Тайны и мифы науки. В поисках истины

И все-таки если современному человеку начать говорить о том, как замечательны были люди в далекие века, это может вызвать у него только скептическую улыбку. Совсем не так, как знаменитая фраза Фаины Раневской: «Боже мой, как я стара – я еще помню порядочных людей». Вряд ли мы могли бы долго просуществовать в каком-нибудь средневековом или первобытном обществе. Я думаю, что все было бы так, как в знаменитой научно-фантастической повести братьев Стругацких «Трудно быть богом». Если вы помните, главный герой этого романа попал в средневековое общество. Как он ни пытается туда вписаться, и поначалу ему как бы это удается, но входит в жесточайший конфликт с окружающими людьми и социальной системой и вынужден открыть себя.

На протяжении нескольких столетий в Европе царил страшный экологический кризис, который полностью был делом рук человеческих. Так, во времена Ивана Грозного площадь лесного покрова на территории современной Московской области в два-три раза уступала нынешней. На месте вырубленных лесов образовывались болота, и вся эта мутная вода стекала в Москву-реку. А в Великобритании даже в середине XIX века парламент, размещавшийся в знаменитом Вестминстерском дворце, не мог работать с открытыми окнами – такая вонь шла от Темзы.

За развитие цивилизации и культуры человечеству приходится платить. Исчезают с лица Земли животные и растения. Каждое поколение людей благодаря успехам медицины оказывается биологически слабее предыдущего. Человек становится все более зависимым от искусственной среды. Для того чтобы росло культурное разнообразие, должно ограничиваться биоразнообразие. Для того чтобы росло биоразнообразие, должно ограничиваться разнообразие физических условий. Ведь почему на Земле такой небольшой разброс температур? Это сделала жизнь. И все это происходит через катастрофы. Катастрофы, кризисы, так называемые эндоэкзогенные, не человек придумал и не он их родоначальник. Означает ли это, что человечеству остается лишь смириться и принять как данность лестницу эволюции, каждая ступень которой – это кризис или катастрофа? Вряд ли. Ведь уже одним своим появлением человек изменил устройство Вселенной.

Зачем земле вулканы?

Чем являются грозные огнедышащие вулканы, которые время от времени пугают человечество своими непредсказуемыми и катастрофическими извержениями: наказанием Господним или, наоборот, милостью природы? Враги они нам или, наоборот, союзники? Станет ли нам легче, если на Земле уснет последний вулкан? Эти вопросы занимают головы не только ученых, но и всей мировой общественности вот уже две тысячи лет.

С вулканическими извержениями связано немало катастроф. Достаточно вспомнить гибель древнеримского города Помпеи или извержение вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника в начале XX века. В апреле 2010 года вулкан под исландским ледником Эйяфьятлайокудль на неделю парализовал воздушное сообщение в небе над большей частью Европы, что обернулось колоссальными убытками для авиакомпаний.

В недрах нашей планеты температура достигает тысячи градусов. Поэтому, когда в зонах глубинных разломов снижается давление, создаются условия для вулканического извержения. Этот процесс шел на протяжении всей истории Земли и будет идти всегда. Однако извержение не всегда сопровождается излияниями лавы. Очень часто происходят взрывные извержения, когда на поверхность выбрасывается огромное количество обломочного материала.

Наша планета сформировалась около пяти миллиардов лет назад. И как только она начала застывать, покрываясь верхней корочкой, жидкая магма стала прорываться на поверхность. Так начались вулканические извержения. В соответствии с современными моделями образования и последующей эволюции нашей планеты, первоначально она сформировалась как газопылевое облако, которое в результате чудовищного сжатия из газообразной фазы постепенно перешло в жидкую фазу – расплавленную магму. В процессе остывания, или, как говорят геофизики, понижения РТ-условий (P – давление, Т – температура), на ее поверхности начала образовываться тоненькая корочка, чем-то схожая с той, которая образуется на заживающей ране. Только вместо крови под ней пульсирует кипящая магма, вырывающаяся наружу сквозь трещины в земной коре.

Эта корочка, которая застывала на поверхности нашей жидкой тогда еще планеты, получила название литосфера (от греческого «литос», что означает камень). На 95 % она состоит из вулканических пород. Мощность литосферы различна. На океанах она невелика – от 5-6 километров в срединных хребтах до 80-90 километров на окраинах океана. А вот под континентами значительно больше – до 100 и более километров.

В любом месте, где имеется повышенное тепловое поле и где возникла какая-то трещина, которая дает возможность проникнуть магме из глубины, в первую очередь появляются базальты. Базальты составляют более половины земных пород, при этом они чрезвычайно разнообразны.

Есть и вторая распространенная порода – гранит. Ее происхождение до сих пор является предметом ожесточенных дискуссий. По общепринятой модели большинство ученых склоняется к тому, что это магма, застывшая в глубинах Земли до того, как она попала на поверхность. Граниты, собственно, основной строительный материал континентов. Все остальные горные породы, входящие в литосферу, – результат переработки этих двух первичных субстратов. Это, прежде всего, выветривание, переотложение (так образуются осадочные породы) или, наоборот, прогрев из глубин Земли, внедрение дополнительных порций магмы, так называемый метаморфизм. Все это образует своеобразный слоеный пирог, напоминающий торт «Наполеон». «А как же океаны и атмосфера? Откуда появились воздух и вода?» – спросит читатель. Как ни странно, и атмосфера, и гидросфера, да и сама жизнь на Земле согласно современным научным моделям ее возникновения тоже связаны с вулканами.

При извержении происходит выделение большого количества летучих веществ, в числе которых есть метан, аммиак, вода, кобальт, углекислый газ. Смесь этих газов в сочетании с высокой температурой извержения может образовывать предшественников биологически активных молекул, таких, как аминокислоты, синильную кислоту.

Вулкан – своего рода естественный химический реактор, где синтезируются новые вещества. Эта природная лаборатория обеспечивает не только реактивами и водой, но даже электричеством. Дело в том, что очень часто вулканические извержения сопровождаются сильнейшими электрическими разрядами. Возможно, первые сложные органические вещества, белки и аминокислоты появились рядом с вулканами и не без их помощи. Однако откуда же взялась вода, которая может стать удачным местом для таких сложных химических реакций, как, в частности, возникновение жизни на Земле?

Поднявшись из земных недр, вулканические газы охлаждались и конденсировались на остывающей поверхности нашей планеты. Пока, однако, нельзя точно утверждать, что появлением атмосферы и первых морей мы обязаны, в первую очередь, вулканам. Ведь на образование Земли ушли многие сотни миллионов лет. Этот процесс определялся, в основном, просто ударными процессами, процессами сборки Земли. И при вулканических извержениях летучие вещества, которые содержались внутри, переходили в газовую фазу. На Земле основными компонентами атмосферы были азот, углекислота и водяные пары. И по сей день с каждым извержением вулкана атмосфера планеты обогащается веществами, доставленными из недр Земли. Однако при извержении мы в первую очередь замечаем огромные тучи вулканического пепла, опасаемся огненных рек лавы.

Кстати, вулканологи уверены, что лава сама по себе совершенно неопасна, поскольку даже самые быстрые ее потоки достигают скорости лишь в семь километров в час, или два метра в секунду. Пять километров в час – это маршевая скорость пехотной роты по асфальту. Значит, от лавы можно убежать. Кроме того, если известно место, откуда пошла лава, то можно определить, куда она придет. Единственным исключением здесь является африканский вулкан Ньирогонго, обладающий необычайно жидкой и текучей лавой. Потоки, текущие по склону этого вулкана могут достигать скорости 100 км/ч. Подобные особенности лавы вызваны ее особым химическим составом – она содержит очень мало кварца. Оно из наиболее сильных извержений Ньирагонго произошло в 1977 году. Тогда от огненных потоков погибло несколько сотен человек.

Главную опасность для человека представляет не лава, а результат взрывного извержения – пирокластический материал. Огромное количество пепла и обломков породы со страшной скоростью выбрасывается вулканом вверх. Исходная температура этой массы достигает около тысячи градусов. Когда горячий пепел и раскаленные обломки породы падают на склон вулкана, вниз устремляется огненный смерч. Парящая туча оставляет за собой лишь мертвые, безжизненные руины. Всего нескольких мгновений достаточно для того, чтобы сгорела кожа, а сам человек выкипел и превратился в пар.