Где-то там, глубоко-глубоко внизу находятся подземные царства мертвых в греческой и германо-скандинавской мифологиях, а также христианский ад. Впоследствии для объяснения происхождения полой Земли придумали довольно стройную теорию, согласно которой наша планета образовалась из гаснущей звезды. По мере снижения температуры на некотором отдалении от центра звезды начала скапливаться материя, сначала находившаяся в газообразном состоянии, а впоследствии отвердевшая. У этой гипотезы есть сторонники и в наши дни. Главным их доводом является тот, что человек смог углубиться в твердь земную всего-навсего на 12 километров. Если сравнить нашу планету с яблоком, то получается, что мы даже не смогли проткнуть насквозь всю кожуру. Так как же мы можем судить о том, что находится глубже?
Действительно – как? Наука требует доказательств!
Доказательства есть, косвенные, но весьма достоверные. Рельеф поверхности планеты, гравитационное поле, взаимодействие с другими небесными телами, характер глубоко залегающих горных пород, вулканическая деятельность, эксперименты с моделями, особенности распространения глубоких и поверхностных сейсмических волн… Сопоставив все данные, можно делать научные выводы.
Наша планета состоит из трех слоев – коры, мантии и ядра. Мантию условно делят на верхнюю и нижнюю, а ядро – на внутреннее и внешнее, так что можно считать, что слоев не три, а пять.
Земная кора, как и следует из названия, представляет собой верхний твердый слой планеты, толщина которого зависит от рельефа и ряда других причин. Под океанами земная кора тоньше, а в горных участках материков – толще. Разброс толщины достаточно велик – от 5 до 75 километров! Если сравнить Землю со сваренным всмятку яйцом, то земная кора – это скорлупа, причем очень тонкая.
Земная кора примечательна, замечательна и уникальна тем, что только в этом слое могут существовать живые организмы. Почти вся жизнь в земной коре сосредоточена на глубине нескольких метров, но отдельные бактерии могут забираться глубже, причем – очень далеко. Ученые уже перестали устанавливать нижнюю границу жизни, потому что ее приходилось все время передвигать. Сначала считалось, что некоторые одноклеточные организмы могут обитать на глубине до 1 километра, затем планку опустили до 2,5 километров, затем – до 4 километров и тут хотели поставить точку, потому что на такой глубине температура возрастает до 100 °С, что делает жизнь невозможной – вода закипает, а белки начинают денатурироваться…[2]
Невозможной?
Сначала среди одноклеточных организмов нашлись такие, которые могли жить при температуре свыше 110 °С, а затем и те, кто мог выносить невероятную для живых существ температуру в 123 °С… А пару лет назад была высказано смелое предположение о существовании жизни на глубине в 19 километров! Так глубоко в земную кору никто еще не вгрызался, но глубоко залегающие породы могут выбрасываться на поверхность в результате геологических процессов, например – при извержении вулканов. В породе с такой глубины, которая вышла на поверхность очень давно, десятки миллионов лет назад, было обнаружено высокое содержание углерода, причем не в виде соединений с другими химическими элементами, как это обычно бывает в горных породах, а в чистом виде. Это можно расценивать как результат жизнедеятельности каких-то микроорганизмов, настоящих микробов-терминаторов, способных выдерживать высоченное давление и температуры такого же порядка.
На больших глубинах в земной коре обитают бактерии-анаэробы, то есть такие бактерии, которым для жизнедеятельности не нужен содержащийся в воздухе кислород. Эти бактерии обитают не в самой толще коры, а в подземных водах и нефтяных залежях.
Земная кора – главный поставщик человечества. Мы едим то, что обитает на ее поверхности, пьем воду, содержащуюся в ее недрах и добываем из нее полезные ископаемые.
Ниже земной коры лежит другой твердый слой, который называется «мантией». Толщина мантии составляет около 2900 километров. В сваренном всмятку курином яйце аналогом мантии является белок. Мантию условно делят на верхнюю и нижнюю, граница между двумя этими сферами залегает на глубине около от 410 до 670 километров.
У вас может возникнуть абсолютно закономерный вопрос – на каком основании ученые делят мантию на два слоя? Чем один слой отличается от другого и каким образом это различие было установлено?
Все дело в скорости распространения сейсмических волн. Достигнув определенной глубины, рассматриваемой в качестве границы между слоями мантии, скорость волн резко возрастает, что свидетельствует о значительном повышении плотности вещества, через которое они проходят.
Ученые давно лелеют мысль о сквозном бурении земной коры до мантии, но до сих пор мечта остается только мечтой и ничем более. Дело-то не просто сложное, а архисложное. Во-первых, пробурить столь глубокую скважину это вам не колодец на даче вырыть. А, во-вторых, бурение придется проводить на океанском дне, потому что там земная кора наиболее тонкая, а такая толща воды затрудняет работу, создает определенные проблемы. Но если уж человек что-то задумал, то он это обязательно сделает. Можно рассчитывать, что к 2030 году ученые сумеют добраться до мантии Земли. То-то радости будет!
Сейчас некоторые читатели иронически усмехнулись и подумали: «Что им там, в этой мантии? Медом намазано и сахаром посыпано? Или же просто темы для диссертаций закончились и нужно новые источники искать?».
Да, именно что медом и сахаром, ведь в мантии содержится множество различных горных пород, в том числе и такие, которых нет в верхнем слое земной коры. А еще контакт с мантией позволит лучше изучать процессы, которые в ней протекают. Эти процессы имеют самое непосредственное отношение к нам, живущим на поверхности планеты, поскольку они оказывают влияние на земную кору. Узнав больше о глубинных процессах, мы сможем лучше прогнозировать землетрясения и извержения вулканов, а, возможно, даже сумеем каким-то образом влиять на них, снижать вред, который они наносят. Короче говоря, у любого научного эксперимента или исследования, тем более – у такого дорогостоящего, как бурение до самой мантии Земли, всегда есть практическое обоснование: «мы делаем это, чтобы получить то-то и то-то». Просто так, чистого любопытства ради, можно разве что мыльные пузыри пускать.
В верхней мантии, около границы с земной корой, есть слой, в котором вещество находится в вязком, пластичном состоянии. Называется он астеносферой. Слово это переводится с греческого языка как «податливая сфера». Астеносфера расположена вблизи земной коры, но не граничит с ней! От коры астеносферу отделяет твердый слой мантии.
Литосфера и астеносфера
Этот самый верхний твердый слой мантии, расположенный над астеносферой, вместе с земной корой составляют литосферу – твердую оболочку нашей планеты. Сверху литосфера ограничена атмосферой, а снизу – астеносферой.
Литосфера представляет собой не единое целое, а совокупность отдельных плит огромного размера, которые называются литосферными плитами.
Карта литосферных плит
