Тайны и мифы науки. В поисках истины - Городницкий Александр Моисеевич - Страница 53

Время от времени появляются прогнозы, согласно которым и другие астероиды могут в ближайшее время столкнуться с Землей. Есть даже предложение не разоружаться, чтобы уничтожать такие астероиды на подлете к нашей планете. Если такой астероид грохнется в океан, возникнет гигантское цунами. А если он упадет на сушу, то будет так называемая ядерная зима, потому что поднимется такое количество пыли в атмосферу, что это надолго экранирует излучение Солнца и будет самый настоящий ледниковый период, во время которого мало что может уцелеть.

В некоторых странах уже созданы патрульные службы. Они следят за астероидами и рассчитывают их траектории. Чтобы уничтожить все живое на Земле, нужно столкновение с телом не меньшим, чем Луна. Тогда Земля полностью расплавится, и все начнется сначала. И может начаться новый отсчет времени. Но к чему приведет этот новый отсчет времени и что будет в результате, сказать очень трудно! Весь эволюционный путь, начиная от простейших бактерий к многоклеточным, трудно проследить. Могут появиться совершенно другие люди.

А также возможным источником глобальной катастрофы, как это ни покажется странным, может стать земное магнитное поле. Характерной особенностью магнитного поля Земли, природа которого до сих пор остается дискуссионной, является наличие систематических инверсий его полярности. В настоящее время общепринятой дежурной моделью геомагнитного поля является модель гидромагнитного динамо. Физической основой этой модели является предположение о наличии в Земле квазижидкого проводящего ядра, вращающегося вместе с Землей. Так, Э. Буллард предполагает, что вращение в жидком земном ядре неоднородно и возможно проскальзывание его внешней части относительно внутренней, что и приводит к образованию тороидального поля в силу «вмороженности» магнитных силовых линий в высокопроводящее вещество. При этом первичное слабое полоидальное поле, необходимое как «пусковое» в теории гидромагнитного динамо, связывается с гиромагнитным эффектом, состоящим в том, что вращающееся тело намагничивается в направлении оси вращения.

В первом приближении магнитное поле Земли аппроксимируется полем магнитного диполя, который создает 78 % общей напряженности. Следует отметить, что реальные процессы, идущие в ядре Земли, значительно сложнее. Кроме того, существует теорема Т. Каулинга, показывающая невозможность стационарного магнитного гидродинамо, в котором магнитное поле и проводящая жидкость имеют ось симметрии. Это значительно усложняет модели магнитного гидродинамо, описанные трехмерными уравнениями.

Наиболее разработанной моделью магнитного динамо, лучше других согласующейся с экспериментальными данными, является модель советского физика С.И. Брагинского, которая наряду с генерацией главного поля дает возможность объяснить вековые вариации с периодом порядка тысяч лет. Эта модель объясняет также наклон оси геомагнитного диполя относительно оси вращения Земли, имеющий случайный характер. Отсюда делается вывод о совпадении оси магнитного диполя с осью земного вращения за время более тысячи лет, что хорошо подтверждается палеомагнитными данными.

Существование инверсий магнитного поля Земли, систематической и многократной перемены его знака в течение геологической истории нашей планеты, впервые установленное еще в начале прошлого века П. Давидом и Б. Брюнесом, убедительно подтверждено многолетними экспериментальными палеомагнитными исследованиями на суше, а также данными геомагнитных съемок и глубоководного бурения в океанических областях. Исследования эти на базе огромного фактического материала показали, что одновозрастные осадочные и вулканогенные породы, независимо от места их залегания, в пределах больших территорий обладают первичной намагниченностью, соответствующей одной и той же полярности геомагнитного поля. Работы Р. Вилсона и других палеомагнитологов дали свидетельства того, что эти глобальные закономерности не могут быть объяснены явлениями самопроизвольного обращения намагниченности.

На основании многочисленных экспериментальных данных была построена магнитохронологическая шкала инверсий геомагнитного поля в фанерозое. Открытие в 1960-е годах британскими учеными Фредериком Вайном и Драммондом Метьюзом системы линейно-полосчатых магнитных аномалий в океанах и установление их связи с формированием блоков новообразованной океанической коры с прямой и обратной магнитной полярностью легло в основу теории тектоники литосферных плит, совершившей революцию в науках о Земле.

Наибольший интерес для изучения механизма геомагнитных инверсий и морфологии поворота вектора магнитного поля вызвали переходные слои, обнаруженные вскоре после открытия чередования знака в зонах прямой и обратной полярности. Ведущую роль здесь играет изучение зон геомагнитной полярности в донных осадках Мирового океана. Дело в том, что палеомагнитное изучение лавовых потоков и покровов на суше не может дать непрерывную картину поворота знака магнитного поля в силу неравномерности вулканических процессов, в то время как детальное палеомагнитное исследование ненарушенных осадков в глубоководных частях океанов дает более полную информацию.

При скорости накопления осадков от 0,1 до 1,0 сантиметра за тысячу лет ближайшая граница перемены палеомагнитных эпох Брюнес – Матуяма (700 тысяч лет назад) должна лежать на глубине 0,7-7,0 метра, а граница Гаусс – Гильберт – на глубине 3,3-33 метров. Это позволяет проводить детальные исследования тонкой временной структуры геомагнитного поля и механизма инверсий.

Палеомагнитные исследования глубоководных донных осадков Индийского и Тихого океанов дали возможность продолжить непрерывную магнито-геохронологическую шкалу сначала до середины позднего миоцена (9 миллионов лет), а затем и на весь неоген. Изучение тонкой структуры геомагнитного поля во времени позволило также выявить в областях быстрого осадконакопления краткосрочные инвенты и отклонения геомагнитного поля для эпохи Брюнес.

Для описания поведения геомагнитного поля в период инверсий в настоящее время имеется довольно много данных по всей шкале инверсий для фанерозоя. Наиболее полно исследованы кайнозойские инверсии, менее – мезозойские и палеозойские. Полученные данные позволили выявить некоторые общие закономерности механизма геомагнитных инверсий и их морфологии.

Одним из наиболее важных открытий является изменение напряженности магнитного поля Земли во время самой инверсии и в смежные отрезки времени, то есть между двумя стабильными его состояниями. Так, для раннепалеозойских инверсий, продолжительность цикла которых колеблется от 10 до 300 тысяч лет, отмечается резкое падение напряженности магнитного поля. Аналогичная картина наблюдается для частых инверсий магнитного поля в пермо-триасе, на рубеже палеозоя и мезозоя, в так называемом «критическом» интервале Иллавара, а также для инверсий в мезозое и кайнозое.

Анализ результатов исследований особенностей геомагнитного поля во время инверсий, проведенный Г.Н. Петровой и Г.В. Русановой, позволил установить, что средний уровень напряженности поля во время инверсии как по осадочным, так и по изверженным породам понижается в 5-7 раз, а в отдельные интервалы времени – в 10 и более раз. При этом время понижения напряженности в два-три раза превышает время изменения полярности. Средняя продолжительность самих инверсий меняется от 10 до 50 тысяч лет. Следует отметить, что эти особенности являются наиболее общими и имеются исключения. Так, существуют отдельные определения, свидетельствующие о росте напряженности магнитного поля в период инверсий. Есть примеры изменения временных соотношений между периодом инверсии и интервалом изменения напряженности. В целом, однако, указанная закономерность сохраняется.

Наряду с резкими понижениями модуля геомагнитного поля в период его инверсий, работами А.С. Большакова с соавторами выявлены также его существенные изменения на протяжении фанерозоя. Согласно полученным ими данным, своих максимальных значений напряженность геомагнитного поля достигала в позднем палеозое и триасе (в полтора раза больше, чем сейчас) и в венде (в два раза больше современной). После венда магнитное поле понижается до современного уровня в кембрии и далее до минимальных значений в девоне (в пятнадцать раз меньше современного).