поэтому постепенно выносимый из глубин на поверхность кислород окислял кремний и его соединения только до глубины примерно в 130 километров. Цифра «130» не с потолка взята, она расчетная – именно на такой глубине при силе тяжести в 3g (втрое выше сегодняшней) давление кремния составляет те самые 125 килобар, при которых он окисляться перестает.

И только после того как кислородом была создана тонкая окисная пленка на поверхности металлического шарика, началась новая эра в истории этого шарика – эра обводнения. А до этого была великая сушь…

Процесс формирования плацдарма для появления будущей жизни (окисной пленки) завершился к концу архейской эры, то есть только через миллиард лет от рождества планеты. Почему он так долго длился? Да потому, что энергия связи так называемых петрогенных («камнеобразующих») химических элементов с кислородом больше, чем энергия связи кислорода с водородом. Это чистая химия, в которую мы углубляться не будем. Нам важно только, что пока агрессивный кислород не пожрал все, что мог пожрать вкусного, на худосочный водород он даже внимания не обращал – и воды на планете было мизер, да и та, в основном, кометного происхождения. Если провести несложный подсчет, то выяснится, что на образование 130-километровой окисной пленки потребовалось 40 % всего запаса кислорода нашей планеты…

Жизнь на планете к тому времени уже появилась. И если бы она имела глаза, то увидела бы вокруг не только очень сухую, но и очень гладкую земную поверхность. Дело в том, что гор о ту пору на Земле никаких не было. Мы же помним, отчего появляются горы. Они появляются в зоне заглатывания. А зона заглатывания образуется от проседания слоя металлов, через который идет мощный поток водорода. Наводороженный столб ужимается в объеме и затягивает в депрессионную воронку что ни попадя. Сволакивает кучи осадочных пород, образуя горы. Но в те давние времена металлосфера, через которую тек водород, была еще тонка, и водородные ручейки не успевали собраться в крупные реки, как уже оказывались у поверхности планеты. Соответственно, крупных депрессионных воронок не образовывалось. И гор вместе с ними. Скучное было время.

А вот уже с начала протерозоя, то есть через миллиард лет от рождества планеты, начинает образовываться гидросфера. За неимением более достойных объектов кислород начинает активнее реагировать с водородом и выносится на поверхность планеты уже в виде водяного пара – вместе с вулканическими газами, которые, собственно, почти из одной воды и состоят (ранее я уже приводил цифры содержания воды в вулканических газах).

Небольшой вулканчик через жерло диаметром всего в 50 метров может выкинуть в атмосферу до 100 тонн воды (в виде перегретого пара) за одну секунду. Пять таких вулканов за сотню миллионов лет непрерывного извержения способны выкинуть столько воды, сколько ее есть сейчас на Земле. Конечно, непрерывных извержений такой длительности не бывает. Но и у природы было не пять вулканов. И дырки у них были не 50-метровые – порой вулканические жерла имеют диаметр в километры. Да и жалкой сотней миллионов лет природу, в общем-то, никто не ограничивал. Так что никаких проблем ни с наличием реагентов, ни со способом их доставки, ни со сроками у планеты не было… Больше того, процесс формирования гидросферы не завершился и по сей день. Поэтому в геологическом будущем нашей планете грозит подъем уровня океанов – и вовсе не по причине глобального потепления! Но в будущее мы пока лезть не будем, а вернемся-ка лучше в прошлое – к моменту, когда уже сформировалась литосфера и начался процесс производства воды.

Планета активно газит водяным паром в атмосферу. Что же это была за атмосфера? Вам бы она не понравилась. В воздухе той эпохи практически нет кислорода, он состоит из аммиака, метана, угарного газа и вонючего сероводорода. И только потом в атмосфере начинают отмечаться углекислый газ, азот, свободный кислород.

Есть мнение, что кислородом земную атмосферу насытили первые одноклеточные, которые дышали черт знает чем, а выдыхали кислород. И так размножились, что полностью отравили атмосферу продуктами своего выделения. Вопрос о том, могли ли первые одноклеточные насытить земную атмосферу кислородом, все еще остается для науки открытым. Тем более что совсем недавно появилась еще одна версия касательно появления в нашем воздухе живительного кислорода.

На излете второго тысячелетия нашей эры нижегородские ученые под руководством физика Дмитрия Селивановского провели серию интересных экспериментов – они облучали воду звуковыми волнами разной интенсивности. Я бы не стал проводить такие опыты: зачем греметь-тарахтеть возле воды, а потом проверять ее свойства? Ясно же, что они не изменятся! При чем тут звук-то?..

Но если бы все были такие умные, как я, наука в этой области вряд ли продвинулась бы вперед. Потому что, как выяснилось, свойства воды, обработанной шумами, меняются! В воде резко повышается концентрация перекиси водорода. То есть она закисляется.

Только лоховатый гуманитарий может не удивиться подобному известию, поскольку гуманитарий образования практически не имеет и как устроен мир представляет себе весьма смутно. Глупо хлопает глазами, и все… А человек образованный умеет удивляться подобным фактам. Он в подобный факт, мимоходом брошенный в разговоре, может даже не поверить: «Да ладно врать-то!..» Поэтому для образованных я даже табличку приведу.

Таблица 2

Содержание перекиси водорода в воде

И хотя концентрации перекиси в воде мизерные, хороший гром, как видите, может повысить эту концентрацию на два порядка! То есть в сто раз. Естественно, возникает вопрос, почему это происходит – без всякой химии, без какого бы то ни было электричества и прочих лазеров?..

Высокоэнергичная звуковая волна бьет по молекулам Н₂О, и в некоторых из них разрывается химическая связь между кислородом и водородом. Получается молекулярный водород Н₂ и атомарный кислород. Водород очень летуч и быстро уходит из жидкости. Некоторые атомы кислорода объединяются друг с другом и образуют молекулы кислорода – О₂, которые улетают из жидкости… Другие атомы кислорода объединяются с молекулами воды, образуя Н₂О₂ – перекись водорода. Именно ее кислый вкус мы и ощущаем в молоке.

Перекись – вещество нестойкое и вскоре распадается на воду Н₂О и атомарный кислород – О. Судьба последнего нам уже известна – он либо вылетает из воды в виде газа, найдя себе пару, либо вновь повторяет перекисный цикл.

Таким образом, сотрясение воды волнами звуковых частот приводит не только к закислению воды, но и к выделению в воздух кислорода. И как только на Земле появилась гидросфера, этот процесс пошел. Громы, гул землетрясений, шум прибоя – атмосфера наполнена звуками, и каждый звук обогащал атмосферу сотнями или тысячами молекул кислорода. Казалось бы, мелочь. Но куда торопиться, если впереди – сотни миллионов лет? Между прочим, количественная оценка этого процесса группой Селивановского показала, что он в 100 раз эффективнее фотосинтеза. Так что, возможно, с теорией о том, будто именно первые бактерии заполнили атмосферу чистым кислородом, науке придется расстаться.

А Владимира Ларина, узнавшего от Селивановского про эти интересные опыты, насыщение атмосферы кислородом натолкнуло на две мысли. Первая из них нам малоинтересна – она о том, что сей процесс мог бы прекрасно объяснить некоторые до сих пор непроясненные геологические частности, например, появление на планете так называемых «красноцветов». А вот вторая его идея публику несомненно заинтересует: «Не потому ли в старину во время эпидемий звонили в колокола, что это повышало содержание перекиси водорода в организме, ведь человек, как известно, на 70 % состоит из воды? А перекись – отличный антисептик.» Между прочим, в медицине – как традиционной, так и не очень – практикуются методы лечения разных болезней, в том числе довольно тяжелых, с помощью перекиси водорода. Впрочем, целительство не является темой данной книги, поэтому мы плавно переходим от медицины и перекиси к…

Нет, не переходим.

Не переходим, потому что я не могу не поделиться с читателем своим удивлением от того потрясающего факта, что громкий звук может разорвать молекулу воды и потому является причиной мгновенного прокисания (закисления) молока. Полный впечатлений от этой новости я спросил у своего отца, проведшего всю свою крестьянскую юность в деревне, известно ли ему, что в грозу молоко скисает? «Конечно! – удивился отец. – А ты разве не знал?»

Вот так вот! Простые крестьяне, оказывается, в курсе, что молоко от грозы скисает и что с неба иногда падают камни, а Французская академия наук этого не знает. Может, и драконы где-то существуют?..

Ну ладно. Сделаем один хороший вывод из сказанного. Поскольку кислородом нас снабжает океан при помощи грома, гринписовцы, ратующие за сохранение зеленых легких планеты, могут заткнуться. В свете сказанного выше их крики о том, что если мы вырубим все леса, на планете нечем станет дышать, – бред сивой кобылы. Поэтому рубите на здоровье! В крайнем случае, прибежим к берегу моря и будем бить в тамтамы, стучать в тазы и дудеть в трубы – кислород производить. И полезно, и весело…

Часть 4. БОЛЬШИЕ МАСШТАБЫ

Когда человек долго жил на свете и много ездил, в его голове, если хорошенько покопаться, можно найти уйму интересного. Ларин жил долго. И много ездил, поскольку выбрал одну из самых «ездовых» профессий в мире – профессию геолога. Повидал он и масштабные проявления человеческой деятельности, и масштабные проявления деятельности неживой природы. К первым отнесем, пожалуй, грузовики с непарными галошами, а ко вторым. «Стоп! Какие грузовики?» – спросите вы. Да, это требует пояснения…

Не каждому человеку доводилось в своей жизни видеть хотя бы один грузовик с ношеными галошами, тем более по нынешним, скудным на галоши, временам. А Ларину довелось. Вообще, галоши – весьма характеризующий эпоху признак. Если в стране массово выпускают галоши, значит страна не совсем уж босяцкая, поскольку у нее имеется либо развитая нефтехимическая промышленность, либо валюта на покупку натурального латекса, а у ее жителей есть, на что надевать галоши. Но эта страна и явно не сильно богата, поскольку количество галош в государстве обратно пропорционально качеству дорог, а также зажиточности населения. Чем беднее страна, тем хуже в ней состояние дорожного покрытия (больше грязи) и тем, соответственно, выше нужда в галошах. А ее небогатые жители берегут обувь и не могут позволить себе шастать в ней по грязи, поэтому поверх дорогих ботинок надевают относительно дешевые галоши. Есть, правда, один вариант экипировки, при котором галоши стоят дороже той обувки, на которую надеваются, но обилие в стране такой обувки тоже не говорит о зажиточности ее населения. Кто, например, в современной России носит валенки c галошами?

Однако был в нашей стране период, когда галоши активно носились и ими даже премировали за трудовые подвиги победителей в социалистическом соревновании.

Поскольку страна была небогата, галоши в СССР носили практически все. Кто-то надевал их на валенки, кто-то на ботинки. И когда умер товарищ Сталин, люди надели галоши и пошли проститься со своим фюрером. Фюрер лежал без галош. Но многие этого так и не смогли увидеть. Потому что десятки тысяч «галошников», стремившихся с деревенской непосредственностью хоть одним глазком глянуть на любимого Иосифа, устроили на улицах и площадях Москвы такую циклопическую давку, что количество отправившихся вслед за вождем переплывать Стикс, не поддавалось исчислению. Не потому, конечно, что математики таких чисел не придумали, а просто кто бы и зачем стал подсчитывать погибших в давке винтиков, когда у страны такое горе?!. Трупы быстро убрали, а с галошами, оставшимися на улицах после схода людской лавины, можно было не очень торопиться. Но чуть позже и их организованно собрали в грузовики и куда-то вывезли.

Грузовики с черно-красными грязными галошами запомнились шустрому Володе Ларину на всю жизнь. Это было не очень веселое, но очень масштабное проявление человеческой деятельности. Толпа вела себя как стихия. Впрочем, даже самые крупные из человеческих стихийных проявлений не могут сравниться по энергетике с природными стихиями, которые Ларину тоже порой удавалось пронаблюдать, что называется, лицом к лицу. И порой последствия этих катастроф были настолько удивительны, что для их объяснения не находилось никаких естественных причин…

Однажды в Забайкалье Ларин вышел из тайги на огромную поляну, которую, будь с ним рядом журналисты, они окрестили бы Чертовым местом или Проклятой лощиной. Потому что это гиблое поле напоминало. Даже сложно сказать, что именно. Как будто Мамай прошел! Буквально в шаге назад все еще было нормально – стоят деревья, поют птицы.

И вдруг. делаешь шаг и попадаешь в какое-то царство хаоса – огромные лиственницы лежат на земле, переломанные в нескольких местах, как тростинки. Торчит щепа, а между фрагментами стволов лежат огромные гранитные глыбы, вырванные из скальной породы. Не гладкие валуны, заметьте, а свежевыломанные куски скалы с острыми краями.

Что за страшная сила сделала все это? Оползень? Но в этом месте некуда и нечему сползать. Торнадо? Торнадо может переломать с десяток лиственниц, но даже у торнадо не хватит сил, чтобы выламывать из скальной породы куски. Землетрясение? Для этого Чертова поляна слишком мала – точечных землетрясений не бывает. Получается, вот здесь трясло так, что аж скалы ломало, а в десяти метрах – нетронутый лес…

Так и остался Ларин в недоумении относительно этой загадки. До тех пор, пока не попал в Айдахо (США), где он увидел то же самое. Правда, лиственниц там не было, но вывороченными остроугольными глыбами базальта было усеяно все пространство так называемой Долины лунных кратеров. Глыбы там разные – есть размерами с легковой автомобиль, есть с табуретку. Поэтому передвигаться по этой сильно пересеченной местности можно только на четвереньках, да и то с большой осторожностью, поскольку многие глыбы качаются и запросто могут придавить. Причем, судя по всему, эти многотонные куски базальта неоднократно перебрасывало с места на место. Позже Ларин признавался, что более мертвого места в своей жизни не видел, не зря оно получило свое название – Долина лунных кратеров. Там нет ни птиц, ни даже насекомых.

Пораженный увиденным, Ларин немедленно встал на четвереньки и полез по этому хаотическому нагромождению. А когда, обессиленный, выполз обратно, на его кроссовки было больно смотреть. Зато, пожертвовав подземным богам новые кроссовки, он получил кое-что получше «адидасов» – догадку…

Глава 1. Излияния и возлияния

Что такое вулканизм, все прекрасно знают. При слове «вулкан» сразу представляется конусовидная гора со срезанной верхушкой – жерлом, из которого периодически идет дым, вылетают вулканические бомбы и извергается лава. Описание таких вулканов оставил нам еще Плиний Старший, а теперь их можно регулярно видеть на канале ВВС. Такие вулканы-прыщи извергаются периодически и с большим шумом, увеча и калеча все и вся.

Есть вулканы и другого типа, как на Гавайских островах: это просто трещины в земле, из которых каждый день, но понемногу выступает лава. Неприятно, но не смертельно.

А бывает нечто такое, о чем широкая публика не знает, чего никто из живущих на Земле, слава богу, не видел, но следы этого явления, потрясающие своей масштабностью, может пронаблюдать каждый. Больше того, на этих «следах» живут миллионы людей. Это явление – излияние траппов. И вряд ли можно представить себе что-то худшее для человечества, исключая разве что падение огромного астероида, да и то…

Представьте себе, вдруг разверзается земля и из ее глубин начинает поступать расплавленная лава, заливая и выжигая все вокруг на миллион квадратных километров. Потом лава застывает, превращаясь в базальтовую плиту толщиной в сотни и даже тысячи метров, а площадью. Восточная Сибирь представляет собой не что иное, как равнину, залитую траппами. Среднесибирское плоскогорье тоже образовали траппы. Есть такие равнины в Индии, Южной Америке, Южной Африке, в Антарктиде, в США. Иногда излияния траппов происходят несколько раз в одном и том же месте, покрывая огромные площади слоями расплавленного камня.

Во всем этом поражает, прежде всего, циклопичность. Как пишут геологические книжки, «излияния платобазальтов (или траппов) относятся к числу тех грандиозных процессов, которые в значительной мере определили внешний облик нашей планеты». Как правило, излияния траппов происходили довольно давно – 150–300 миллионов лет назад, но есть и совсем «вчерашние», которым не более трех десятков миллионов лет. И вполне можно сказать, что процесс этот еще не закончен и вполне может где-нибудь произойти. Где именно, скажем позже, а сейчас отметим, что случается эта параша без всякого «объявления войны», то бишь без предупредительных «выстрелов» предшествующей сейсмической активности – никаких тебе землетрясений и прочего прыщеватого вулканизма. Просто, раз – и разлилось до горизонта. Неприятно.

Все это настолько непривычно и не ложится ни в какую концепцию, что многие геологи относят траппы к неизвестному типу магматической активности. Причем, что самое любопытное, геологическая литература не может (и даже не пытается!) ответить на вопрос о том, откуда же берется столько энергии, чтобы выплавить такие количества базальта. Непонятно также, почему подобные вещи случаются не там, где периодически трясет и пыхтят вулканы, а там, где давным-давно все вроде бы уже успокоилось, где не бывает землетрясений – под древними материковыми платформами.

Тектоника плит полагает, что траппы выплавляются из силикатной мантии планеты, потому что больше им взяться просто неоткуда. Правда, по содержанию некоторых химических элементов они ближе к материалу континентальной земной коры, а не мантии. Но здесь, как во всех подобных случаях, когда плохая практика не стыкуется с хорошей теорией, Тектоника плит выдумывает очередную заплатку, чтобы подтянуть задачку под ответ. (Не буду останавливаться на этой заплатке подробнее, скажу лишь, что специально для объяснения этих расхождений тектонистами была придумана «подтеория» Селективной диффузии, которая, в свою очередь, наставила больше вопросов, чем дала ответов, и наплодила больше противоречий, чем сняла.)

Поэтому в самый раз посмотреть, как справляется с проблемой страшных траппов металлогидридная теория. Во-первых, обращает на себя внимание тот факт, что самые массовые излияния траппов в истории планеты начались именно тогда, когда начали зарождаться океаны. То есть тогда, когда пошел ускоренный процесс расширения планеты, ее кора потрескалась, и начали образовываться молодые базальты океанского дна. Иными словами, поверхность планеты расширялась за счет нарастания океанского дна, а старая кора, растрескавшаяся на континенты, испытывала разгибание. Это должно быть понятно: Земля увеличивается, ее радиус растет, стало быть, кривизна земной поверхности уменьшается (кривизна – это величина обратная радиусу: 1/R). Уменьшение кривизны это и есть разгибание. А что происходит при разгибании континентальной плиты? Если вы посмотрите на рисунок, то увидите, что уменьшение кривизны плиты сопровождается растяжением на ее нижней поверхности и сжатием в верхних слоях.

Рис. 18. Разгибание континентальной плиты. При разгибании литосферы на ее нижней поверхности, которая соприкасается с металло-сферой, происходит растрескивание. А верхние слои, напротив, испытывают сжатие

Что творится дальше? Под жесткой силикатной плитой континента находится верхний слой металлосферы, который содержит повышенное количество водорода. Он состоит из тех самых водородных «пузырей», о которых мы говорили в предыдущей части книги. Напомню, что скорость диффузии водорода через окислы в миллионы раз меньше, чем скорость пролета водорода через металл. Литосфера – это и есть окислы. То есть на пути водорода возникает препятствие в виде континентальной плиты. Эта преграда и задерживает водород, накапливая его в виде многочисленных «пузырей». Скопления «пузырей», которых где-то больше, а где-то меньше, образуют под литосферой неравномерный слой наводороженного и потому пластичного металла – астеносферу. А как только при разгибании континентальной плиты на ее нижней поверхности образуются трещины, в них тут же начинают продавливаться небольшие язычки текучего металла. Точнее, целой группы металлов, поскольку металлосфера состоит из силицидов – сплавов разных металлов, в которых преобладают кремний и магний. А литосфера Земли, в которую продавливаются клинья силицидов, состоит из уже окисленных металлов – силикатов. В ней есть окислы железа, а также марганца, свинца, меди, цинка, кобальта, никеля и прочей мелочевки, которой Земле при ее формировании досталось – на одну понюшку. Есть в силикатной коре также окислы углерода, серы, фосфора… Зачем я их перечисляю, утомляя читателя? А затем, что у всех этих элементов энергия связи с кислородом не очень высока. И если придет более активный элемент, например, тот же кремний или магний, то кислород с радостью бросит постылое железо и уйдет к легкому и веселому магнию. Причем реакция эта экзотермическая, то есть идет с большим выделением тепла.

Расчеты показывают, что при окислении всего 4 граммов силицидов выделяется столько калорий, что их хватит на выплавление 100 граммов базальта. Вот откуда тепло для траппов! Стоит только металлическим языкам дотянуться до мест, где они могут начать окисляться, как вокруг тут же образуется очаг расплава, и горячая магма растекается по трещинам и слоистостям, которые образовались в верхних слоях коры (см. рис. 19), и иногда может даже вытечь наружу, заливая поверхность земли до самого горизонта убийственным расплавом.

Рис. 19. Интерметаллические клинья, образующие в литосфере «факелы» магматической активности

Более того, эта схема так же хорошо и просто объясняет некоторые другие специфические вещи типа соотношения в траппах изотопов стронция, о которых мы говорить не будем в силу их полной нежевабельности. Мы лучше о другом поговорим! О том, что бывает, если летучие продукты реакций, идущих в глубине коры вокруг металлических клиньев, вырываются на поверхность в виде газов. Среди этих продуктов, например, силан (соединение кремния с водородом). Если силановая струя просочилась наружу, при первичном контакте с атмосферой (а первый контакт силанов с воздухом происходит уже на глубине нескольких метров) смесь начинает взрываться. Круша базальтовые скалы и ломая толстенные лиственницы, как спички.

Тектоника плит феномены, подобные Чертовой долине в Забайкалье или Долине лунных кратеров в Айдахо, объяснить не может. А мы с вами теперь можем. Мы сделали их! И за это нужно непременно выпить!

Разливайте, разливайте, есть повод…