Тем они и важны. Как мы уже выяснили, поняли это не так уж давно, но уже в начале XX века Роберт Пири сумел оплатить одно из своих полярных плаваний, продав Американскому музею естественной истории два метеорита общим весом около тонны, найденные им во время предыдущей экспедиции. Но не только эта история связывает метеориты с Антарктикой.
Найти метеорит нелегко. Далеко не все падающие на Землю тела достигают ее поверхности: вторгаясь в атмосферу со скоростями около 40 километров в секунду, они нагреваются до двух–трех тысяч градусов и сгорают, ярко вспыхивая при этом.
А те немногие метеориты, что долетают до Земли, не так–то легко разыскать. Несмотря на свой характерный облик – они покрыты темной коркой обгоревшего вещества, их довольно сложно увидеть среди земных камней. Кроме того, они довольно быстро разрушаются водой и перепадами температуры, с которыми сталкиваются на Земле. Поэтому метеориты очень ценятся учеными – иногда за ними отправляются специальные экспедиции.
И вот антарктическим летом 1969–1970 года японские гляциологи (так называют исследователей льдов) обнаружили сразу девять метеоритов разных типов. Все – в одном месте – на поле «голубого льда» у гор Ямато (в одном из антарктических оазисов). Заинтересовавшись этим, они провели тщательное исследование. И вот что оказалось.
Во–первых, метеориты в Антарктиде сохраняются гораздо лучше, чем в других районах Земли. Это связано с тем, что температура здесь (почти везде) постоянно ниже нуля. И не происходит замерзания–оттаивания воды, то есть того процесса, который легче всего разрушает горные породы.
Во–вторых, на фоне льда и снега темные метеориты очень хорошо видны.'
А в–третьих, кое–где в Антарктиде действует своеобразный процесс, в результате которого здесь накапливаются метеориты. Падая, они вмерзают в лед и вместе с ним начинают двигаться к краю континента. Если они попадают при этом в океан, то пропадают для исследователей. Но если ледник встречает на пути скалы оазиса и останавливается, то может сложиться следующая ситуация. Ветер сдувает снег со льда. И лед начинает понемногу испаряться, не превращаясь в воду (так сохнет на морозе мокрое белье). А метеориты при этом накапливаются на его поверхности.
Все это привело к тому, что в Антарктиде собрано уже несколько десятков тысяч метеоритов! Среди них есть и лунные осколки, и марсианские, и множество других.
А один из множества здешних метеоритов, очень похожий на осколок марсианской горной породы, содержит отпечаток чего–то напоминающего живой организм. Если подтвердятся предположения о марсианском происхождении метеорита и о том, что отпечаток принадлежит живому когда–то существу, значит жизнь на Марсе по меньшей мере была, а может быть, есть и сейчас.
Земля заполярья
Атмосферой (от греческих слов atmos – пар и sphaira – шар) называют газовую оболочку планеты, привязанную к ней силой тяжести.
Не все планеты обладают атмосферами (например, у Меркурия .ее нет), но у большинства (Венеры, Земли, Марса и других) они есть – густые или разреженные, тонкие или толстые. Земная атмосфера содержит приблизительно 5 150 триллионов тонн газов и представляет собой смесь различных газов с капельками воды, кристалликами льда, пылинками и так далее. Первым установил это французский ученый Антуан Лоран Лавуазье в X веке. До его исследований люди были убеждены в том, что воздух, из которого состоит атмосфера, – единое простейшее вещество. Считалось, что (вместе с огнем, водой и землей) воздух образует все другие вещества в природе. Теперь мы знаем, что воздух состоит из многих химических элементов и их соединений. При этом количество их в атмосфере остается примерно постоянным на протяжении многих лет.
Самый распространенный газ в атмосфере – азот, его в ней больше трех четвертей. Однако более важен другой газ – кислород. Животные и растения поглощают его в процессе дыхания. Но растения, кроме того, и выделяют его в процессе фотосинтеза, поэтому количество этого газа в атмосфере остается практически постоянным (немногим больше двадцати процентов).
Важны для нас и некоторые другие газы, содержащиеся в воздухе. Особенно – водяной пар, углекислый газ и озон.
Озон, например, хотя его и немного в воздухе, играет роль защитного экрана: он поглощает часть ультрафиолетовых солнечных лучей. Полезные и даже приятные в небольших дозах (именно с ними связан загар кожи), лучи эти оказываются вредными, если их слишком много. Если бы не озон (обычно говорят – озоновый слой, хотя частицы озона вовсе не образуют какого–то отчетливого слоя), ультрафиолетовые лучи оказались бы способны привести к заболеваниям. Но в атмосфере появились озоновые дыры! О них – особый разговор, тем более, что обнаружили эти дыры над Антарктидой.
А ниже атмосферы располагается гидросфера планеты. «Ниже» означает «ближе к центру Земли», то есть ближе к тому месту, куда влечет нас притяжение. Нет притяжения, нет и «низа». Достаточно вспомнить репортажи с космической станции: на них видно, что космонавтам безразлично, где сидеть или стоять – на полу, на стене или на потолке. Нет притяжения!
Так вот, ниже воздушной оболочки – оболочка водная, гидросфера (от греческого hidor – вода и sphaira – шар). И у воды полярных регионов тоже есть своя специфика. О ней – тоже речь впереди.
Материки и океаны
Глядя на свою планету со стороны, из космоса, мы обнаружим, что три четверти ее покрыты водой. И имя «Океан» было бы ей более к лицу, чем «Земля». Почему же вода не покрывает всю ее поверхность? Воды бы хватило вполне (ведь средняя глубина океанов – около четырех километров). Дело в том, что поверхность планеты – не ровная, Земля вовсе не похожа на бильярдный шар. Ее поверхность представляет собоь сочетание множества неровностей – и больших, и маленьких, и совсем крошечных. Их называют формами рельефа, а все вместе они представляют собой рельеф Земли.
Крупнейшие среди них – материки и впадины океанов. Правда, по планетарным меркам они не так уж велики. Радиус Земли – больше 6 300 километров, высота самой высокой горы (Эвереста, или Джомолунгмы, в Гималаях) – чуть меньше девяти километров над уровнем моря, глубина самой глубокой впадины (Марианской в Тихом океане) – чуть больше одиннадцати. Таким образом, размах высот на поверхности Земли – около двадцати километров. То есть меньше одной трехсотой части ее радиуса. Если взять обычный школьный глобус диаметром около тридцати сантиметров, то и высота Эвереста, и глубина Марианской впадины (в том же масштабе) составили бы на нем примерно две сотые доли миллиметра.
С чем же связано появление этих неровностей? Насколько мы себе сейчас представляем, первоначально Земля представляла собой раскаленный шар, состоявший из расплавленной массы вещества. Затем шар начал остывать, и на поверхности его возникла тонкая застывшая корка горных пород – земная кора. А под ней, в продолжающей оставаться раскаленной до сих пор мантии Земли, происходят медленные, но мощные круговые (вверх – в стороны – вниз) движения вещества. Там, где мантийные потоки поднимаются, они раскалывают земную кору и по образовавшимся трещинам происходят извержения вулканов. Изверженные породы застывают, образуя новые порции земной коры. Там, где эти потоки движутся под земной корой горизонтально, они переносят части земной коры с места на место. Эти части (их называют литосферными плитами) иногда сталкиваются между собой. И в местах столкновений они наползают друг на друга, сминаются в складки. Рождается новая, гораздо более толстая, земная кора. Она настолько толста и прочна, что в дальнейшем очень редко раскалывается под действием мантийных потоков. Зато по краям к этим, утолщенным, областям присоединяются все новые части. В результате современная земная кора бывает двух разных типов – толстая, древняя материковая (именно эти части коры слагают континенты планеты), и тонкая, молодая океаническая. Так что разница между материками и океаническими впадинами – в толщине земной коры.
Движение плит земной коры
Строение Земли
А откуда мы об этом знаем? Кто и как может заглянуть в глубь Земли?
О том, как устроена Земля внутри, пишут часто. Даже в школьных учебниках. Но о том, откуда нам это известно, говорят редко. Не потому, что это не интересно, а потому что не очень просто. Однако основной принцип исследования недр Земли вполне понятен и ученику начальной школы. Для начала вспомним, что самая глубокая скважина, пробуренная в земной коре, имеет глубину около 12 километров. По сравнению с радиусом Земли это – почти ничто, меньше чем одна четырехсотая доля. Кстати, можно вспомнить и о том, что первая и единственная такая скважина появилась в России (вернее, в Советском Союзе), на Кольском полуострове. А как заглянуть глубже? Можно наблюдать за вулканами, следя за их извержениями. Но очаги вулканов тоже находятся не так уж глубоко.
Единственный же способ заглянуть в самую середину планеты напоминает метод, знакомый всем кладоискателям. Если стену, в которой вы намерены найти клад, не хочется разбирать по кирпичику, то можно ее простучать. Разные участки стены отзовутся на постукивание по–разному. И пустоту внутри нее удастся отыскать. Так же и с планетой, только она гораздо больше стенки, и удары должны быть соответствующими. В роли ударов выступают землетрясения – когда они происходят, во все стороны от очага начинают расходиться ударные волны. Засекая время, за которое они добираются до разных мест, можно определить, с какой скоростью они движутся. А по разности скоростей понять, сквозь что им приходится проходить. Чтобы засекать волны, на всей Земле построены тысячи сейсмостанций, то есть специальных помещений, в которых установлены сейсмографы.
Это довольно простые приборы. Они представляют собой маятники, которые обычно подвешены в состоянии покоя, но если земля вздрагивает, начинают качаться. А соединенные с ними пишущие механизмы отмечают, когда и как происходило вздрагивание.