Текст книги "Эврика-87"
Автор книги: Автор Неизвестен
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 27 страниц)
К решению загадки кембрия привлекали космические силы; резкое увеличение радиации от вспышки сверхновой звезды где-то вблизи от Солнечной системы.
У большинства из этих гипотез был общий недостаток-однобокость. В них не принимался в расчет комплекс кембрийской обстановки, а обсуждалась лишь какая-то отдельно взятая предположительная особенность того периода.
Но вот одна из недавних исследовательских работ, проведенная в Институте океанологии АН СССР доктором физико-математических наук О. Сорохтиным и доктором геолого-минералогических наук А. Городницким, кажется, открыла наконец путь к решению загадки. Работа посвящена не кембрию. Он в ней даже не упоминается. И вместе с тем...
Утонувшие острова
Всего несколько десятков лет назад дно океана считали ровным, похожим на выглаженную изнутри чашу. В годы второй мировой войны геолог Гарри Хесс, он тогда плавал в Тихом океане штурманом на американском транспорте "Кейп-Джонсон", внес в эти представления существенную поправку. Проходя глубоководные участки, он не выключал эхолот с самописцем, как это обычно делали на всех других судах, и открыл в океане отдельно стоящие подводные горы с плоскими вершинами, о существовании которых никто не подозревал. Хесс назвал свои горы гайотами, поскольку база, куда они возвращались после рейсов, носила имя "Гайот-холл". (По другой версии, горы названы в честь известного геолога XIX века Арнольда Гюйо.)
Будущий профессор Принстонского университета, теоретик морской геологии – Гарри Хесс сам дал и толкование происхождения открытых им гор.
Гайот – это потухший вулкан, вершина которого некогда поднималась над морской поверхностью в виде обычного острова. Со временем океанский прибой полностью размыл вершину, а опустившееся дно переместило усеченный конус на большую глубину.
В этой версии все выглядело настолько просто и естественно, что она просуществовала до наших дней. Возникал только вопрос: почему погружение оказалось столь глубоким – более километра?
Впрочем, в годы открытия гайотов в геологии еще господствовала фиксистекая теория, из которой как раз и следовало, что земная кора – на суше ли, на море ли – знала только вертикальные перемещения.
Версия Хесса поначалу устроила и неомобилистов (они громко заявили о себе в 60-х годах), поскольку, по их представлениям, морское дно, нарождающееся по оси срединно-океанических хребтов, заметно опускается, отодвигаясь к окраинам океана.
Но вот начались более детальные исследования гайотов. С их неровных площадок глубоководными драгами брали крупные образцы пород для исследования. Позже горы бурили. Все они действительно оказались потухшими вулканами, размытыми, перекрытыми сверху коралловыми рифами. Коралловые острова опустились на глубину, а их строители погибли. Произошло это в меловое время (в альбском и сеноманском ярусах), то есть примерно 100 миллионов лет назад.
Чем именно это время пришлось не по вкусу такому множеству кораллов?
Чарлз Дарвин еще в 1842 году в книге "Строение и распределение коралловых рифов" высказал идею происхождения атоллов. Вулканические острова быстро обрастают рифами, если вода вокруг достаточно тепла. Потухший вулкан начинает медленно погружаться, со временем его вершина полностью исчезает под водой, а полипы продолжают тянуться к поверхности моря, образуется лагуна, опоясанная рифом. Вулкан опускается все глубже.
Кораллы тянутся вверх: чтобы не погибнуть, они беспрерывно надстраивают свой дом.
Эта идея Дарвина оказалась абсолютно верной. Окончательно она подтвердилась, когда ряд атоллов (ближе к нашим дням) "просветили" сейсмикой и прорезали скважинами. Оказалось, что коралловая толща, например, на атолле Бикини достигает 800 метров, ниже залегает изверженный базальт. Известно, что колонии полипов, строящих рифы, живут на глубине не более ста метров. Значит, они в самом деле, как представлял себе это Дарвин, все время наращивают этажи своего дома, поселившись на тонущем вулкане.
Что же случилось в альб-сеномане?
Почему тогда морские строители, словно сговорившись, бросили привычное занятие? Этот вопрос стал главным в исследовании происхождения гайотов. И тогда начались догадки.
"Теплолюбивые кораллы не выдержали наступившего на Земле похолодания".
Но ни в альбе, ни в сеномане похолодания не было. Весь меловой период оставался на удивление теплым.
"Движение литосферных плит вынесло атоллы из тропической зоны в холодные воды".
Наиболее точные на сегодняшний день реконструкции давнего расположения плит, выполненные в Институте океанологии АН СССР Л. Зоненшайном и Л. Савостиным, показывают, что незадолго до сеномана почти все известные ныне гайоты располагались близ экватора.
"Вулканы погружались быстрее, чем надстраивались рифы".
Тоже нет. Гайоты опускались на сотые доли миллиметра в год, а скорость роста кораллов около сантиметра в год. У некоторых видов вдвое меньше.
"Сеноманские кораллы на островах погибли из-за быстрого наступления моря на сушу-из-за трансгрессии".
Трансгрессия действительно была.
Уровень воды в морях за 100 миллионов лет поднялся, порой немного отступая, на 300 метров. Но происходило это плавно, для кораллов практически неощутимо.
Впрочем, именно мысль о трансгрессии как раз и дала толчок гипотезе, о которой здесь пойдет более подробный рассказ.
Отчего погибли строители
Потоп был и вправду великим. Позднемеловая эпоха отмечена одной из наиболее крупных в истории Земли трансгрессий. Под водой оказались почти все низменности Европы, Северной Америки; и вообще суши тогда заметно поубавилось.
Олег Георгиевич Сорохтин, доктор физико-математических наук, один из теоретиков неомобилизма, заинтересовался этой трансгрессией по ряду причин. Среди них – происхождение гайотов. Дело в том, что фиксисты считали существование плосковершинных гор одним из доказательств своей правоты:
мол, это прямое подтверждение исключительно вертикального погружения океанских впадин. А Сорохтин вывел формулы, из которых следовало, что погружение морского дна все-таки сочеталось с его горизонтальным перемещением. Вопрос о гайотах стал для него принципиальным.
Александр Михайлович Городницкий, доктор геолого-минералогических наук, занимался подводными горами больше двадцати лет. Плавал по Атлантике, Тихому и Индийскому океанам. Был в числе первооткрывателей некоторых таких возвышенностей.
Проблема происхождения гайотов относится к кругу научных вопросов, которыми он занимается постоянно.
Оба эти ученых не раз задумывались, почему гибель строителей атоллов произошла именно в альб-сеномане. Ведь в это же время такие же кораллы, населявшие мелководные акватории на затопленных участках материков, благоденствовали. Местами их рифы тянулись бесконечными барьерами. Неплохо жилось тогда и другим многочисленным жителям шельфовых зон. О том поныне сохранились весьма впечатляющие свидетельства: мощные отложения писчего мела. Они известны в Южной Англии, в Северной Франции, в других местах. У нас в стране их наверняка приметил каждый, кто ездил из средней полосы на юг,– это меловые горы под Белгородом.
Сорохтин и Городницкий сосредоточили внимание на кальции. На то были важные причины. Кораллы крайне чувствительны к малейшим изменениям среды обитания. Вода должна быть теплой – не менее 20 градусов, но и не более 30. Достаточно соленой, но не чрезмерно. Они не переносят мутную воду, поэтому никогда не селятся вблизи устьев рек. Им нужен свет. Вернее, не столько им, сколько зооксантеллам – водорослям, обитающим в их тканях. Те снабжают клетки полипов кислородом, углеводами, аминокислотами (а сами получают у хозяина углекислоту). Зооксантеллы не могут без солнечного света. Значит, и кораллам, строящим рифы, не жить на глубине. И уж без чего существование полипов совершенно немыслимо, так это без соединений кальция. На каждый квадратный метр колонии их требуется примерно килограмм в год. Иначе не из чего строить дом.
Однако именно с кальцием в альбсеноманском океане было не совсем ладно. Существенную роль в его поставках играет речной сток, главным образом с континентальных равнин. Но ведь в те времена треть суши была затоплена. Подсчеты показывают, что карбоната кальция тогда поступало с материков по крайней мере раз в шесть меньше, чем сегодня.
Тем более странно, что при таком явном дефиците где-то нарастали массивные меловые слои и протяженные рифы – мощнейшие отложения именно карбоната кальция. Подобными щедротами не отличались даже эпохи, не испытывавшие в кальции недостатка.
Что же в меловом периоде помогало (или заставляло) осаждать известняки в отдельных местах буквально со сверхактивностью?
В основном это происходило на затопленных зонах континентов. Конфигурация материков именно к тому времени претерпела значительные изменения (так по крайней мере следует из неомобилистских реконструкций).
Существовавший длительное время суперматерик Пангея, который заключал в себе почти всю сушу Земли, стал дробиться. В результате этого в меловом периоде начали образовываться Атлантический и Индийский океаны.
Появились новые самостоятельные плиты с обособленными материками: Северо-Американская, Евразийская, Южно-Американская, Африканская. Австралия и Антарктида были еще едины, но от них успел отколоться Новозеландский микроконтинент. Индия отделилась от Африки и отправилась в дрейф на северо-восток – к своему будущему причалу – к Гималаям. По северному краю древнего океана Тетис возникла сложная система островных групп – архипелагов.
На Земле в то время во много раз увеличилась общая протяженность береговых линий, шельфовых зон, площадь мелководных морей и заливов.
Сорохтин и Городницкий рассуждали примерно так. Зеркало водной поверхности на планете стало обширнее. Значит, Земля поглощала больше солнечных лучей. Это одна из причин очень теплого климата в меловом периоде.
Особенно хорошо прогревались и освещались мелководья. Там на многие века установился режим, в высшей степени благоприятный для развития разных форм жизни. Меловой период, как известно, отличается настоящим биологическим взрывом. Причем особенно плотно были заселены как раз мелководья.
Не менее важно, что большинство их оказалось в тропической засушливой зоне. Это означает отсутствие холодных сезонов и круглогодовое энергичное испарение воды. Вот оно – наиважнейшее обстоятельство! Сильное, непрерывное испарение на большой площади мелководья можно сравнить с мощнейшим насосом, выкачивающим воду из глубин океана.
При подобном "выкачивании", развивают они свою мысль дальше, на мелководье неизбежно росла концентрация солей, растворенных в морской воде, в том числе, надо думать, и соединений кальция. То есть создавались условия, наиболее подходящие прежде всего для потребителей именно этих химических элементов.
Итак, мощная биомасса, быстрая смена поколений... Вот почему образовались эти слои писчего мела, грандиозные отложения других известняков, многоверстые рифы.
А откуда "насос" качал воду? Ну, разумеется, из центральных областей океана. Там, наоборот, создавался хронический недостаток соединений кальция. И это еще при том, что поступление кальция с континентов сильно сократилось. А вулканические острова, обросшие кораллами, находились именно там, в центральных областях океана. Выжить им было трудно. Скелеты кораллов становились тонкими, хрупкими; прибой их легко разрушал.
Это продолжалось многие века подряд.
Гибель океанских кораллов стала массовой.
В общем, логика подводит к тому, что начало гайотам положил известковый голод в океане.
Пик того великого потопа длился миллионы лет. За это время бывшие атоллы, увлекаемые движением литосферных плит, переместились ближе к океанским окраинам и погрузились в его пучину. На глубине в сотни метров колонии кораллов уже не могли возродиться, плоские вершины гайотов так и остались мертвыми.
Такова версия Сорохтина и Городницкого. Она выглядит вполне правдоподобно.
И что удивительно, события, как будто не имевшие друг к другу отношения, становятся жестко связанными между собой.
Тот же "насос"!
Мировой океан знал немало наступлений на сушу и отступлений. Его уровень менялся не раз – достаточно заметно, хоть и медленно. Но все эти колебания не идут ни в какое сравнение с двумя "великими потопами" трансгрессией в позднемеловой эпохе и со столь же грандиозным затоплением суши, которое произошло еще раньше – в кембрии. Ничего подобного этим двум событиям за последние полмиллиарда лет на Земле не было.
Попробуем представить хотя бы в самых общих чертах географию кембрийского исчезнувшего мира. Конечно, с помощью неомобилистских реконструкций.
Все будущие южные материки были объединены в так называемой Гондване. В Северном полушарии – пестрая мозаика больших и малых блуждающих континентов. Современные названия подходят к ним, пожалуй, лишь условно. У Северной Америки еще нет западной части и большого куска восточной. Обособленно лежал Восточно-Европейский континент. Сравнительно недалеко от него – маленький СреднеЕвропейский. Обширное водное пространство Палеоазиатского океана отделяло их от Сибирского и Китайского материков. А в стороне располагалась целая серия небольших массивов суши Центрально-Казахстанский, Таримский, Индосинийский. Со стороны Сибирского континента океан обрамляла система островных архипелагов, разъединенных многочисленными проливами и внутренними морями. О тех архипелагах и поныне многое напоминает на Алтае, в Западном Саяне, в Туве.
Палеоатлантический и Палеоазиатский океаны можно считать некоторым подобием современной Атлантики.
Кроме них, был еще огромный, омывавший почти все континенты океан аналог Тихого.
Итак, для географии суши в кембрии, как и в меловое время, характерна очень большая протяженность прибрежных районов, а значит, множество мелководных морей, заливов, лагун, бухт. Во время наступления океана все низменности на материках были затоплены и превратились в неглубокие акватории.
В кембрии, как и в меловом периоде, на всей Земле наступило значительное потепление.
Следовательно, можно говорить о том, что в районах мелководья шло неизбежное в такой ситуации сильное ис
парение воды, а концентрация солей (в том числе соединений кальция) в неглубоких морях и заливах неизбежно увеличивалась. Получается, что в кембрии работал тот же, что и в меловое время, "насос", перегонявший воду из океана к шельфу.
Однако среди обитателей моря еще не было ни кораллов, ни других активных потребителей кальция.
Долгое время считалось, что в эпохах, предшествовавших кембрию,– в докембрии не было совсем (или почти совсем) животных. Его представляли царством водорослей и простейших.
Лишь в середине нашего столетия состоялось открытие длительного предкембрийского периода, богатого оригинальной фауной, которая оставляла очень мало следов жизнедеятельности.
Его назвали вендом.
О вендских животных приходится судить лишь по их отпечаткам, дошедшим до нас волей случая ненарушенными. Это были исключительно мягкотелые организмы: подобия медуз, плоских червей, перистовидные полипы, радиолярии, у которых тела напоминали круглый фонарик с расходящимися в стороны лучами... Встречались мелкие существа, обрамленные ресничками, отдаленно напоминавшие будущих рачков.
И вдруг произошло крушение полное этого вроде бы прочного, устоявшегося мира. Гибель большинства мягкотелых животных венда похожа на вселенскую катастрофу. Приход существ, имеющих твердые скелеты и прочные оболочки, напоминает тотальное нашествие. А развивались события, по-видимому, так.
Вендские животные занимали, понятно, наиболее благоприятные для обитания места – мелководья. У них было время приспособиться к условиям своей среды – венд длился почти 100 миллионов лет.
Но началась кембрийская трансгрессия, и все в их жизни стало существенно меняться: климат, состав воды, питание. Организмы должны были приспособиться к избытку кальция в воде. Им следовало либо научиться как-то нейтрализовать в своем обмене веществ избыток кальция, либо утилизировать его.
Вероятно, именно это и определило появление многочисленных животных, оснащенных раковинами, скелетами и панцирями.
Археоциатов иногда называют "древними кубками". Это наиболее распространенная форма их тела. Они селились колониями на дне акваторий.
Их скелет – словно бы пропитанные известью ткани. Двустворчатые раковины брахиопод напоминают раковины моллюсков – наружный склад кальция. Трилобитов за характерное строение тела часто именуют "трехлопастными раками". Их хитиновый панцирь на треть состоял из извести и фосфата кальция, отличался большой прочностью. Трилобиты неоднократно линяли, некоторые виды до 30 раз. До нас дошли остатки их богатых гардеробов.
Все эти животные появились именно в теплых мелководных морях, из которых почти совсем исчезла вендская фауна.
Кембрий еще называют фосфоритовой эпохой, потому что он подарил нам крупнейшие месторождения этой горной породы. Ее находят там, где когдато были мелководья: в Казахстане, Сибири, Китае.
Но ведь фосфорит – содружество фосфора и кальция. Как они оказались рядом именно в шельфовой зоне?
Ветры с суши отгоняли от берега в этих акваториях поверхностные слои.
На их место из глубин океана поднимались воды, богатые фосфором. Это явление называют апвеллингом. Оно тем больше распространено на Земле, чем обширнее шельфовые зоны. У фосфора есть особенность: находясь в растворе, он постоянно готов соединиться с кальцием, чтобы выпасть в осадок. На больших глубинах в океане этого не происходит, мешает присутствие углекислоты. Поэтому там накапливается много фосфора. Иное дело на мелководье. Когда туда начинает поступать сильный приток глубинных вод, происходит встреча двух элементов, находящихся в изобилии. Выпадение осадка и образование залежей фосфоритов становится закономерным. (Одновременно с этим и кальций и фосфор воздействовали, конечно, и на живое население акваторий.)
То, что кембрий богат мощными пластами фосфоритов, еще раз подтверждает: в тогдашних шельфовых водах была высока концентрация кальция, благодаря чему при глубоких генетических изменениях у организмов и мог свершиться один из самых крупных актов в развитии жизни на Земле появление первых скелетов, панцирей и раковин.
У такого решения давней задачи есть и обратная проверка. Коль скоро кембрийская ситуация сходна с меловой (по крайней мере в отношении трансгрессии, климата, множества мелководий и концентрации в них кальция), то меловой период тоже должен был оставить крупные образования фосфоритов.
Так оно и есть. Месторождения фосфоритов мелового периода известны давно – на Русской платформе, в Африке и в ряде иных мест.
Перемещения литосферных плит, раскол и столкновения континентов, отступления и наступления океана определили географию планеты. От этого, в свою очередь, зависел климат. Он воздействовал на геохимию и биологию океана... Вот сколько могучих земных сил было задействовано одновременно! Так что для объяснения загадок кембрия, вероятно, нет необходимости привлекать еще и фантастические, внепланетные явления.
Требуются пустые бутылки
Ученые разыскивают сейчас пустые бутылки и другие сосуды, плотно закупоренные много лет назад и с тех пор не открывавшиеся. Ученым нужен воздух, сохраняющийся в таких сосудах несколько десятков, лучше несколько сотен лет. Они хотят измерить содержание двуокиси углерода в старинном воздухе, чтобы узнать, насколько оно увеличилось.
Точные измерения содержания углекислого газа в атмосфере ведутся лишь с 1959 года. Как полагают, оно растет главным образом из-за деятельности человека: сжигая любое топливо, мы повышаем содержание двуокиси углерода в воздухе. В то же время часть этого избытка расходуется растениями в процессе фотосинтеза и поглощается Мировым океаном. Знать сложный баланс углекислого газа в атмосфере и его динамику необходимо для того, чтобы предсказать климатические изменения, к которым может привести повышение концентрации углекислого газа. Пока прогноз этих изменений весьма неопределен: одни климатологи утверждают, что накопление углекислого газа приведет к потеплению, другие не менее убедительно доказывают, что к похолоданию. Изучение "ископаемого" воздуха поможет выяснить общие тенденции.
Для анализа разыскиваются любые пустотелые и герметично закрытые предметы, изготовленные много лет назад. Оказалось, что вполне пригодны для взятия проб воздуха медные пуговицы военных мундиров, песочные часы, подзорные трубы и телескопы, тубус которых обычно плотно запечатывают для предохранения линз от пыли.
В поисках старых пустых сосудов планируется даже поднять затонувшие суда.
Тепло уходит через океан
Советские ученые выяснили, что тепловой поток через дно океана идет в полтора раза интенсивнее, чем через континенты. А так как океаны занимают две трети поверхности планеты, ее остывание идет в основном через Мировой океан. Чтобы измерить этот тепловой поток, был создан прибор – зонд с датчиками. Эти зонды опускались на разную глубину.
На основании замеров составлена первая в мире карта расчетных значений теплового потока, пронизывающего дно Мирового океана. Это позволяет более точно определять тектонически активные районы, области, перспективные для поиска полезных ископаемых.
Блистающие и неуловимые
Взрыв Кракатау или Тунгусский метеорит!
Международный специализированный центр по серебристым облакам...
Уже около двадцати лет он работает при Астрофизической обсерватории имени В. Я. Струве вблизи старинного университетского города Тарту в Эстонии. Сюда со всего мира стекается информация об облаках, получивших такое поэтичное название. Под руководством Ч. Виллманна, отдавшего почти тридцать лет жизни изучению серебристых облаков, эта информация тщательно обрабатывается. Сотрудники Института астрономии и физики атмосферы, при котором существует эта обсерватория, и сами проводят исследования этого редкого явления природы, а в последнее время они работают в содружестве с космонавтами, наблюдающими серебристые облака с космической орбиты. Пожалуй, ни один вид облачности не удостаивался такого внимания ученых. В чем тут дело?
"Биография" серебристых облаков началась задолго до космической эры ровно сто лет назад. В июне 1885 года университетский приват-доцент В. Цераский увидел на предрассветном московском небе необычные серебристо-белые светящиеся облака.
Позднее он так описал их: "Отличаясь видом от прочих, они бросались в глаза прежде всего своим светом. Облака эти ярко блистали в ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, иногда с легким голубоватым отливом... Бывали случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялись и неясно видимые предметы резко выступали".
От опытного глаза астронома-наблюдателя не ускользнула эфемерность этих облаков. Появлявшиеся не только перед рассветом, но и в вечерние сумерки, они бесследно исчезали, когда солнечные лучи уже не освещали верхнюю атмосферу. Это обстоятельство тогда доставило Цераскому немалые огорчения: он занимался звездной фотометрией и опасался, что загадочные облака, не будучи видимыми, могут поглощать свет звезд и тем самым искажать результаты фотометрических измерений. Должно было пройти много лет, прежде чем ученые поняли, что эти странные облака служат индикаторами интереснейших и мощнейших процессов, разыгрывающихся в верхней атмосфере Земли.
Через две недели после наблюдений Цераского "светящиеся" облака заметили Э. Гартвиг в Эстонии и О. Иессе в Германии, позднее их стали часто наблюдать над Западной Европой. О. Иессе впервые опубликовал их фотографии, и именно с его легкой руки в науке появился термин "серебристые облака". В восьмидесятых годах прошлого столетия наблюдатели определили местонахождение их в атмосфере. Оказалось, они плавают тонким слоем на высоте около восьмидесяти километров. Эти своеобразные рекордсмены высоты (привычные для нас перистые или кучевые облака располагаются в тропосфере, гораздо ниже, в десятидвадцати километрах от земной поверхности) удивляли еще одной своей особенностью. Их туманную клочковатую пелену, порой серебристые полосы или застывшие волны наблюдатели замечали исключительно в летние месяцы, да и то только в узком поясе географических широт. В Северном полушарии, где в основном и проводились наблюдения, это был интервал в среднем от 55-го до 70-го градуса северной широты.
Те годы были необычайно "урожайными" на серебристые облака – за один только 1890 год удалось сделать сто восемьдесят их фотографий. И, естественно, встал вопрос: чем вызвано их появление и почему это чудо не замечали раньше? Ответ не замедлил явиться. Серебристые облака стали связывать с "красными зорями" и иными аномалиями в атмосфере после мощного взрыва вулкана Кракатау в августе 1883 года. Вулкан выбросил не менее 35 миллионов тонн пыли, которая несколько лет носилась в воздухе и, проникнув на восьмидесятикилометровую высоту, образовала, как тогда заявили некоторые ученые, слой серебристых облаков. Гипотеза была встречена с энтузиазмом и прожила добрых четыре десятка лет, но мало-помалу пришло разочарование. Дело в том, что последующие мощные извержения – вулканов Мон-Пеле на Мартинике в 1902-м и Катмай на Аляске в 1912 году-почти не дали серебристых облаков.
Интерес к ним возродился после знаменитых "белых ночей" летом 1908 года, когда над огромными пространствами от Байкала до Атлантического побережья наблюдалось необычайное свечение неба. Связано оно было с падением Тунгусского метеорита. Правда, о самом взрыве, повалившем таежный лес на несколько тысяч километров в округе, узнали лишь в начале двадцатых годов, когда на место падения метеорита снарядили специальную экспедицию.
Известный советский исследователь метеоритов Л. Кулик по горячим следам экспедиции высказал в те годы новое предположение о природе серебристых облаков. Они образуются из мельчайших частиц метеоритного, а также метеорного вещества, вторгающихся в земную атмосферу. Так была вызвана к жизни метеорно-метеоритная гипотеза, господствовавшая несколько десятилетий. Она не была, конечно, единственной. Поскольку эти облака по своей структуре похожи на перистые, то высказывалось предположение, что они, как и перистые, состоят из мельчайших ледяных кристаллов.
Но идею эту, давшую, по существу, начало современным представлениям о природе серебристых облаков, тогда нельзя было обосновать. Температура в слое, где они появлялись, считалась довольно высокой, а потому конденсация водяного пара и образование льдинок там невозможно.
И все-таки ледяные частицы!
Предлагалось немало и других объяснений этого странного атмосферного явления. Но камнем преткновения в каждом оказывалась высота облаков. И вправду нет ничего удивительного, что вулканическая пыль проникает так высоко в атмосферу. Но странно, что она не оседает, а концентрируется на определенной высоте. А метеоритные частицы? Ведь они, влетая в атмосферу, должны разлетаться, пронизывать ее толщу. Что же заставляет их собираться в тонкую пелену вблизи восьмидесятикилометрового уровня? Что это прихоть, каприз атмосферы? Дело осложнялось еще и упорным "нежеланием"
загадочных облаков появляться гделибо, кроме средних широт, и только в летнее время.
В 1952 году советский ученый, специалист по физике атмосферы профессор И. Хвостиков разработал конденсационную гипотезу образования серебристых облаков. По его мнению, они скорее всего представляют собой скопление ледяных кристаллов, ядрами конденсации для которых служат частицы метеоритного вещества. И появляться облака должны, как показали расчеты И. Хвостикова, именно на восьмидесятикилометровом уровне, где они и наблюдаются.
Как это происходит?
Здесь уместно сделать небольшое отступление о строении земной атмосферы. Ее слоистая структура во многом определяется изменением температуры воздуха с удалением от земной поверхности. Вблизи Землив тропосфере – температура быстро падает с высотой. Но выше, в стратосфере, эта закономерность нарушается. Температура сначала остается постоянной, а затем растет. Над стратосферой до восьмидесяти-восьмидесятипятикилометрового уровня располагается мезосфера, где температура снова начинает понижаться. Она становится минимальной в тонком слое на границе между мезосферой и расположенной выше термосферой.
Слой этот, называемый мезопаузой, и есть та самая область, где появляются серебристые облака.
Расчеты И. Хвостикова, сделанные на основании имевшихся тогда данных, показали, что именно в этом тонком слое температура атмосферы наиболее низкая, гораздо ниже, чем в тропосферном минимуме. Из расчетов также следовало, что здесь скапливается много водяного пара, поступающего снизу.
Таким образом, в мезопаузе должны создаваться благоприятные условия для образования ледяных кристаллов, формирующих серебристые облака.
Конденсационная гипотеза И. Хвостикова отнюдь не сразу пробила себе дорогу. Но вскоре она была подтверждена серией прямых ракетных экспериментов в нашей стране и за рубежом.
Эксперименты показали: действительно температура мезопаузы в средних широтах в летнее время минимальна, а содержание водяного пара имеет четкий максимум.
Однако споры еще долго не утихали.
Одни доказывали, что водяной пар не может проникать так высоко в атмосферу, другие – что данных о температуре явно недостаточно для определенных выводов.
В огонь этих жарких дискуссий подлили масла американские натурные эксперименты, в ходе которых попытались искусственно создать серебристые облака. В конце октября 1961 года во время отработки первой ступени ракеты-носителя "Сатурн" в качестве балласта во вторую и третью ступени ракеты закачали 86 тонн воды. На высоте от ста до ста пятидесяти километров воду выбросили в атмосферу. Спустя полгода в повторном эксперименте примерно на такой же высоте "впрыснули" 95 тонн воды.
Надежды организаторов опыта на образование серебристых облаков не оправдались. Возникшее вначале шарообразное скопление льдинок быстро рассеялось и через считанные секунды исчезло без следа. Последовал скептический вывод: так как "впрыскиванием"
такой огромной массы воды не удалось создать серебристые облака в атмосфере, то скорее всего такие облака состоят не из льдинок, а из пылевых частиц.
Однако с выводом поторопились. Известна неизменная "приверженность"
серебристых облаков к поясу средних широт. А ракеты "Сатурн" запускали с полигона на мысе Кеннеди, расположенном на 30-м градусе северной широты.
Затянувшийся спор о составе загадочных облаков в какой-то степени удалось погасить другими экспериментами, на этот раз проведенными в Швеции. В них принимали участие и американские ученые. 11 августа 1962 года в Кроногарде (66-й градус северной широты) ракета "Найк Кэджун" подняла в серебристое облако специальные устройства – ловушки для захвата облачных частиц, которые открылись при входе в облако и закрылись после выхода из него (несколькими днями раньше, в отсутствие серебристого облака, был сделан контрольный запуск). Ловушки опустились на парашютах, и собранные частицы подверглись скрупулезному лабораторному анализу. Многие из них были покрыты своеобразным "гало" – остатками растаявшей ледяной массы. Сами частицы имели размер в доли микрометра. В повторенных позднее подобных экспериментах в захваченных частицах нашли железо и никель, типичные для метеорных частиц. Они, по всей вероятности, играли роль активных центров конденсации или сублимации. О возможности такого состава серебристых облаков говорил еще в 1950 году советский исследователь В. Бронштэн. И хотя оставались некоторые сомнения, прямые опыты с ловушками как будто бы подтвердили конденсационную гипотезу: разреженное скопление мельчайших кристалликов замерзшей воды образует серебристые облака.
