Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых - Азимов Айзек - Страница 49

В конце концов ближайшие сверхновые прошлого нас не затронули. Не затронула нас сверхновая, положившая начало Крабовидной туманности, не задела даже сверхновая в созвездии Парус, которая была от нас так близко, что несколько дней в доисторическое время светила как полная Луна. И эта сверхновая, насколько мы знаем, не отразилась на земной жизни.

Одно из прямых воздействий, оказываемых на нас сверхновой, воздействие достаточно сильное, чтобы стать ощутимым, — это влияние ее космических лучей. Поэтому давайте вернемся к ним еще раз.

Общее количество энергии, доставляемой Земле космическими лучами, неожиданно огромно. Считается, что эта энергия примерно равна суммарной энергии света всех звезд в небе, за исключением Солнца. Конечно, число частиц космических лучей гораздо меньше числа легких фотонов, поступающих к нам от звезд, но отдельная космическая частица обладает гораздо более высокой энергией, чем отдельный фотон, и это решает все.

В целом падение космических частиц на Землю остается на постоянном уровне, за исключением случайных кратковременных потоков относительно слабых частиц, возникающих при особо интенсивных солнечных вспышках. Но представим себе, что по какой-то причине этот уровень на какое-то время значительно повысился. Не может ли это обернуться для нас злом?

Увы, ответить придется утвердительно!

Частицы космических лучей производят мутации, необходимые, чтобы эволюция двигалась с какой-то разумной умеренной скоростью, но большинство мутаций тем не менее вредно. К счастью, благодаря естественному отбору немногочисленные благоприятные мутации в нормальных условиях прививаются, а мутации в худшую сторону отмирают. И все-таки мутации к худшему оставляют на виде свое клеймо (генетический «груз»), «одаривая» им какую-то часть популяции, которая в результате становится непригодной к выживанию.

Но что если условия не нормальные? Что если интенсивность космических лучей подскочит гораздо выше нормального уровня и останется таковой в течение какого-то времени? Скорость (т. е. частота) мутаций тогда повысится, возрастет и генетический груз. Генетический груз может стать таким тяжелым, что популяция вида начнет стремительно вырождаться, немногие полезные мутации не смогут выправить положение и вид начнет вымирать. Почти в одно и то же время могут исчезнуть несколько видов.

Не может ли уровень интенсивности космических лучей повыситься по причине, не связанной с появлением поблизости от нас в космосе сверхновой?

Звучит достаточно странно, но этот уровень может повыситься, и мы можем столкнуться с этим неизбежным подъемом через пару тысяч лет даже при отсутствии сверхновой, посылающей нам порции дополнительных космических лучей. Чтобы объяснить это, придется немного вернуться назад.

Не все частицы космических лучей на подлете к Земле ударяются об нее. У Земли есть магнитное поле, известное еще со времен английского физика Уильяма Гилберта (1544–1603), который в 1600 г. опубликовал книгу с описанием своих опытов, проделанных с шаром из магнитного материала. Игла компаса вблизи этого шара вела себя точно так же, как она себя ведет вблизи земного шара. А это означало, что Земля по-своему тоже есть шар из магнитного материала.

Представьте себе непрерывные плавные линии, проведенные через магнитное поле Земли и соединяющие точки с равной магнитной напряженностью, и вы получите семейство магнитных силовых линий. Все они начинаются и кончаются в двух точках на земной поверхности: одна из них находится у кромки Антарктиды (Южный магнитный полюс), другая — у северного края Северной Америки (Северный магнитный полюс). В промежутке между этими двумя точками они, как бы приподнимаясь от Земли, плавными кривыми идут приблизительно в направлении север — юг и достигают своей наибольшей высоты на половине расстояния между полюсами.

Всякая электрически заряженная частица, прорывающаяся из внешнего пространства к поверхности Земли, должна пересечь эти магнитные силовые линии. Частица потеряет часть своей энергии и замедлит скорость. Электрически заряженная частица, не нацеленная точно в магнитный экватор Земли, отклонится от своего пути в направлении магнитных линий; при этом ее траектория отклоняется в северном направлении, если частица попадает севернее магнитного экватора, или в южном, если южнее от него.

Чем меньше в частице энергии, тем легче она отклоняется, а если у частицы энергии совсем мало, она, подхватываемая магнитными силовыми линиями, вынуждена следовать в их направлении, пока не войдет в атмосферу у магнитного полюса или рядом с ним.

Частицы космических лучей обладают, однако, такой высокой энергией, что магнитное поле Земли способно лишь незначительно увести их в сторону. И все-таки некоторые из этих частиц, которые могли бы зацепить хотя бы край магнитосферы, будут отклонены настолько, что могут совсем пройти мимо. Даже те из них, что приближаются более или менее перпендикулярно к поверхности Земли, все же отклоняются до определенной степени. По этой причине многие частицы, которые должны попасть в тропические или умеренные зоны, где Земля изобилует сухопутной жизнью, в конце концов попадают в полярные области, где собственно земной жизни не так много. Таким образом, воздействие космических частиц на все живое частично ослабляется земным магнитным полем, ослабляется настолько, что исключает возможность причинить вред, однако не настолько, чтобы помешать им выполнять их полезную с точки зрения эволюции миссию. Следовательно, чем слабее будет магнитное поле Земли, тем оно менее пригодно для отражения космических частиц и с тем большей силой космические лучи, особенно в низких широтах, будут ударяться о земную поверхность. Напряженность магнитного поля Земли непостоянна. Ученые начинали его измерять с 1670 г. С тех пор напряженность магнитного поля упала на 15 %. Если напряженность поля продолжит уменьшаться в таком темпе, то оно станет равным нулю примерно к 4000 г.

Но будет ли продолжаться такое снижение напряженности? Скорее всего, напряженность имеет какие-то колебания (флюктуации), т. е. постепенно слабеет, опускаясь до какого-то определенного уровня, затем усиливается, также до определенного уровня, а потом вновь слабеет. Казалось, единственный способ узнать, что же на самом деле будет дальше, это подождать несколько тысяч лет и продолжить замеры, но вдруг выяснилось, что в этом нет необходимости.

В земной коре есть некоторые минералы, которые обладают слабыми магнитными свойствами. Когда лава, вытекающая из вулканов, остывает и твердеет, в таких минералах образуются кристаллы, ориентирующиеся на север и юг, т. е. в направлении магнитных силовых линий. Мало того, у каждого кристалла есть свой северный полюс, указывающий на север, и южный полюс на противоположном конце, который указывает на юг. (Можно отличить северный полюс от южного, пробуя кристалл обыкновенным магнитом.)

В 1906 г. французский физик Бернар Брюнес (1869–1930), исследуя вулканические породы, заметил, что в некоторых случаях кристаллы были намагничены в направлении, противоположном теперешнему магнитному полю: северный полюс указывал на юг, а южный — на север. Сначала это открытие игнорировали, так как в нем, казалось, не было никакого смысла, но со временем накопились и другие факты, и теперь этот факт нельзя ни отрицать, ни игнорировать.

Что же случилось с породами? Почему они ориентированы таким «ошибочным» образом? Да потому, оказывается, что магнитное поле Земли направлено бывает периодами то в одну, то в другую сторону. Породы, которые остывают и кристаллизуются, пока земное магнитное поле направлено в одну сторону, кристаллами своими показывают в ту же сторону. Когда же магнитное поле повернулось, у него уже недостает силы повернуть застывшие кристаллы, и они оказываются ориентированными «ошибочно».

В 1960-х годах изучались магнитные свойства морского ложа. Ложе Атлантического океана раздалось до нынешних размеров в результате поднятия расплавленного материала из недр Земли через длинную изломанную трещину, проходящую как раз по середине океана. Породы, лежащие вблизи этой трещины, — это самые новые и совсем недавно окаменевшие породы. По мере удаления от трещины в обе стороны породы становятся все более и более старыми. Если изучить магнитные свойства этих пород, то окажется, что ближайшие к трещине породы показывают «правильное» направление, т. е. попутно с теперешним направлением магнитного поля. Дальше в сторону от расщелины они показывают «неверно», еще дальше — снова «верно», еще дальше — снова «неверно» и т. д. Иначе говоря, по обе стороны от трещины есть полосы пород «правильной» и «неправильной» ориентаций, причем каждая сторона есть зеркальное отражение другой.