В 1939 году профессор Ленинградского горного института В. Н. Лодочников выдвинул гипотезу, по-новому объясняющую высокую плотность земного ядра. На глубине 2900 километров, писал он, давление достигает 1,4 миллиона атмосфер. При таком давлении электронные оболочки атомов разрушаются, ядра атомов сближаются, что и ведет к скачкообразному возрастанию плотности вещества. По химическому же составу ядро не отличается существенно от мантии.
В 1948 году, видимо независимо от Лодочникова, английский ученый В. Рамзей разработал гипотезу о переходе вещества в земном ядре в металлическое состояние в результате воздействия колоссального давления. На границе мантии и ядра, считает Рамзей, давление приводит к частичному разрушению электронных оболочек атомов. Отрыв электронов облегчает процессы сжатия и уплотнения вещества, которое получает при этом новые свойства: по твердости оно становится похожим на жидкость, а по электропроводности — на металл. Это свойство придают веществу электроны, «высвободившиеся» при разрушении оболочки атомов. Рамзей полагает, что вещество земного ядра напоминает металлическое состояние оливина — минерала, богатого железом и магнием и широко распространенного в мантии.
Согласно гипотезе Лодочникова — Рамзея Земля вначале не имела ядра, так как в ее недрах давление было относительно невелико. По мере того как масса планеты увеличивалась, возрастало и давление в недрах. Около пяти миллиардов лет назад масса Земли достигала 0,8 современной, давление в недрах поднялось до 1,4 миллиона атмосфер. И тогда произошла небывалая геологическая катастрофа. Наша планета буквально сжалась, уменьшилась в объеме, ее радиус сократился на 100 километров. Это случилось из-за уплотнения вещества, образовавшего ядро в центральной части Земли. За несколько часов плотность ядра увеличилась примерно вдвое, а объем его уменьшился…
Гипотеза Лодочникова — Рамзея устраняет трудности, связанные с разделением вещества по тяжести, объясняет скачок плотности на границе мантии и ядра. Изменение свойств на границе внутреннего ядра — это, видимо, результат следующего фазового перехода. Ядро, не являясь металлическим по химическому составу, обладает теми же свойствами, как и ядро, состоящее из металлов.
Образование ядра — согласно этой гипотезе — не связано с завершением разделения вещества по тяжести: перемещение вещества продолжается, а ядро существует независимо от этого процесса. Понятной становится и резкая граница между мантией и ядром: фазовый переход происходит сразу же после достижения критического давления. Граница проходит везде на одной и той же глубине потому, что давление поднимается до критического уровня в любой точке на одном и том же расстоянии (2900 километров) от поверхности.
Получает объяснение и разница в строении планет Солнечной системы. Венера имеет тяжелое ядро потому, что масса ее близка к массе Земли, и давление в недрах Венеры достаточно для уплотнения вещества и образования ядра. У Марса же и Луны тяжелых ядер нет, ибо массы этих небесных тел меньше, чем Земли и Венеры, и давление в их недрах недостаточно для фазового перехода.
Гипотеза Лодочникова — Рамзея, удовлетворительно объясняя многое во внутреннем строении Земли, получила широкое распространение, хотя некоторые ученые остаются сторонниками идеи железного ядра.
Несколько лет назад советский ученый Л. В. Альтшуллер и его сотрудники проводили в лаборатории опыты по ударному сжатию оливина. Они установили, что при давлении 1,4 миллиона атмосфер скачка плотности в оливине не происходит.
Гипотеза Лодочникова — Рамзея оказалась поколебленной. Но не отвергнутой. Ведь высокое давление в лаборатории достигалось лишь на мгновение, тогда как в недрах Земли оно существует в течение миллиардов лет; к тому же вещество там сильно разогрето. И, наконец, все возражения против железного ядра остаются в силе.
Опыты показывают, что один и тот же результат может быть получен двумя различными путями: первый — это сравнительно длительное приложение высокого давления и высокой температуры; второй — это воздействие при ударном сжатии взрывной волны в течение миллионных долей секунды. То, чего не произошло при опытах с ударным сжатием в лаборатории, могло произойти в недрах Земли в результате длительного воздействия в условиях высоких температур.
Во внутреннем строении Земли многое остается еще неясным. Большой шаг вперед в изучении недр нашей планеты будет сделан в результате осуществления планов сверхглубинного бурения. Через несколько лет скважины уйдут на 12–15 километров в глубь Земли; некоторые из них пройдут через раздел Мохоровичича и достигнут вещества мантии, которого не видел еще никто из людей.
А потом в глубокие недра нашей планеты двинутся самоходные аппараты. Наверное, предполагает академик М. А. Лаврентьев, это будут своеобразные подземные корабли, снабженные большим запасом энергии — скорее всего атомной. «С помощью ядерной установки будут разрушаться породы для проходки. Очень важно снабдить подземного разведчика аппаратурой, способной безотказно передавать на поверхность разнообразную геологическую информацию».
Это пока еще мечта. Но она станет такой же явью, какой стали в наши дни полеты в космос.
Загадка далекого прошлого
В свое время великий английский ученый Чарлз Дарвин показал, что всякие изменения, происходящие в растительном и животном мире, появление одних видов и исчезновение других могут быть вызваны, с одной стороны, изменениями внешней среды, а с другой — изменчивостью самих животных и растений. В результате действия этих двух факторов выживают лишь те организмы, которые приобрели признаки, делающие их наиболее приспособленными к внешним условиям. Всякие другие отклонения от нормы обречены на вымирание в процессе борьбы за существование и естественного отбора организмов.
Однако в истории развития нашей планеты бывали и такие периоды, когда одна группа животных и растений сменяла другую без заметной борьбы за существование…
В конце древнейшей (палеозойской) эры на Земле появились первые пресмыкающиеся. Быстро развиваясь, они уже в следующую, древнюю (мезозойскую), эру достигли величайшего расцвета. Земную поверхность сотрясала тяжелая поступь гигантских динозавров и диплодоков, водную гладь морей и океанов бороздили бесчисленные ихтиозавры, по воздуху то и дело проносились крылатые птеродактили. Гегемония ящеров была безраздельной и нерушимой. Они полностью завоевали сушу, воду и воздух. Господство их продолжалось около 140 миллионов лет. Казалось, ему не будет конца…
И вдруг произошло нечто неожиданное. Именно тогда, когда ящеры, казалось, навсегда подчинили себе нашу планету, их постигла странная участь. За сравнительно короткий исторический срок чудовищные рептилии почти полностью исчезли, уступив свое место млекопитающим… Это случилось на грани последнего, мелового, периода мезозойской эры и начала современной, кайнозойской, эры.
Примерно в тот же период существенные изменения произошли и в растительном мире Земли. В середине мезозоя и начале мелового периода наивысшего расцвета достигли так называемые голосемянные, важнейшими представителями которых являются хвойные растения. Однако в конце мелового периода необычайно широкое распространение получают покрытосемянные, и Земля быстро одевается лиственными лесами.
Правда, в целом процесс вымирания ящеров продолжался не одно тысячелетие, так как различные группы динозавров вымирали не одновременно. А ряд крупных пресмыкающихся — крокодилов, змей, черепах — сумел пережить критический период перехода от мезозоя к кайнозою и сохранился до сих пор, так же как и некоторые группы наземных растений.
Однако эти «смягчающие» обстоятельства отнюдь не снимают вопроса о причинах исчезновения ящеров. А такие причины, очевидно, должны были существовать.
Какая же сила уничтожила динозавров? Млекопитающие, которые в это время только-только появлялись, не могли представлять для них сколько-нибудь серьезной опасности. Исчезновение рептилий не было также результатом борьбы за существование между различными группами самих ящеров.
Что же произошло? Этот вопрос приобретает особый интерес.
Многие исследователи пытались связать события, о которых идет речь, с различными геологическими процессами, а также изменениями климата Земли, происходившими в те времена. Однако подобные предположения, к сожалению, не могут объяснить всех известных нам фактов.
В то же время многие исследователи, в том числе биологи и геологи, высказывали мысль о том, что загадочная быстрота, с которой произошла «смена декораций» на Земле, зависела от какой-то космической причины.
В опубликованной несколько лет назад монографии A. Л. Тахтаджяна, посвященной эволюции покрытосемянных растений, отмечается, что их молниеносное распространение представляет для нас величайшую «загадку», а, по словам Дарвина, оно является даже «ужасной тайной».
Известный советский ученый ботаник М. И. Голенкин еще в 1927 году писал в своей книге «Победители в борьбе за существование в мире растений»:
«Я склоняюсь к признанию главной роли в деле расцвета и победоносного наступления покрытосемянных за какой-то внезапной, следовательно, космогонической причиной. Что это за причина, конечно, я сказать не могу».
Было время, когда попытки объяснения земных явлений действием космических факторов встречали резкие возражения со стороны многих ученых.
С точки зрения современной науки подобные предположения бесспорно заслуживают самого серьезного внимания. Успехи астрономии и физики и в особенности многочисленные исследования, осуществленные с помощью ракет и спутников, убедительно показали, что природные явления, происходящие на поверхности нашей планеты, нельзя рассматривать изолированно от разнообразных процессов, протекающих в космическом пространстве.